[发明专利]一种融合建筑语义的室内导航定位系统

说明书

本发明公开了一种融合建筑语义信息的室内导航系统，包括位于建筑现场的定位标签，定位标签通过定位信道、第一通信链路与UWB信标连接，UWB信标通过第二通信链路与定位引擎服务器连接，定位引擎服务器部署有建筑语义信息库并通过第三通信链路与云服务器连接，云服务器通过第四通信链路与应用软件连接。本发明采用二维定位解算算法，融合建筑语义信息的三维特征描述，优化室内导航定位，进行可视化监测，解决了智能建筑中室内导航定位欠缺建筑三维信息和建筑语义信息的问题，弥补了传统二维几何和预定义的路线规划方法中缺少建筑内部空间特征描述、忽视建筑构件、建筑设备垂直特性的缺陷，满足了建筑内部高精度定位与导航需求。

技术领域

本发明属于建筑室内导航定位领域，涉及一种涉及室内导航定位技术，具体涉及一种融合建筑语义的室内导航定位系统，应用于建筑智能化行业。

背景技术

随着城市规模的不断扩大，城市住宅和公共建筑的体量也不断增高增大。人们在满足基本住宿、购物、娱乐、餐饮等功能的条件下，对建筑内部的安全性、舒服性、智能性等方面有着越来越高的要求。位置服务及室内导航服务在现代智能建筑中起着举足轻重的作用，无论是绿色建筑能耗监测及节能分析、可视化监测、火灾模拟、报警及疏散、导盲系统、行李物品运送、自动导航等与此息息相关。

室内导航定位的实现方式与室外的情况不同，受限于建筑的封闭性，以及室内复杂的空间结构和各种室内设施的遮挡、干扰的影响，依赖于GPS等导航系统的典型室外导航定位系统无法直接应用在室内环境。现有的室内导航定位技术中，条形码技术不仅需要被定位的载体携带读码设备，整个系统结构也较为复杂，作用距离很短；计算机视觉技术的设备成本昂贵，性能容易受建筑结构、室内设备的遮挡、或者环境光线的影响而失效或大幅下降；红外和超声波技术均需满足视线传播的要求，并且信号传递会受到自然光或人工光源的影响，大大降低了它们的实用性；超宽带技术（Ultra Wide Band，UWB）不仅定位精度高，抗多径干扰性能强，作用范围广，适合于各种不同建筑场景的。

传统的二维定位方法只考虑所处空间的平面信息，而对于垂直特性和空间特性等第三维信息的表达欠缺，比如房间的低天花板、各个门的位置、坡道的坡度、地面的起伏等。如此，对于智能建筑中很多关键的应用，如应急响应、智能运维、智能巡检、人员定位跟踪、火灾疏散、导盲系统、行李物品运送、室内导航服务、绿色建筑能耗监测及节能分析、可视化监测等，二维几何和预定义的路线规划方法都很难满足需求。相对而言，语义丰富的三维空间模型则可以为表达环境提供大量关键的信息，如楼层高度、建筑元件、空间等内容的明细定义和命名，从而提供更好的方位和导向信息。建筑信息模型（Building InformationModel，BIM）是建筑设施物理及功能特性的数字化表示，它是通过组合建筑物各方面信息来进行数字化建造的智能3D虚拟建筑模型，可以提供建筑全方位的语义信息。

发明内容

针对传统二维几何和预定义的路线规划方法中缺少建筑内部空间特征描述、忽视建筑构件、建筑设备垂直特性的情况，本发明提出了一种融合建筑语义信息的室内导航定位系统，以解决智能建筑中室内导航定位欠缺建筑三维信息和建筑语义信息的问题，提高室内定位精度，满足室内导航需求。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种融合建筑语义信息的室内导航系统，包括定位标签、UWB信标、定位信道、第一通信链路、定位引擎服务器、第二通信链路、建筑语义信息库、云服务器、第三通信链路、应用软件和第四通信链路；

所述定位标签为有源标签，位于建筑物现场，负责发射自身的定位信号，所述定位标签一方面通过所述定位信道向所述UWB信标传递定位信号，另一方面通过所述第一通信链路与所述UWB信标保持双向通信，完成系统配置、控制、信息反馈；

所述UWB信标为定位系统基站，用于接收所述定位标签发射的定位信号，并对接收到的发射信号进行处理形成位置信息，然后通过由所述第二通信链路构成的局域网，将位置信息发送给所述定位引擎服务器；