基于室内路网的跨楼层路径规划技术的设计与实现

0　引言

随着移动互联网技术的不断发展以及智能移动终端的普及，基于位置的信息服务变得流行起来，逐渐为大众所接受和使用。同时，随着室内混合智能定位技术的发展，室内位置服务需求越来越旺盛。作为室内位置服务的核心技术之一，室内路径规划与导航成为研究和应用的热点。

室内路径规划是从复杂的室内环境中，找到起点到终点之间满足一定约束条件的有效的最优路径，它可以结合室内定位技术与移动通信技术，实现室内实时动态导航，支撑室内公共安全、应急救援、商业智能和大众服务等应用[7-8]。如当我们置身于大型商场和机场等复杂建筑物的内部时，室内路径规划技术可以利用精确的定位技术确定我们的位置，并基于室内地图和路网数据，利用最优路径算法计算位置之间的有效路径，从而帮助我们找到和到达指定的地点(卫生间、 ATM和商家等)。

但是，一些路径规划技术往往基于单层网络拓扑模型而设计，由于模型缺少楼层之间的连通信息，而不能实现跨楼层导航算法分析。后来，随着跨楼层导航算法的出现，跨楼层的路径规划、导航及定位得以实现[4, 7-9]。但这些传统跨楼层导航算法基于楼层连接通达规则，往往需要多次遍历楼层信息。具体来说，首先，将室内道路拓扑生成单一楼层路网文件，按照多个楼层通达规则，通过与上一个楼梯或下一个楼梯的连接信息互相将楼层关联起来，组织成数据结构独立、存储结构共用的统一路网分析文件。在路径分析时根据起点坐标和当前楼层连通的其他任一楼层的楼梯坐标，遍历出当前楼层和接近目的地楼层的下一个楼层连接耗费最少的连接点坐标；然后，通过该连接点启动遍历下一个接近目的地楼层的最近连接点，找出最近的连接点并更新之前的连接耗费，按照此楼层连接信息遍历规则，继续遍历更加靠近目的地所在的楼层，找到目的地所在楼层后，再根据单楼层内两点最佳路径分析算法找到耗费最少的路径，将目的地楼层的这条路径和目的地楼层上一次通过其他楼层到达目的地的路径做比较，存在更少耗费的路径则更新上一楼层的连接点坐标。按照此遍历规则直到将最少耗费遍历至起点，得到连接室内跨楼层目的地和起点的最短距离路径[9-11]。该方法基于单层路网通过楼梯关联单层路网的连通规则，路径分析结果准确，但路径分析空间复杂度较大，路径分析耗费时间也较长。此外，跨楼层导航网络模型设计还面对着多楼层间相对坐标不一致的情况。

更多内容请点击下方的PDF下载