一种基于有向标签的步行导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有向标签的步行导航方法，包括以下步骤：步骤1，用户通过移动终端内的导航软件打开轻量化电子导航地图，并输入目的地位置；步骤2，用户通过导航软件打开移动终端上的摄像头，扫描所在路口处的有向标签，从有向标签内包含的位置和方向信息来判断当前位置和朝向；步骤3，用户得到的当前位置和朝向，并结合输入的目的地位置，在轻量化电子导航地图中搜索到对应目的地顶点和当前位置顶点，规划出最短路径；步骤4，根据规划出的最短路径选择出当前路口的一条分岔路，结合当前朝向在轻量化电子导航地图上准确呈现出导航引导信息，使用户快速完成此次导航。本发明专利技术减轻了用户在寻路过程中对大量信息的处理负荷，并且不依赖网络。

【技术实现步骤摘要】
一种基于有向标签的步行导航方法
本专利技术涉及导航技术，具体涉及一种基于有向标签的步行导航方法。
技术介绍
目前，商场、公园和城市道路的路口处大多设置交通导引牌以指示路口信息，为人们寻路提供信息支持。虽然这种寻路引导方式提供的信息量有限，无法进行导航引导，但是这种引导方式充分结合了人的感知判断能力，仅在需要人做方向选择的路口提供信息支持，实施简单，成本低廉。随着导航技术发展，谷歌地图、百度地图和高德地图等常见电子地图都具有良好的户外导航功能，个别电子地图在特定物理区域已经具备室内导航能力。电子导航地图具有信息搜索、路径规划和导航引导能力。但是当用户终端的GPS、WIFI或蓝牙信号断开时，这些电子地图由于无法定位用户当前位置和朝向而导致导航能力失效。中国文献“[1]周沙.基于地标的行人导航关键技术研究[D].中国地质大学，2017.”提出了基于地标的行人朝向预测方法，这种方法需要提前拍摄一组360度全景照片，然后以摄像头当前拍摄的图像进行匹配从而对人的位置朝向进行预测，这种方式需要前期做大量的图像采集工作，当天气光线或者场景发生变化时对当前图像进行匹配存在困难，故此方法不够稳定，实际实施存在较大难度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种能精准计算行人的位置和朝向并直观呈现导航引导信息的基于有向标签的步行导航方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于有向标签的步行导航方法，包括以下步骤：步骤1：用户通过移动终端内的导航软件打开轻量化电子导航地图，并输入目的地位置；步骤2：用户通过导航软件打开移动终端上的摄像头，扫描所在路口处的有向标签，从有向标签内包含的位置和方向信息来判断当前位置和朝向；步骤3：用户通过扫描有向标签得到的当前位置和朝向，并结合在轻量化电子导航地图中输入的目的地位置，在轻量化电子导航地图中搜索到对应目的地顶点和当前位置顶点，规划出最短路径；步骤4：根据规划出的最短路径选择出当前路口的一条分岔路，结合当前朝向在轻量化电子导航地图上准确呈现出导航引导信息，使用户快速完成此次导航。步骤1中，所述轻量化电子导航地图的生成包括以下步骤：(1)定义路口信息：将用户做方向选择的分岔路口汇聚处作为电子地图的路口顶点；(2)定义道路信息：将路口顶点所连接的道路表示成电子地图的边，并通过唯一编号进行表示；(3)定义路旁信息：对道路两侧的所有用户可能去到的地理位置信息进行记录，所述记录的规则是：用户沿着道路行走时，所有位于道路两侧的路旁信息都被记录在当前行走方向对应的边中，并且位于当前行进方向左侧的路旁信息被打上“左侧”标志，位于道路右侧的打上“右侧”标志。(4)构建引导信息：在电子地图上运用箭头、文本和语音指示方向选择的信息进行表示。所述路口信息的具体实现的步骤为：(a)构建顶点集合：在物理空间中总共有N个路口需要体现在电子地图上，所述N个路口的顶点集合表达为V(D)＝﹛V1，V2，……VN﹜；(b)定义顶点信息：对于每一个顶点Vi，i＝1,2……，N中包含与路口描述相关的编号和名字信息，而且每个顶点的编号是唯一的，同时采用二维矢量来描述分岔路口相对路口汇聚点的方向信息，例如，在路口汇聚点i处设有四个分岔路，则四个二维矢量和代表四个分岔口相对路口汇聚点i的方向；(c)构建三维空间信息：将二维平面信息中的楼梯和电梯在三维空间中进行立体化折叠，在楼层之间的导航为空间立体导航，各楼层内的导航都是二维平面导航，楼层间通过楼梯或电梯的方式联通，各层楼梯口和电梯口可被当作路口处理，在顶点集合中增加节点信息即可。所述道路信息的具体实现步骤为：(a)定义边信息：将包含唯一编号、距离和名称的的每条边表达为Ej；(b)构建边集合：从顶点Vp到顶点Vq进行通行，使有序顶点对(Vp,Vq)唯一确定一条边Ej，所述边集合的表达为Ej＝(Vp,Vq)，其中p,q＝1,2,……,N且p≠q，例如，可连通的有序顶点对共有K个，则j＝1,2······K，地图上共有M条道路，则M≤K＜N2。当K＝M时，表示所有道路都是单向通行；而K＜N2时，表示每个路口无法与自身连接产生道路，对应于电子导航地图中的实际意义就是每个路口处方向信息并不会指向当前路口。所述有序顶点对(Vp,Vq)和(Vq,Vp)表示不同含义，所述有序顶点对(Vp,Vq)表示从顶点Vp到顶点Vq可连通，对应的物理意义是从路口Vp到Vq可通行；所述有序顶点对(Vq,Vp)表示从顶点Vq到顶点Vp可连通，对应的物理意义是从路口Vq到Vp可通行。步骤2中，所述有向标签的生成与设置包括以下步骤：(1)定义有向标签：每一个有向标签内包含对应分岔路口相对路口汇聚点方向信息以及当前位置信息，所述有向标签内包含的信息可通过导航软件打开移动终端上的摄像头获取并解析；(2)设置有向标签：在轻量化电子导航地图的每个分岔路口处设置一个有向标签。步骤4中，所述导航引导信息的生成包括以下步骤：(1)信息搜索能力的设计：用户在轻量化电子导航地图中输入任意节点或边中部分名字信息，然后采用深度优先有向图搜索算法生成与给定信息相匹配的顶点和边信息列表，供用户选择确认；(2)路径规划能力的设计：用户输入目的地信息并确定位置，接着扫描有向标签确定用户当前位置和朝向，以路口顶点位置来代表当前位置，以有向标签对应的矢量信息来表示朝向，在确定用户的位置和朝向后自动采用迪克斯特拉算法计算出最短路径方案并确定出所要经过的所有有向标签，从当前朝向转到下一朝向转化为计算矢量旋转，从而为正确加载导引信息提供支持；(3)导航引导能力的设计：根据规划出的最短路径选择出当前路口的一条分岔路，结合当前朝向在轻量化电子导航地图上准确呈现出导航引导信息。所述有向标签为二维码，用户可通过移动终端上安装的导航软件打开摄像头扫描二维码解析出其中包含的位置和方向信息，所述二维码可张贴在每个分岔路口处的地面、路灯杆或墙壁上。本专利技术的有益效果有：(1)本专利技术具有路径规划、信息搜索和主动引导能力，减轻了用户在寻路过程中对大量信息的处理负荷；(2)本专利技术不依赖GPS、WIFI或蓝牙信号进行定位，不仅可以应用于室外导航还可以应用于室内导航；(3)本专利技术能够简捷快速的计算出用户所在地图中的位置和朝向，有向标签的生成和设置让用户无需进行地标图像的采集而在需要做方向选择的路口通过扫描有向标签的方式获得方向判断的支持，有向标签中的信息会提示用户使其朝向保持与下一有向标签所在道路方向一致从而达到引导的效果，用户可以在行进过程中根据路口处获得的导引信息，结合自身的感知决策能力判断是否到达目的地，无需实时导航。附图说明图1为本专利技术的顶点中包含道路矢量的示意图；图2为本专利技术中的街区道路的示意图；图3为本专利技术中的街区道路拓扑图和有向图；图4为图3中2号路口有向道路边的坐标系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有向标签的步行导航方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：用户通过移动终端内的导航软件打开轻量化电子导航地图，并输入目的地位置；/n步骤2：用户通过导航软件打开移动终端上的摄像头，扫描所在路口处的有向标签，从有向标签内包含的位置和方向信息来判断当前位置和朝向；/n步骤3：用户通过扫描有向标签得到的当前位置和朝向，并结合在轻量化电子导航地图中输入的目的地位置，在轻量化电子导航地图中搜索到对应目的地顶点和当前位置顶点，规划出最短路径；/n步骤4：根据规划出的最短路径选择出当前路口的一条分岔路，结合当前朝向在轻量化电子导航地图上准确呈现出导航引导信息，使用户快速完成此次导航。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于有向标签的步行导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：用户通过移动终端内的导航软件打开轻量化电子导航地图，并输入目的地位置；
步骤2：用户通过导航软件打开移动终端上的摄像头，扫描所在路口处的有向标签，从有向标签内包含的位置和方向信息来判断当前位置和朝向；
步骤3：用户通过扫描有向标签得到的当前位置和朝向，并结合在轻量化电子导航地图中输入的目的地位置，在轻量化电子导航地图中搜索到对应目的地顶点和当前位置顶点，规划出最短路径；
步骤4：根据规划出的最短路径选择出当前路口的一条分岔路，结合当前朝向在轻量化电子导航地图上准确呈现出导航引导信息，使用户快速完成此次导航。


2.根据权利要求1所述的基于有向标签的步行导航方法，其特征在于，步骤1中，所述轻量化电子导航地图的生成包括以下步骤：
(1)定义路口信息：将用户做方向选择的分岔路口汇聚处作为电子地图的路口顶点；
(2)定义道路信息：将路口顶点所连接的道路表示成电子地图的边，并通过唯一编号进行表示；
(3)定义路旁信息：对道路两侧的所有用户可能去到的地理位置信息进行记录；
(4)构建引导信息：在电子地图上运用箭头、文本和语音指示方向选择的信息进行表示。


3.根据权利要求2所述的基于有向标签的步行导航方法，其特征在于，所述路口信息的具体实现的步骤为：
(a)构建顶点集合：在物理空间中总共有N个路口需要体现在电子地图上，所述N个路口的顶点集合表达为V(D)＝﹛V1，V2，……VN﹜；
(b)定义顶点信息：对于每一个顶点Vi，i＝1,2……，N中包含与路口描述相关的编号和名字信息，而且每个顶点的编号是唯一的，同时采用二维矢量来描述分岔路口相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：常壮，白晓亮，邵立，
申请(专利权)人：南京翱翔信息物理融合创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32