基于室內(nèi)路網(wǎng)的跨樓層路徑規(guī)劃技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

0　引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及智能移動終端的普及，基于位置的信息服務(wù)變得流行起來，逐漸為大眾所接受和使用。同時，隨著室內(nèi)混合智能定位技術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)位置服務(wù)需求越來越旺盛。作為室內(nèi)位置服務(wù)的核心技術(shù)之一，室內(nèi)路徑規(guī)劃與導(dǎo)航成為研究和應(yīng)用的熱點。

室內(nèi)路徑規(guī)劃是從復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，找到起點到終點之間滿足一定約束條件的有效的最優(yōu)路徑，它可以結(jié)合室內(nèi)定位技術(shù)與移動通信技術(shù)，實現(xiàn)室內(nèi)實時動態(tài)導(dǎo)航，支撐室內(nèi)公共安全、應(yīng)急救援、商業(yè)智能和大眾服務(wù)等應(yīng)用[7-8]。如當(dāng)我們置身于大型商場和機(jī)場等復(fù)雜建筑物的內(nèi)部時，室內(nèi)路徑規(guī)劃技術(shù)可以利用精確的定位技術(shù)確定我們的位置，并基于室內(nèi)地圖和路網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用最優(yōu)路徑算法計算位置之間的有效路徑，從而幫助我們找到和到達(dá)指定的地點(衛(wèi)生間、 ATM和商家等)。

但是，一些路徑規(guī)劃技術(shù)往往基于單層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ投O(shè)計，由于模型缺少樓層之間的連通信息，而不能實現(xiàn)跨樓層導(dǎo)航算法分析。后來，隨著跨樓層導(dǎo)航算法的出現(xiàn)，跨樓層的路徑規(guī)劃、導(dǎo)航及定位得以實現(xiàn)[4, 7-9]。但這些傳統(tǒng)跨樓層導(dǎo)航算法基于樓層連接通達(dá)規(guī)則，往往需要多次遍歷樓層信息。具體來說，首先，將室內(nèi)道路拓?fù)渖蓡我粯菍勇肪W(wǎng)文件，按照多個樓層通達(dá)規(guī)則，通過與上一個樓梯或下一個樓梯的連接信息互相將樓層關(guān)聯(lián)起來，組織成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)獨立、存儲結(jié)構(gòu)共用的統(tǒng)一路網(wǎng)分析文件。在路徑分析時根據(jù)起點坐標(biāo)和當(dāng)前樓層連通的其他任一樓層的樓梯坐標(biāo)，遍歷出當(dāng)前樓層和接近目的地樓層的下一個樓層連接耗費最少的連接點坐標(biāo)；然后，通過該連接點啟動遍歷下一個接近目的地樓層的最近連接點，找出最近的連接點并更新之前的連接耗費，按照此樓層連接信息遍歷規(guī)則，繼續(xù)遍歷更加靠近目的地所在的樓層，找到目的地所在樓層后，再根據(jù)單樓層內(nèi)兩點最佳路徑分析算法找到耗費最少的路徑，將目的地樓層的這條路徑和目的地樓層上一次通過其他樓層到達(dá)目的地的路徑做比較，存在更少耗費的路徑則更新上一樓層的連接點坐標(biāo)。按照此遍歷規(guī)則直到將最少耗費遍歷至起點，得到連接室內(nèi)跨樓層目的地和起點的最短距離路徑[9-11]。該方法基于單層路網(wǎng)通過樓梯關(guān)聯(lián)單層路網(wǎng)的連通規(guī)則，路徑分析結(jié)果準(zhǔn)確，但路徑分析空間復(fù)雜度較大，路徑分析耗費時間也較長。此外，跨樓層導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計還面對著多樓層間相對坐標(biāo)不一致的情況。

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