变化感知的复杂室内环境智能导航方法

1、变化感知的复杂室内环境智能导航方法人类生活的绝大部分时间都处在室内空间中, 例如办公楼、购物中心以及机场和地铁站等 , 室内外无缝导航已成为国际上学术界和工业界争夺的战略竞争点,室内导航是位置服务发展的必然趋势, 其核心在于支持变化感知室内位置表达与导航寻径解算。然而 , 当前对于三维室内场景的研究主要集中在大型建筑物的室内空间复杂性 , 如何快速感知室内空间环境及其变化, 同时根据这些变化 , 结合移动对象的位置信息 , 支持快速高效动态地生成导航模型, 满足多样化室内位置服务应用需求 , 已成为公共安全和商业服务等诸多领域都亟需解决的重要问题。本文将变化感知的复杂室内环境导航的难题分解为对

2、室内位置信息的表达、室内空间的提取、动态场景导航模型与数据组织和室内导航网格动态生成等关键问题 , 克服传统静态室内导航只适用于简单的最短路径解算和导航寻径方法被限制在无障碍物信息的简易建筑物或者缺乏垂直空间描述的二维建筑平面图等局限 , 针对室内场景位置表达的多样性和动态性 , 提出一种从传统静态位置描述到面向动态变化的多维室内位置信息模型 ; 针对包含有障碍物以及多个楼层室内场景的复杂性 , 提出一种从传统二维功能区间到顾及障碍物和不同类型用户三维室内空间提取方法 ; 针对复杂室内环境的多维动态变化特征 , 提出一种支持表达建筑物结构、室内空间、传感器和人员行为等静态和动态信息的室内导航模

3、型; 针对室内导航计算的高效性和适应性 , 提出一种支持可量化寻径及评估的室内导航网格实时动态解算算法。具体内容包括 :(1) 国内外现状综述 : 将针对动态变化环境的室内导航分为室内位置信息表达模型、 室内空间提取方法、 室内动态场景导航模型与数据组织、室内导航网格生成与寻径方法四个内容 , 按照发展线索对现有方法进行综述。最后 , 指出了现有不同领域方法的发展趋势, 并针对变化感知的复杂室内环境导航模型动态生成方法, 就现有方法的适用性进行了对比。 (2) 多维室内位置信息模型 : 现有的室内位置描述 , 在内容方面专注于单一位置特征的表达, 缺乏多维位置关联约束的定义 ; 在应用方面侧重

4、于几何度量计算, 缺乏拓扑及方位等逻辑运算。因此 , 本文引入室内绝对位置和室内相对位置的概念, 提出支持动态变化描述的室内位置信息模型 , 实现对动态变化室内环境中的静态对象和动态对象位置及位置变化的描述 , 为室内动态场景导航模型与数据组织提供位置描述基础。(3)复杂三维室内空间提取方法: 现有的室内空间提取方法, 在内容方面专注于三维模型的位置关系重建 , 缺乏室内空间语义一致性约束的表达; 在结构方面侧重于对静态三维模型进行空间分割, 缺乏动态变化更新机制 ; 在应用方面强调数据可视化与存储的高效调度 , 在一定程度上破坏了原始模型的几何一致性, 缺乏几何与语义关联机制。因此 , 本文

5、提出一种支持包含障碍物信息的室内空间提取方法, 通过粗提取和精提取两个阶段 , 能够适应不同类型用户的空间提取需求, 同时保持三维室内空间定义和划分的几何完整性, 实现高效快速且保持几何与语义一致性的室内空间提取 , 为变化感知的室内导航网格动态生成提供可通行空间数据基础。(4) 复杂室内环境智能导航方法 : 现有的室内导航方法 , 在内容方面大多针对水平空间描述的应用场景 , 缺少针对包含有楼梯等垂直空间的多楼层应用场景解决方案; 在应用方面侧重于静态室内场景的导航寻径, 缺乏面向感知变化的动态室内场景导航寻径模式。因此 , 本文发展了一种复杂室内环境动态场模型, 以室内空间为依托 , 突破传统面向矢量网络的粗粒度导航分析的瓶颈, 支持反映真实室内场景细节的情境感知与应急导航分析 , 实现描述顾及建筑物部件、设施、传感器、人员的全方位动态变化室内场景 , 为变化感知的室内导航网格动态生成方法提供数据模型基础。同时 , 本文提出一种变化感知的室内导航方法, 支持室内场景导航网格实时计算,实现了面向个体的室内导航路线动态生成, 支持导航过程中拥堵和停滞等事件的变化感知 , 为科学制定室内导航路线提供理论支撑。最后 , 本文采用典型的复杂室内场景与数据: 天津市滨海新区于家堡金融区高铁站为案例 , 在复杂室内环境智能导航方法基础上, 实现了变化感知