景区导航技术解决方案

1、导航技术解决方案目录1 概述41.1 项目背景41 . 2 目标42 . 3建设原则42总体设计62.1总体逻辑架构63 . 2 总体功能设计 74 .3安全设计75 .4性能设计86 .5数据接口 83 系统功能83. 1地图解析系统83. 1.1店铺信息s3. 1.2店铺展示s3. 1.3拓扑图展示93. 2 wifi定位93.2 .1三角定位93.2.2位置指纹识别算法123.3 地图管理系统133.3.1 矢量图信息143. 3.2系统日志144技术实现途径145实现难点146初步预算141概述1.1 项目背景gps卫星定位和导航功能在现在智能手机上儿乎成为了标准配笠，不过 gps导航

2、仍有一个尚未解决难题，就是室内导航。因为gps卫星信号无法 穿透太厚墙壁，导航设备在大型建筑、地下建筑、高层楼房中会彻底找不 到卫星信号而无法定位。在手机上实现会场位置导航和附近好友位呈显示 功能。预计可以用于大型展览活动、大型商场、博物管、大型会议，等提 供导航服务。借助室内导航技术找到不同展区路线和使用同一软件朋友， 同时有助于会议组织者信息采集和会议现场维护。1.2 目标充分利用移动设备优势，填补gps定位和导航功能不足。利用wifi技 术实现室内定位、导航、拓扑路线显示功能。目标精确度2米内。1. 3建设原则安全性安全性包括软硬件系统安全、应用安全和网络通讯安全。保证数据不 被非法入侵

3、者破坏和盗用，并保证数据一致性；对欺诈或攻击行为采取多 种检查和处理手段。系统安全、稳定、可靠运行，首先取决于系统整体设计、网络结构、 平台选择以及应用程序质量；其次，必须考虑到各种特殊情况下恢复机制 和备份机制，以保证数据一致性、完整性以及灾难恢复；此外，完整权限 控制机制，考虑充分系统保密措施是保证安全重要因素。简单易用性快速部署：可以在较短时间里，进行结构和功能定义。系统各种管理都有相应可视化操作界面，简单易用。先进成熟性先进性一方面体现在技术上和设计理念上，不仅满足现有需求，还要 符合未来发展方向。在项目中采用先进设计模型、系统架构、核心算法、行业流行和先进 技术，例如数据库设计、体系

4、架构等，先进技术保证系统稳定性，并可根 据系统发展，按需扩展。在系统设计过程中，考虑采用成熟产品进行系统建设，这样，能够在 最大限度上保证核心系统成熟度，同时，一些个性化应用也将采用成熟技 术进行开发和功能扩展。规范性系统软、硬件均符合相关国际、国内和行业标准，采用统一衡量标准。 同时，根据业务发展实际，结合计算机技术发展潮流，整个系统从网络设 计、应用设计到业务流程设计都符合统一规范原则，以明确系统总体设计 思路。2总体设计2. 1总体逻辑架构附近建筑地图包下载建筑地图包数据采集建筑种类店铺查 找、店铺 间导肮平面图展示地图包版本管理地图包更新后台数据管理 用户通过gps/agps,自动定位

5、城市或手动设置默认城市，可搜索附近建筑； 用户选择下载一个或多个城市建筑地图； 采集发射器数据，得出精确定位坐标； 店铺查找，及店铺及店铺之间导航； 后台数据管理各个城市地图包并及时更新。2. 2总体功能设计 地图解析系统负责地图解析，地图在手机端展示，店铺及店铺之间 导航（店铺之间拓扑点），各个公用设置展示（比如电梯、卫生间、 收银台等）； 发射器采集系统负责查找是哪个发射源传过来数据，及对数据分析 计算； 地图管理负责管理建筑楼层矢量图，发射源在建筑中每层位置信 息，及系统口志记录。2. 3安全设计系统设计到敏感数据包括矢量地图包、建筑发射器摆放位置等，采用 加密方式传输，客户端解密后再进

6、行解析。2. 4性能设计射频识别技术利用社评方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识 别和定位目。该技术作用距离短，一般最长为儿十米。但可以在几毫秒内 得到厘米级定位精度信息，切传输范围很大，成本较低。同时由于其非接 触和非视距等优点。已经成为优选室内定位技术。2.5数据接口客户端及服务器获取地图包接口；发射潜及客户端数据采集接口；3系统功能3.1 地图解析系统3.1.1 店铺信息店铺信息包括店铺名称，店铺编号，店铺坐标点，店铺出入口、公共 设施等。 店铺名称：如only、肯德基； 店铺编号:如a1006； 店铺坐标：矢量图定义坐标，包含了起点坐标及各个形状坐标； 店铺出入口：店铺入口和出口，

7、方便店铺及店铺之间导航； 公共设施：卫生间、收银台、电梯、手扶梯、导购处、安全出口等。3.1. 2店铺展示店铺展示即把某城市某建筑某层，用矢量图形式展示在手机客户端中。解析地图结构，用绘图方式展示矢量图形。3.1. 3拓扑图展示矢量地图中主要点标记，如某店铺中心点等，都需要记录下来，以便 在点击某区域时，在正确位置显示店铺名称。拓扑图主要是完成店铺及店铺之间导航，如a及b之间最短路径，用 图展示出来，供用户查看。3. 2 wifi 定位3. 2.1三角定位基于三角形算法wifi定位可分成两个阶段：测距及定位。测距阶段待测点首先接收来h三个不同已知位置aprss,然后依照无线信号传输损耗模型将其

8、转换成待测目标到相应ap距离。无线信号在传输过程中通常会受路径损耗、阴影衰落等影响，接收信号功率随距离变化关系可由信号传输损耗模型给出。在城市、郊区等环境，传输损耗模型通常采用如下简化模型3：p r (d )=k -10 lg(d ) (dbm) (1)其中，d代表接收机和发射机之间距离，代表非自由空间损耗系数，k是如下常数：pr(do )”口叫/不(什w(2)定位阶段通过三角形算法计算待测点位置，即分别以已知位 置三个ap为圆心，以其各自到待测点距离为半径做 圆，所得三个圆交点，如图1所示：图三角形算法示意图设未知节点d坐标为(x , y ),已知a、b、c三个点坐标分别为(x 1, y 1

9、) (x 2, y 2)、(x 3, y 3),它们到d距离分别为d 1、d 2、d 3,则d位置可 由下列方程中任意两个求得4：(3)(4)(5)(t - + ( y - x)- y y 二(t 11 i(1 - + (y) x) : - y 2= a2 222(x - + ( y - 2 7)2 二。2 oo o然而，在实际应用中，由于测量误差存在，三圆 交于一点情况未必出现，以致方程组(3)、(4)、(5)无解。在三圆两两相交情况下，有图2、3两种典型无解情况:图2方程组无解情况1图3 方程组无解情况2在这两种情况下，d点求解方法如下4：(1)根据方程(3)、(4)、(5)分别求解圆a及

10、圆b交点(x abl, y abl)、(x ab2, y ab2),圆a及圆c 交点(x acl, y acl)、(x ac2, y ac2),及圆b及圆c交 点(x bcl, y bcl)、(x bc2, y bc2)。(2)将圆a及圆c交点代入(x - x 2)2+(y - y 2)2, 找出距b圆圆心较近点，设为(x ac, y ac) o同理，求 解(x ab, y ab)、(x be, y be)。(3)近似计算待测点位置:r + kx +a +a +rb(3、幺幺abac c33(6)由上述介绍可知，基于三角形算法wifi定位很大 程度上依赖于确知ap位置信息及准确信号传输损耗 模

11、型。然而，由于涉及个人隐私等原因，获知所有ap 位置信息并不现实。此外，由于影响信号传输因素 很多，不同环境下信号传输损耗模型大不相同，建立 一个准确、适合实际应用损耗模型存在着很大困 难。因此，基于三角形算法无线定位在具体实施中困 难重重。3. 2. 2位置指纹识别算法及通常意义上指纹识别类似，位置指纹识别依靠表征目标特征数据库进行识别。其定位过程主要分为训练及定位两个阶段5,如图4所示:图4基干位在指纹识别的wifi定位训练阶段其目标在于建立一个位置指纹识别数据库。首先，选择合理参考点分布，确保能为定位阶段准确位置估计提供足够信息。接着依次在各个参考点上测量来自不同aprss值，将相应ma

12、c地址及参考点位置信息记录在数据库中，直至遍历关注区域内所有参考点。由于受环境影响，无线信号强度并不稳定，为了克服rss不稳定对定位影响，通常在每个参考点上多次测量取平均。定位阶段给定数据库后，依据一定匹配算法将待测点上接收ap rss及数据库中已有数据进行比较，计算位置估计值。常用匹配算法有最近邻法(nn)、knn、神经网络等，本文采用简单nn算法。假定待测点接收rss观测值为s =ss 1, ss 2, ss n ,数据库中已有记录为s i =ss 1,ss 2, ss ni ,其中n代表待测点上检测到不同ap数；i g1,n t , n t为数据库中记录数；n i代表第i条记录中存储不同ap数，则nn算法可以表示成下述形式3：l =argmin；6i,.t i s -s2 (7)其中，i 5-&|代表5和2之间欧式距离。3. 3地图管理系统4. 3.1矢量图信息矢量图包含平面图形点阵坐标，区域点击坐标，区域编号等一系列相 关坐标系，通过数学算法绘制图形。点阵坐标：店铺区域起点坐标，各个不规则形状坐标；区域点击坐标：点击地图某部位时，及时相应区域坐标点；区域编号：用来区分区域唯一标识