AR導航導覽技術在體育場館的應用

吳陸勇

（廈門建發城服科技有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著體育場館不斷擴大，觀眾體驗要求提高，傳統導航導覽方式面臨挑戰。在科技快速發展時代，AR技術廣泛應用，傳統導航局限性日益凸顯。AR技術通過虛擬信息和實際環境結合，實現個性化導航和互動內容，改進觀眾體驗。AR導覽技術在體育場館應用備受關注。引入AR導航導覽技術成為提升場館體驗、適應觀眾需求的重要途徑[1]。

1 AR導航導覽技術系統概況

AR導航導覽技術系統利用中心機房的智能導航服務器、服務器軟件和網絡層的定向天線4G/5G和無線AP設備，實現高效準確的導航和導覽功能。前端藍牙點設備為用戶提供與系統互動的接口，通過移動設備獲取個性化導航和導覽信息。這一完整系統架構為體育館觀眾提供優質定制化的導航體驗。

1.1 機房

AR導航導覽技術系統的中心機房位于體育館內的數據機房中。該機房作為系統的核心樞紐，承擔著數據存儲、處理和分發的重要功能。其中，智能導航服務器是系統的核心組件之一，負責處理用戶請求、計算導航路徑，并提供相應的導覽信息。服務器軟件包括定位引擎、3D點云地圖和應用程序，通過這些軟件的協同作用，系統能夠實現準確的定位和導航功能。

1.2 網絡傳輸

為了實現高效穩定的數據傳輸，AR導航導覽技術系統采用了定向天線的4G/5G網絡，以及無線AP（Wi-Fi）設備。定向天線能夠提供定向傳輸，增強信號覆蓋范圍和穩定性，從而支持系統在體育館范圍內的大規模數據傳輸。無線AP設備則提供穩定的無線網絡連接，使用戶能夠通過手機、平板或其他終端設備訪問系統，獲取實時導航和導覽信息。

1.3 前端設備

在AR導航導覽技術系統中，前端設備通過藍牙點實現與用戶的互動。這些藍牙點分布在體育館的不同區域，包括內部、地下停車場和商業區，為用戶提供全方位的導航和導覽服務。用戶可以通過與藍牙點的連接，獲取與所處位置和環境相關的實時信息，例如路徑指引、附近服務設施信息等。藍牙點作為前端設備的一部分，有效地銜接了系統的后端處理和用戶體驗，為用戶提供了更便捷和個性化的服務。如圖1所示。

圖1 AR導航系統示意圖

2 AR導航導覽技術系統的設計和功能

2.1 系統架構

體育場館AR導航導覽技術系統是通過AI+AR技術構建的一套AR應用平臺，以此為基礎實現了對多種場景展示空間的數字化構建[2]。該系統利用高精度空間計算技術，將體育場館的實際場景與虛擬信息相結合，為觀眾提供全新的導航和導覽體驗。此外，系統還構建了一套空間感知計算平臺，以便實時定位、路徑規劃和信息展示等關鍵功能。系統架構包括以下關鍵組件和模塊。

（1）數據采集與處理模塊：該模塊負責收集和處理體育場館的空間數據，包括場館的平面布局、建筑結構、座位分布等。通過高精度的數據采集和處理技術，將實際場景轉化為數字化的空間模型。

（2）位置感知與定位模塊：利用定位引擎和傳感器技術，該模塊可實現對觀眾位置的實時感知和定位。通過準確的位置信息，系統能夠為觀眾提供個性化的導航路徑和導覽內容。

（3）導航引擎與路徑規劃模塊：該模塊基于AI技術，通過分析觀眾位置、目的地和場館結構等因素，生成最佳的導航路徑。導航引擎利用路徑規劃算法和實時交通信息，為觀眾提供準確、實時的導航指引。

（4）信息展示與AR技術模塊：利用AR技術，該模塊將虛擬信息與實際場景相融合，為觀眾提供豐富的導覽內容。通過AR眼鏡或移動設備，觀眾可以看到疊加在實際場景上的虛擬標記、文字說明、多媒體內容等，以增強觀眾的場館體驗。

2.2 功能模塊

體育場館AR導航導覽技術系統具備導航、導覽、營銷和互動等功能模塊，通過模塊的設計和整合，實現準確的導航指引、豐富的導覽內容、個性化的營銷推廣以及互動娛樂體驗。觀眾可以根據自身需求和興趣選擇不同的功能模塊，提升觀賞體驗、增加參與感，并與場館實現更緊密的互動。這些功能模塊的綜合應用為體育場館帶來全新的體驗和增值服務，推動了體育場館的現代化發展和觀眾參與度的提升。

（1）AR導航模塊。AR導航模塊通過高精度定位和路徑規劃算法，為觀眾提供準確的導航指引。觀眾可以通過移動設備或AR眼鏡實時獲取導航路徑，并根據實際場景中的AR標記指引找到所需位置。

（2）AR導覽模塊。AR導覽模塊利用AR技術，將虛擬信息與實際場景相結合，為觀眾呈現豐富的導覽內容。觀眾可以通過AR設備觀看實際場景，并獲得與場館相關的虛擬標記、文字說明、多媒體內容等，增強了觀眾的參與感和體驗質量。

（3）AR營銷模塊。AR營銷模塊通過AR技術的創新應用，為體育場館提供了個性化的營銷和推廣方式。觀眾可以通過AR應用與場館中的廣告、品牌互動，增加了與品牌的互動

（4）AR互動模塊。AR互動模塊通過體育場館的互動設施和AR技術的結合，為觀眾提供豐富的娛樂和互動體驗。觀眾可以參與AR互動游戲、虛擬現實體驗等活動，增加了觀眾的參與度和滿意度。該模塊創造了一種嶄新的體育場館互動方式，使觀眾更加投入并享受與場館的互動體驗。

2.3 信息展示

體育場館AR導航技術系統通過多源傳感器采集全面場景數據，經云計算重建高精度數字地圖，系統實現準確實時定位和高保真的虛擬與實際環境融合，給觀眾真實穩定的AR體驗。同時確保不同移動設備的兼容性，并可實時更新導覽信息，保證觀眾獲取準確導航信息。該系統整合多數據源、云計算和精準交互技術，使觀眾在場館內實現沉浸式個性化導覽與互動。

2.3.1 數據采集

體育場館AR導航導覽技術系統利用相機、ToF（Time-of-Flight）、IMU（Inertial Measurement Unit）、激光雷達、WiFi、藍牙等多源傳感器和多種移動設備對場景進行數據采集[3]。通過這些傳感器，系統盡可能捕獲現實場景的全量信息，并在完成預處理后將其傳輸到云端進行后續處理。

2.3.2 場景重建和地圖構建

在云端，系統利用強大的計算資源進行多源信息的恢復，重建場景的三維點云、幾何結構和語義信息，構建高精度的場景地圖，該地圖包含了豐富的空間信息，如建筑物結構、座位分布、通道布置等，為觀眾提供準確的導航和導覽信息。

2.3.3 定位和渲染

場景中的特征采集和實時穩定以及真實感的AR體驗依賴于設備的高精度實時定位和高保真的渲染與虛實融合。系統通過高精度定位技術，如差分GPS、慣性導航等，實現對觀眾位置的實時感知和定位。同時，利用先進的渲染技術和虛實融合算法，將虛擬信息與實際場景無縫融合，為觀眾呈現出逼真的AR體驗。

2.3.4 移動端兼容性和數據更新

除了信息展示，系統還要保證對各類移動端的兼容性，并提供移動端數據更新和校準功能。觀眾可以通過移動設備，如手機、平板等，訪問系統并獲取實時更新的導航和導覽信息。系統會根據觀眾的位置和需求，實時更新相關數據，確保觀眾獲取的信息與實際場景保持一致。同時，系統還提供數據校準功能，以提高定位和展示的準確性。

2.4 用戶交互

體育場館AR導航導覽技術系統通過用戶交互設計實現了用戶與系統之間的便捷交互。用戶使用設備的攝像頭掃描環境，使用獲取準確的定位和姿態信息，并獲得特定的導覽內容。系統的AI算法和空間感知計算平臺實現了高效的圖像處理和場景匹配，為用戶提供個性化和立體化的導覽體驗。

2.4.1 便捷的用戶交互方式

體育場館AR導航導覽技術系統實現了便捷的用戶交互方式。用戶可以使用手機、平板電腦等設備的攝像頭對環境進行掃描，將獲取的圖像傳輸到空間感知計算平臺。在空間感知計算平臺中，通過AI算法對圖像進行分析和處理，提取關鍵信息和空間建模信息，并與系統內部的場景數據進行匹配。

2.4.2 實時定位和姿態信息

在匹配過程中，系統可以獲取圖像對應視角的位置和姿態信息，并將這些信息返回到用戶的移動設備。通過這種方式，用戶可以實時獲得自己在場館中的位置和朝向，提供了準確的定位功能。系統的平均定位精度在0.5米之內，實現了全域高精度環境定位，使得用戶在場館中能夠獲得準確的定位信息。

2.4.3 指導性導覽服務

基于準確的定位信息，系統進一步實現了場館的指定性導覽服務。用戶可以根據自身需求，在移動設備上選擇特定的場館導覽模塊。系統會根據用戶的選擇和位置信息，為其提供有針對性的導覽內容，例如特定展覽、歷史講解等。這種立體化的游覽體驗使用戶能夠更加深入地了解體育場館的特點和歷史，提升了用戶對場館的互動感和參與度。

3 AR導航導覽技術系統的成果和未來研究方向及改進建議

該系統通過AI+AR技術的融合，通過精準的定位、豐富的導覽內容和個性化的服務，為觀眾提供了全新的體育館參觀體驗[4]。觀眾可以更便捷地導航、深入了解場館，并與虛擬信息進行互動。這為體育場館的現代化發展和觀眾參與度的提升提供了有力的支持。

3.1 主要應用成果

（1）高精度定位和導航功能：系統實現了高精度的定位和導航功能，使觀眾能夠準確獲取自己在體育場館的位置，并獲得個性化的導航路徑，提升了觀眾的參觀效率和便利性。

（2）豐富的導覽內容和虛擬信息展示：系統通過AR技術為觀眾提供了豐富的導覽內容，包括虛擬標記、文字說明、多媒體內容等，豐富了觀眾的參觀體驗和知識獲取。

（3）與用戶的互動和個性化服務：系統實現了與用戶的互動和個性化服務，觀眾可以根據自身需求，在移動設備上選擇特定的導覽模塊，獲得與場館相關的個性化導覽內容，增加了觀眾對體育場館的互動感和滿意度。

3.2 未來研究方向

（1）加強系統的實時性和穩定性：通過引入更高效的算法和硬件設備，提高系統的實時響應能力和穩定性，確保用戶在導航和導覽過程中能夠獲得流暢、準確的體驗。

（2）拓展系統的應用范圍和場景：除了體育場館，可以將AR導航導覽技術擴展到其他類型的場館，如博物館、展覽館等。這將進一步豐富系統的應用場景，滿足更廣泛的用戶需求。

（3）加強用戶反饋和改進機制：建立有效的用戶反饋渠道，收集用戶的意見和建議，以改進系統的功能和用戶體驗。持續的用戶參與和改進將推動系統的發展，并使其更加符合用戶的需求和期望。

4 結束語

總體而言，AR導航導覽技術在體育場館的應用為觀眾提供了全新的參觀體驗和互動方式。該技術實現了場館內的精準定位和導航，觀眾可以輕松探索場館各處，并獲得個性化導覽內容，增強了參與感和興趣。這不僅提升了觀眾的滿意度，比如提高參觀效率，豐富參觀內容等。同時，它的應用也優化了場館的運營和管理。未來，隨著AR導航導覽技術的發展，體育場館的應用前景將更加廣闊。