基于AR的室内实景导航系统研究与实现

陈峰 邓佳欣 吴雨霜

成都理工大学信息科学与技术学院

引言：全球卫星定位与导航系统在我国的应用很广泛，特别是在一些发展迅猛的大城市，高楼林立，道路曲折，卫星定位与导航系统已经成为了人们生活中至关重要的一部分。尽管它的应用已经很成熟，但是在室内导航和精准定位上还存在着不少的缺点。人类一天中有三分之二的时间在室内度过，因为室内复杂多变的构造，室内定位和导航服务发展进程缓慢，因此，拓展更稳定、精准的室内定位和导航服务能够有效地提高居民的出行质量。

一、目前室内导航系统的现状与研究

（一）目前室内导航系统的现状。目前，室外导航系统在腾讯地图、高德地图等几大地图定位导航服务的运营商的巩固之下，服务技术逐渐成熟。伴随着社会和科技的发展，广大用户对于精准定位和导航的需求也在逐步增加，不论是国内还是国外，这一服务技术的提供者数不胜数。但室内定位和导航服务的软件和系统研究还处在起步和研究阶段，即使有企业研究出了类似的室内导航服务软件，能够被人广泛使用和接受的也少之又少。室外导航系统虽然已经处于成熟阶段，但是因为室内环境复杂，楼层路径多变等一系列的原因，室外导航系统的服务业务无法向着室内导航系统横向发展[1]。

（二）室内导航系统的研究。其实早在二十世纪九十年代，受到卫星定位的影响，国外就已经有公司研发出了首个室内导航系统，但因为种种原因没有得到广泛应用。二十一世纪初，国外几个大型的互联网公司也相继研发出了各种可以展示室内平面建筑提供导航站点线路的软件[2]。我国政府也投入了大量的人力、物力以及财力研究和实现室内外两用的精准导航系统。室内导航系统发展迅速，国外的谷歌公司在2013年年底时所研究的室内导航系统已经覆盖了大部分国家和主要地区，中国百度公司旗下的室内导航系统也已经在北京的大型商场开始应用。

二、AR基础下导航系统的发展及研究

（一）在AR基础下室外导航系统的发展。AR的意思即增强现实，就是在屏幕上把虚拟世界投射或者套在现实世界并进行互动。现如今，AR已经广泛应用于多个领域。随着科技的不断进步，手机、电脑等移动设备从一开始只能进行文字交流到现在可以通过摄像头和传感器获取生活中我们想看到的图片和视频信息。自从AR技术出世以来，研究AR技术的研究所和高校逐年增长。如谷歌公司所研创的眼镜，能将客户所需要的信息通过眼镜镜片上的显示屏传给客户[3]。

（二）在AR基础下室内导航系统的现状及研究。大型室内建筑区域太大，室内环境复杂多变，例如大型商场或者地下商业街等，活动范围太大，人在进入之后有时会迷路。室外导航系统基本无法做到准确定位，也无法给行人提供准确的路线。而国内外所研发的很多室内导航软件，基本上只能提供浏览功能，在实景上还缺乏实时定位和导航能力，因此，无法解决室内出行这一难题[4]。手机等移动互联网设备可以为室内导航系统提供良好的媒介和技术上的支持，致力于研究和开发室内导航系统的公司和机构可以通过手机端上的传感数据及卫星信号的接收来进行室内定位及导航系统的研究。

三、基于AR的室内实景导航的实现

（一）无线定位。不同的建筑其室内环境及复杂程度就有所不同，遮挡信号的障碍物多了之后就无法准确地给行人提供位置服务。无线功能则能为信号服务提供技术支持，一个有效而完整的定位模板是室内系统是否准确、实用的关键因素之一。无线定位的原理就是通过用户的手机等移动端接受无线信号，结合后台的离线数据库通过定位算法推算用户位置。

（二）通过电子地图实现。建立电子地图是室内实景导航中最基础的模块，同时，它也是用户在使用时同后台交互最直接的方式之一。电子地图可以实现放大、缩小、选取楼层位置等功能，还能提供室内导航外的其他功能，留下可交互和反馈的接口。电子地图的可以通过直接的图像向用户展示所需信息，在操作电子地图时，用户可以先通过地图对感兴趣的商铺进行预览，也可直接从地图的搜索框搜寻所需信息，室内楼层切换可以由用户自行任意选择，相对应的，电子地图也会进行切换。地图所形成的结构部分主要是为整个电子地图的运作提供技支持。

（三）实景导航部分。这一部分主要是在定位和导航系统的基础上加上AR技术和实景图像及图片。用户在搜索出准确的出行路线之后，导航过程中用户不断移动位置，通过手机移动数据端接收数据，显示路线中相对应的实景图片，这些图都是用户在所站立或者移动的位置上能看到的景象。随着用户不断向目的地前进，实景图片也要随之更新。在不断更新的实景图片中通过AR技术加入导航箭头和估算直行及转弯距离，让用户在不认识路的情况下也能顺利到达，增强用户体验度。

结束语：在室内定位和导航系统上加入AR技术在给我们的生活带来便利的同时还能增加用户的体验感。室内实景导航还有很大的进步和研发空间，随着科技的进步，这一技术终会在不久后实现。