1、變化感知的復雜室內環境智能導航方法人類生活的絕大部分時間都處在室內空間中, 例如辦公樓、購物中心以及機場和地鐵站等 , 室內外無縫導航已成為國際上學術界和工業界爭奪的戰略競爭點,室內導航是位置服務發展的必然趨勢, 其核心在于支持變化感知室內位置表達與導航尋徑解算。然而 , 當前對于三維室內場景的研究主要集中在大型建筑物的室內空間復雜性 , 如何快速感知室內空間環境及其變化, 同時根據這些變化 , 結合移動對象的位置信息 , 支持快速高效動態地生成導航模型, 滿足多樣化室內位置服務應用需求 , 已成為公共安全和商業服務等諸多領域都亟需解決的重要問題。本文將變化感知的復雜室內環境導航的難題分解為對

2、室內位置信息的表達、室內空間的提取、動態場景導航模型與數據組織和室內導航網格動態生成等關鍵問題 , 克服傳統靜態室內導航只適用于簡單的最短路徑解算和導航尋徑方法被限制在無障礙物信息的簡易建筑物或者缺乏垂直空間描述的二維建筑平面圖等局限 , 針對室內場景位置表達的多樣性和動態性 , 提出一種從傳統靜態位置描述到面向動態變化的多維室內位置信息模型 ; 針對包含有障礙物以及多個樓層室內場景的復雜性 , 提出一種從傳統二維功能區間到顧及障礙物和不同類型用戶三維室內空間提取方法 ; 針對復雜室內環境的多維動態變化特征 , 提出一種支持表達建筑物結構、室內空間、傳感器和人員行為等靜態和動態信息的室內導航模

3、型; 針對室內導航計算的高效性和適應性 , 提出一種支持可量化尋徑及評估的室內導航網格實時動態解算算法。具體內容包括 :(1) 國內外現狀綜述 : 將針對動態變化環境的室內導航分為室內位置信息表達模型、 室內空間提取方法、 室內動態場景導航模型與數據組織、室內導航網格生成與尋徑方法四個內容 , 按照發展線索對現有方法進行綜述。最后 , 指出了現有不同領域方法的發展趨勢, 并針對變化感知的復雜室內環境導航模型動態生成方法, 就現有方法的適用性進行了對比。 (2) 多維室內位置信息模型 : 現有的室內位置描述 , 在內容方面專注于單一位置特征的表達, 缺乏多維位置關聯約束的定義 ; 在應用方面側重

4、于幾何度量計算, 缺乏拓撲及方位等邏輯運算。因此 , 本文引入室內絕對位置和室內相對位置的概念, 提出支持動態變化描述的室內位置信息模型 , 實現對動態變化室內環境中的靜態對象和動態對象位置及位置變化的描述 , 為室內動態場景導航模型與數據組織提供位置描述基礎。(3)復雜三維室內空間提取方法: 現有的室內空間提取方法, 在內容方面專注于三維模型的位置關系重建 , 缺乏室內空間語義一致性約束的表達; 在結構方面側重于對靜態三維模型進行空間分割, 缺乏動態變化更新機制 ; 在應用方面強調數據可視化與存儲的高效調度 , 在一定程度上破壞了原始模型的幾何一致性, 缺乏幾何與語義關聯機制。因此 , 本文

5、提出一種支持包含障礙物信息的室內空間提取方法, 通過粗提取和精提取兩個階段 , 能夠適應不同類型用戶的空間提取需求, 同時保持三維室內空間定義和劃分的幾何完整性, 實現高效快速且保持幾何與語義一致性的室內空間提取 , 為變化感知的室內導航網格動態生成提供可通行空間數據基礎。(4) 復雜室內環境智能導航方法 : 現有的室內導航方法 , 在內容方面大多針對水平空間描述的應用場景 , 缺少針對包含有樓梯等垂直空間的多樓層應用場景解決方案; 在應用方面側重于靜態室內場景的導航尋徑, 缺乏面向感知變化的動態室內場景導航尋徑模式。因此 , 本文發展了一種復雜室內環境動態場模型, 以室內空間為依托 , 突破傳統面向矢量網絡的粗粒度導航分析的瓶頸, 支持反映真實室內場景細節的情境感知與應急導航分析 , 實現描述顧及建筑物部件、設施、傳感器、人員的全方位動態變化室內場景 , 為變化感知的室內導航網格動態生成方法提供數據模型基礎。同時 , 本文提出一種變化感知的室內導航方法, 支持室內場景導航網格實時計算,實現了面向個體的室內導航路線動態生成, 支持導航過程中擁堵和停滯等事件的變化感知 , 為科學制定室內導航路線提供理論支撐。最后 , 本文采用典型的復雜室內場景與數據: 天津市濱海新區于家堡金融區高鐵站為案例 , 在復雜室內環境智能導航方法基礎上, 實現了變化感知