基于特征标志识别的室内定位方法设计与实现

(成都理工大学 四川 成都 610059)

基于特征标志识别的室内定位方法设计与实现

杨盼

(成都理工大学四川成都610059)

伴随经济高速发展，大型购物商场越来越多地出现在人们的生活中。而商场导览、导航、导购及停车场寻车等许多基于位置服务(LBS)却无法由室外定位手段中最常见的GPS在室内环境中提供。本文研究基于特征标志识别的室内定位方法，在Android移动平台上，用Java编程语言实现配合特征标志能够进行精确定位的方法。

Android；室内定位方法；二维码识别

随着信息技术的不断发展，出现了GPS(Global Positioning System)定位和导航系统。在室外的环境中，GPS定位导航系统可以进行很精确的定位和导航，但是在室内环境中，由于GPS卫星信号无法穿透建筑的墙壁，因此在室内的环境中无法使用GPS定位导航系统。另一方面，在室内环境中进行定位，除了要计算平面坐标之外，还需要考虑定位点的高度，在室内的环境中，如果高度定位相差几米，就可能隔了一个楼层。因此相比与室外导航，在室内导航中，定位的精度要求更高，这也限制了GPS定位导航系统在室内环境中的应用。

一、基于特征标志识别的室内定位技术

室内定位技术的出现主要是为了解决由于GPS室外定位技术中所使用的卫星信号不能穿透建筑物而导致不可用的问题，必须要采用全新的定位技术来进行室内定位。

基于特征标志识别的室内定位技术是指通过解析获取到特征标志的信息从而确定位置的一种定位技术。其具体流程为：首先在室内场景中布设足够密度的特征标志，并将每一个特征标志的位置信息记录到系统文件中，然后在室内环境中利用终端获取邻近位置的特征标志，通过解析获取到的特征标志并结合系统数据，确定该特征标志在室内环境中的具体位置，从而完成定位。

二、室内定位技术的设计与实现

(一)特征标志的设计

系统定位功能的实现是以特征标志的识别为基础的，特征标志的选取关系着特征标志识别的准确度、速度，进而影响到系统定位功能体验的好坏。本文所选择的特征标志为二维码。

图1 二维码示例

由于系统是通过解析二维码来进行定位的，所以在设计二维码时，二维码所包含的信息必须要能定位到具体的点位。根据建筑物的实际情况，想要在电子地图中定位到一个具体的点位，必须要有这个点位的楼层号和坐标。所以本系统设计的二维码信息为楼层和点号，具体的坐标是利用点号和系统存储的二维码坐标文件来确定的。

(二)数据采集

特征标志点位坐标的采集是利用地图底图来进行的。点位坐标系以像素为长度单位，坐标原点为图片的左上顶角，向下为Y轴的正方向，向右为X轴的正方向。

图2 二维码点坐标

在进行二维码数据采集的时候，先将所有需要放置二维码的地点记录下来，并找到其电子地图上所对应的点。再将所有电子地图上的二维码点位进行编号，编号是从0开始的，然后根据编号的大小依次采集所有点位的坐标，并将采集到的点位坐标信息存放在ewm_zb这个文件中。

(三)数据储存

数据存储采用的是文档型的存储方式(图2所示)，内容是储存楼层中二维码点位的坐标，每一行为一个点位的坐标。编号从0开始，此处将编号隐藏了，可通过坐标的个数来计算编号。

(四)基于特征标志识别的定位功能的设计与实现

定位功能是通过基于识别特征标志所含的信息并匹配系统数据来获取用户当前的位置信息，并在地图上进行标定的功能。

本系统中的定位功能由用户调用，其具体实现需要依赖电子地图和二维码解析模块。本功能解析二维码时使用的是一个条形码识别库ZXing。ZXing是一个开源的Java类库，用于多种码制的条码的编码和解析。ZXing不仅支持条码格式多种多样，而且还支持各种语言的实现，包括：Java、C++和C#等。

图3 系统定位结果

图4 系统定位流程图

定位功能的使用需要提前在使用的区域内布设若干的二维码标志，并将这些二维码标志的编号和坐标信息记录在系统的二维码坐标文件中(步骤二与三)。当用户使用定位按钮向系统发出定位请求后，系统接收请求并调用二维码解析模块，二维码解析模块调用系统照相机获取当前的二维码图像后使用相关函数解析出此二维码所包含的文本信息，并将二维码中的文本信息返回给系统，系统通过遍历二维码坐标文件获取到此二维码编号对应的位置坐标，并通过电子地图功能在地图上将这个点描绘出来，这就完成了定位。如图3所示，图中红点所示的位置就是通过定位功能得到的当前位置。

定位的具体流程如图4所示。

三、结束语

基于特征标志识别的定位技术只需要解析获取到的二维码并通过读取本地二维码坐标文件便可以完成定位。定位信息获取快速，计算量小，定位速度快、精度高。而且该定位技术从二维码的获取到解析再到二维码坐标数据的匹配都是在移动终端中进行的，不受通讯信号的限制，在地下停车场等这种通讯信号相对较弱的区域也可以很快的完成高精度的定位，是一种十分适合在室内进行定位的技术。

[1]赵军,李鸿斌,王智.无线网络室内定位系统研究[J].信息与控制,2008,04:465-471.

[2]汪苑,林锦国.几种常用室内定位技术的探讨[J].中国仪器仪表,2011,02:54-57.

[3]党李成.基于Google Android智能手机平台的研究与应用[D].安徽大学,2010.

杨盼(1993-)，男，汉族，湖南岳阳市人，测绘工程硕士，成都理工大学，研究方向工程测量。