[发明专利]基于GPS的室内离线路径引导方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种路径引导方法和系统，特别涉及一种基于GPS的室内离线路径引导方法及系统。

背景技术

在室内空间分布信息图路径引导领域中，对于实际室内空间分布，由于目前仍未出现可以直接应用的建筑物室内空间信息数据库，所以必须根据实际情况进行分析，经过处理得到需要的环境图，反映室内空间信息布局情况。得到空间信息图后，利用最优路径算法，在图上规划出路径，从而进行建筑物内的室内路径引导。

典型的红外线室内定位系统Activebadges使待测物体附上一个电子标识，该标识通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机周期发送该待测物唯一ID，接收机再通过有线网络将数据传输给数据库。

基于超声波定位方法，目前大多数采用反射式测距法。系统由一个主测距器和若干个电子标签组成，主测距器可放置于移动机器人本体上，各个电子标签放置于室内空间的固定位置。定位过程如下：先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，从而可以确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。

基于射频识别(RFID)的室内定位技术，基于这种定位技术的系统通常由电子标签、射频读写器、中间件以及计算机数据库组成。射频标签和读写器通过由天线架起的空间电磁波的传输通道进行数据交换。在定位系统应用中，将射频读写器放置在待测移动物体上，射频电子标签嵌入到操作环境中。电子标签上存储有位置识别的信息，读写器则通过有线或无线形式连接到信息数据库。通过射频标签和读写器之间的信息交互，即可到达定位的目的。

单纯靠空间分布信息图进行建筑物室内路径引导的最复杂之处在于路径规划算法。由于室内环境不像室外，有固定的道路，所以依照室内障碍的空间分布，可供选择的路径非常多，这就导致了路径选择算法非常复杂，计算量很大。

红外线在传输过程中易于受物体或墙体阻隔且传输距离较短，定位系统复杂度较高，所以有效性和实用性较低。而且通过红外发射机向室内固定放置的红外接收机发送待测物的唯一ID时需要是周期性地发送，所以功耗较大，成本较高。

超声波技术的主要缺陷在于其定位的范围有限，这是由于超声波在传输过程中衰减明显导致。而且需要安装大量的电子标签，投资很大，实用性不强。

对于基于射频识别(RFID)的室内定位技术而言，缺陷在于系统定位精度由参考标签的位置决定，参考标签的位置会直接影响定位效果，然而为了提高定位精度需要增加参考标签的密度，然而密度较高会产生较大的干扰，影响信号强度。另外，因为需要通过计算欧几里德公式来得到参考标签和待定标签之间的距离，所以计算量较大。

因此，急需一种使用简单计算快捷的室内离线路径引导方法及系统。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于GPS的室内离线路径引导方法及系统。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的基于GPS的室内离线路径引导方法，包括以下步骤：S1：获取建筑物屋顶预设信标的GPS信息；S2：获取建筑物内空间分布平面图坐标信息和建筑物高度分布信息；S3：根据GPS信息、平面图坐标信息和建筑物高度分布信息建立导航系统的离线导航信息数据库；S4：启动导航系统并从离线导航信息数据库中下载导航信息完成室内路径搜索引导。

进一步，所述导航系统为GPS卫星定位导航系统。

进一步，所述GPS信息是根据室内待导航点与建筑物入口之间的相对位置来确定建筑物屋顶预设信标点的具体位置坐标。

进一步，所述待导航点为设置于建筑物室内某处的配电柜所在位置点。

进一步，在步骤S3中，所述离线导航信息数据库采用以下步骤来建立：

首先，获取配电柜所在建筑物的室内空间分布信息平面图；然后，根据这个平面图确定好信标的位置和数目，并且借由建筑物顶上对应点的精确GPS信息，通过垂直投影的方法得到建筑物内信标点的相对GPS信息；最后，把平面图和GPS信息都存储于离线数据库中。

进一步，在步骤S4中，所述室内路径搜索引导采用以下步骤来完成：

根据得到的室内空间分布信息平面图，在导航系统中加入了实时路况信息这一因素，然后根据信标点可靠的离线GPS信息，导航系统即可得到具体的道路情况下规划出的最佳路线，完成室内的路径引导。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：