室內電子地圖生成系統與室內導航方法及系統的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種室內電子地圖生成系統、室內導航方法及系統。電子地圖生成系統包括：地圖存儲模塊、地圖檢索模塊及地圖顯示模塊；該地圖存儲模塊，存儲有至少一個多層建筑物的電子地圖數據，該電子地圖數據包括多個層對象；該層對象包括：設施面、拓撲弧段、信息點及拓撲結點；該拓撲結點包含接續的其他樓層的結點的信息；該地圖檢索模塊接收指令形成室內電子地圖。該室內導航方法，包括以下步驟：接收行進線路的導航指令；確定第一路徑；確定第二路徑；確定第三路徑；生成當前導航路徑。該室內導航系統，包括：室內電子地圖生成系統、導航指令接收單元及路徑計算模塊。本發明能夠進行室內精確導航。
【專利說明】室內電子地圖生成系統與室內導航方法及系統
【技術領域】
[0001]本申請涉及地理信息【技術領域】，特別涉及一種室內電子地圖生成系統與室內導航方法及系統。
【背景技術】
[0002]商品化室內電子地圖以室內平面布置展示圖實現，如圖1中所示，既不能表達室內通道的連接關系，也不能表達各樓層之間樓梯口的連通關系。因而，這種室內電子地圖僅僅展示了各種設施的平面位置，無法對含有多個樓層的建筑體內進行各樓層上平面通道的連接關系和不同樓層間通道連接關系的表達，導致無法對室內進行精確導航。
【發明內容】
[0003]本申請所要解決的技術問題是提供一種室內電子地圖生成系統與一種室內導航方法及系統，用以解決現有技術中的室內電子地圖無法對含有多個樓層的建筑體內進行各樓層上平面通道的連接關系和不同樓層間通道連接關系的表達，導致無法對室內進行精確導航的技術問題。
[0004]為了實現上述目的，本發明提出的一種室內電子地圖生成系統，其包括:地圖存儲模塊、地圖檢索模塊及地圖顯示模塊；其中，該地圖存儲模塊，存儲有至少一個多層建筑物的電子地圖數據，該電子地圖數據包括多個層對象，所述層對象之間具有平行順次關系及垂直拓撲關聯關系；該層對象包括:設施面圖層、結點圖層、弧段圖層和信息點圖層；該設施面圖層包括多個設施面；該弧段圖層包括多個拓撲弧段；該信息點圖層包括多個信息點；該結點圖層包括多個拓撲結點，該拓撲結點分為本層內的普通連接結點及連通樓層間的轉換結點；該轉換結點包含該轉換結點接續的其他樓層的結點的信息；其中，該地圖檢索模塊，接收室內地圖生成指令，并從地圖存儲模塊中提取數據，形成室內電子地圖供地圖顯示模塊顯示。
[0005]本發明還可采用以下技術措施進一步實現。
[0006]前述的室內電子地圖生成系統，其中所述的拓撲連接結點包括室外連通結點，所述室外連通結點與室外電子地圖中的進入室內道路的末結點相連接。
[0007]為了實現上述目的，依據本發明還提出的一種室內導航方法，應用于前述的室內電子地圖生成系統，預先依據所述室內電子地圖數據生成的當前室內電子地圖，所述室內導航方法包括以下步驟:接收行進線路的導航指令，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息，所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內電子地圖中目標層及目標信息點相對應；確定起始層中的第一轉換結點并確定所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑，所述第一轉換結點包含接續該目標層的信息；確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑；確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑；依次連接所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。
[0008]本發明還可采用以下技術措施進一步實現。
[0009]前述的室內導航方法，所述確定起始層中的第一轉換結點及起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑，包括以下步驟:獲取所述起始層的各個轉換結點與所述當前信息點的第一距離值；將其第一距離值最小，且能到達目標層的轉換結點確定為第一轉換結點；獲取所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑；在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
[0010]前述的室內導航方法，所述確定目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑，包括以下步驟:確定所述起始層與所述目標層之間的經停中間層及其各中間層經由的轉換結點；依次將所述第一轉換結點、經停各中間層的轉換結點和所述目標層中所述第二轉換結點連接起來的路徑確定為第二路徑。
[0011]前述的室內導航方法，所述確定目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑，包括以下步驟:獲取所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑；在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第二路徑。
[0012]為了實現上述目的，依據本發明另外還提出一種室內導航系統，其包括:前述的室內電子地圖生成系統，用于預先依據所述室內電子地圖數據生成當前室內電子地圖；導航指令接收單元，用于接收行進線路的導航指令，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息，所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內電子地圖中目標層及目標信息點相對應；第一路徑確定單元，用于確定所述起始層中第一轉換結點及所述當前信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑；第二路徑確定單元，用于確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑；第三路徑確定單元，用于確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑；導航路徑生成單元，用于依據所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。
[0013]本發明還可采用以下技術措施進一步實現。
[0014]前述的室內導航系統，其中所述的第一路徑確定單元包括:距離值獲取子單元，用于獲取所述起始層的各個轉換結點與所述起始信息點之間的第一距離值；第一轉換結點確定子單元，用于將其第一距離值最小，且能到達目標層的轉換結點確定為第一轉換結點；第一路徑獲取子單元，用于獲取所述當前信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑；及第一路徑確定子單元，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
[0015]前述的室內導航系統，其中所述第二路徑確定單元包括:中間轉換結點確定子單元，用于確定所述起始層與所述目標層之間的經停中間層及其各中間層經由的轉換結點；第二路徑確定子單元，用于將所述第一轉換結點、經停各中間層經由的的轉換結點和所述目標層中所述第二轉換結點連接起來的路徑確定為第二路徑。
[0016]前述的室內導航系統，其中所述第三路徑確定單元包括:第三路徑獲取子單元，用于獲取所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑；第三路徑確定子單元，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第二路徑。
[0017]上述方案可知，本申請提供的一種室內電子地圖生成系統，通過設置多個層對象描述含有多樓層建筑的層架構，并通過在每個層對象中設置設施面、拓撲連接結點、拓撲連接弧段和信息點，由此描述出每個樓層中的平面拓撲連通關系，進而通過拓撲連接結點中的轉換結點上給出的可到達樓層的轉換結點序列實現對含有多個樓層的建筑室內的垂直拓撲連通關系的表達，在后續室內導航時能夠精確得到導航路徑。
[0018]另外，本申請提供的一種室內導航方法及系統，應用于上述室內電子地圖生成系統預先生成的當前室內的電子地圖之后，通過分段進行路徑規劃，最終得到導航路徑，即為:依據接收到的導航指令，依次確定起始層內、起始層及目標層之間以及目標層內的路徑，進而最終生成得到導航路徑，實現依據上述系統進行含有多個樓層的建筑內精確導航的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為現有技術中的室內電子地圖示意圖。
[0021]圖2為本申請室內電子地圖生成系統一實施例的示意圖。
[0022]圖3為本申請室內電子地圖生成系統中層對象的示意圖。
[0023]圖4為本申請室內電子地圖生成系統生成的電子地圖的單層示意圖。
[0024]圖5為本申請室內電子地圖生成系統生成的電子地圖的多層間的拓撲關系示意圖。
[0025]圖6為本申請室內電子地圖數據文件命名存儲方式示意圖。
[0026]圖7為本申請室內導航方法一實施例的流程圖。
[0027]圖8為本申請室內導航方法實現的導航路徑示意圖。
[0028]圖9為本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。
[0029]圖10為本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。
[0030]圖11為本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。
[0031]圖12為本申請室內導航系統一實施例的示意圖。
[0032]圖13為本申請室內導航系統一實施例的路徑計算模塊的示意圖。
[0033]圖14為本申請室內導航系統一實施例的第一路徑確定單元的示意圖。
[0034]圖15為本申請室內導航系統一實施例的第二路徑確定單元的示意圖。
[0035]圖16為本申請室內導航系統一實施例的第三路徑確定單元的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0037]請參閱圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，分別是本發明室內電子地圖生成系統一實施例的示意圖、室內電子地圖一實施例的單層示意圖、室內電子地圖的多層間的拓撲關系示意圖、室內電子地圖數據文件命名存儲方式結構示意圖
[0038]本發明一實施例的室內電子地圖生成系統1100，包括地圖檢索模塊123、地圖顯示模塊121、地圖存儲模塊125。該地圖檢索模塊123接收室內地圖生成指令，并從地圖存儲模塊125中提取數據，形成室內電子地圖供地圖顯示模塊121顯示。
[0039]上述的地圖存儲模塊125存儲有至少一個多層建筑物的電子地圖數據，該電子地圖數據包括多個層對象100，每個層對象100對應多層建筑中的每個樓層，所述層對象100之間具有平行順次關系，可以理解為:多層建筑的每個樓層之間為平行布局，且每一樓層具有其特定的順次關系，以樓層號碼為體現，例如一個五層建筑具有一層、二層、三層、四層、五層之間的平行順次關系；該多個層對象100之間具有垂直拓撲關聯關系。
[0040]上述的層對象100包括:設施面圖層101、結點圖層103、弧段圖層105和信息點圖層 107。
[0041]該設施面圖層101包括樓層內的多個設施面10，設施面10幾何上為多邊形，用多個XY坐標對封閉表示，設施面10可以理解為樓層內的房間或設施布局平面，例如，圖3中的甲公司、洗手間、乙公司、丙超市、服務臺、電梯、樓梯等的布局平面。該設施面10的標識包括:設施面ID (唯一識別碼)、設施面類型和/或名稱(中文、拼音)。設施面類型，包括:未知用途、大廈本體、大廈內部辦公區、大廈外部辦公區、大廈服務臺、娛樂區和/或休息區
坐寸o
[0042]該結點圖層103包括多個拓撲結點20，該拓撲結點20幾何上為點，用XY坐標表示，該拓撲結點20可以理解為沒有外路接入的一段通道(弧段)的端點(起始端、終端)，該拓撲結點20分為樓層內通道(弧段)連接的普通結點Q (簡稱連接結點)和連通樓層間的轉換結點P、K(簡稱轉換結點)。圖4中，轉換結點P為電梯口，轉換結點K點為樓梯口。該拓撲結點20的標識包括:結點ID(唯一識別碼)、結點類型、結點交通流方向、結點接續的通道個數、結點接續的通道(弧段)ID集合和/或結點接續的其他樓層的結點的ID集合。該拓撲結點20的標識進一步包括，時間限制、物品限制、重量限制信息。所述結點類型包括:不連接其他樓層的普通結點、步行梯轉換結點、垂直電梯轉換結點、扶行電梯轉換結點、室外消防步行樓梯結點、連接室外道路結點。所述結點交通流方向，包括:不連接其他樓層的本樓層流向、上下均可通行、下行可達只能上行、上行可達只能下行、只能上行、只能下行、上行或下行的截止點。所述結點接續的其他樓層的結點的ID集合，即樓層間的垂直拓撲連接關系的表達。例如，一個轉換結點接續第三層第二號結點、接續第四層第五號結點、接續第五層第九號結點，ID集合可表示為(3/2 ；4/5 ;5/9)。該時間限制，例如是該結點晚22點至次日6點為禁行，或24小時通行等。該物品限制，例如該結點沒有物品限制、客貨兩用的、只運人的、只運貨物的、緊急救援的等。該重量限制，例如該結點沒有重量限制、該結點只允許一千公斤以下通行等。
[0043]該弧段圖層105包括多個拓撲弧段30，該拓撲弧段30幾何上為折線段，用多個連續的XY坐標對表示，該拓撲弧段30可以理解為該樓層內的沒有外路接入的一段通道。該拓撲弧段30的標識包括:弧段ID (唯一識別碼)、弧段開始的結點ID、弧段結束的結點ID及交通流向。該交通流向，包括，雙向通行、正向通行、反向通行、禁止外部人員等等。
[0044]該信息點圖層107包括多個信息點40，該信息點40幾何上為點，用XY坐標對表示，該信息點40是指樓內的各種設施、居室。該信息點40的標識包括:信息點ID (唯一識別碼)、信息點類型、信息點名稱(中文、拼音)、電話和/或樓內地址。
[0045]上述方案可知，本實施例電子地圖，通過設置多個層對象描述含有多樓層建筑的層架構，并通過在每個層對象中設置設施面10、拓撲結點20、拓撲弧段30和信息點40，由此描述出每個樓層中的布局，進而實現對含有多個樓層的建筑室內的布局展示和導航。
[0046]基于上述實施例，所述室內電子地圖與室外電子地圖數據系統中的坐標系相一致，即室內電子地圖采用通用地理坐標信息的描述方式，與室外電子地圖采用同一套坐標系統，并通過室外連通結點，與室外電子地圖中進入室內的結點相連接，從而達到后續進行導航時，室外和室內一體化的無縫導航。
[0047]上述的該地圖檢索模塊123接收當前室內電子地圖生成指令，從該地圖存儲模塊125中提取數據，利用所述地圖存儲模塊125中的層對象100及順次關系，生成當前建筑物的層架構；再依據每個層對象中的設施面圖層101、結點圖層103、弧段圖層105和信息點圖層107，生成當前建筑每一層的層內拓撲，然后依據每個所述層對象中的轉換結點，生成當前建筑的層間拓撲；最后依據所述當前室內的層架構、層內拓撲及層間拓撲，生成當前建筑物的室內電子地圖。需要說明的是，在生成所述當前建筑物室內電子地圖之后，地圖顯示模塊121將所述當前室內電子地圖進行顯示，提供給用戶進行導航或其他應用。
[0048]其中，上述電子地圖數據對應的圖層文件可以以下述文件命名規律命名:字母“F”+ “樓層號”+下劃線“數據專題類別碼”，以下以**市(BJM) **大廈(LXDS)室內地圖數據組織的結構為例:
[0049]頂層為室內電子地圖的總文件夾為IndoorMap,其下為各個地級以上城市文件夾，以城市字母縮寫表達，再其下為城市內各個建筑物文件夾，一幢建筑為一個室內地圖文件夾，其下有各個專題數據層，其中:EG表示弧段圖層；ND表示結點圖層；PG表示設施面圖層；PT表示信息點圖層。樓層號為負值時，表示該樓層屬于地下建筑，地下一層為“-1”。如“F2_EG”，表示該圖層為第二層樓的弧段圖層。如“F-1_ND”，表示該圖層為地下一層樓的結點圖層，結點圖層中包括轉換結點(樓梯口)。
[0050]由上述方案可知，本實施例的室內電子地圖生成系統生成當前室內的電子地圖時，僅使用四個圖層(設施面圖層信息點圖層、結點圖層、弧段圖層)即可描述完整的一層樓層，對于不同樓層間的導航，通過轉換結點明確給出可到達的全部樓層的垂直拓撲關系，因此，本實施例的室內電子地圖生成系統具有制作容易，存儲量少，檢索快速，計算簡單，方便使用等特點。
[0051]請參閱圖7、圖8所示，分別是本申請室內導航方法一實施例的流程圖、室內導航方法實現的導航路徑示意圖。本實施例的室內導航方法，應用于上述室內電子地圖生成系統預先生成當前室內電子地圖，所述室內導航方法包括如下步驟:
[0052]步驟41:接收行進線路的導航指令。
[0053]其中，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息,所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內電子地圖中目標層及目標信息點相對應。可以理解為，所述起始位置信息可以包括所述起始層的標識信息及起始信息點的標識信息，所述目標位置信息可以包括所述目標層的標識信息及目標信息點的標識信息。
[0054]需要說明的是，所述起始信息點是指用戶需要導航時所指定的起始位置或者用戶所在的當前位置，所述起始層是指所述起始信息點所在的層，例如用戶在二樓的S坐標處進行導航，S坐標即為所述起始信息點，二層即為所述起始層。相應的，所述目標信息點及目標層即為用戶導航的目的地的位置及樓層。
[0055]其中，所述導航指令可以由用戶通過交互界面進行操作而生成。
[0056]步驟42:確定所述起始層中的第一轉換結點，確定所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑。優選為，所述第一轉換結點的標識中含有與目標層接續的信息，例如，第一轉換結點的與其接續的其他樓層的結點的ID集合中包括目標層的轉換結點。
[0057]步驟43:確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑。
[0058]步驟44:確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑。
[0059]其中，上述步驟42至步驟44中，是指將所述起始信息點與所述目標信息點之間的路徑規劃通過三段式進行，如圖8中所示，從M層的S點到N層的E點進行路線規劃，實現對起始信息點與目標信息點之間的路徑規劃導航。
[0060]步驟45:依據所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。
[0061]其中，所示步驟45可以通過以下方式實現:
[0062]依次將所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑進行首尾串接，生成當前導航路徑，如圖8中所示。
[0063]本實施例的室內導航方法，應用于前述室內電子地圖生成系統預先生成的當前室內電子地圖之后，通過分段進行路徑規劃，最終得到導航路徑，即為:依據接收到的導航指令，依次確定起始層內、起始層與目標層之間以及目標層內的路徑，進而最終生成得到導航路徑。
[0064]需要說明的是，本實施例在所述步驟45中生成所述當前導航路徑之后，還可以包括:將所述當前導航路徑在所述當前室內電子地圖中顯示，如圖8中所示。
[0065]請同時參閱圖9所示,是本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。前述的步驟42可以包括以下步驟:
[0066]步驟421:獲取所述起始層的各個轉換結點與所述起始信息點之間的第一距離值。
[0067]其中，所述步驟421中的第一距離值是指:所述起始層中各個轉換結點距離所述起始信息點的無墻阻隔的幾何距離值。
[0068]步驟422:將其第一距離值最小，且能到達目標層的轉換結點確定為第一轉換結點。
[0069]其中，所述步驟421與所述步驟422的目的即在于:針對所述當前信息點，在所述當前層中找到一個轉換結點，該轉換結點與所述當前信息點之間的無墻阻隔的幾何距離最短，以如圖8中為例，在樓層M平面圖上計算距起點S最近的一個樓梯口結點P，計算方法是無墻阻隔的幾何距離最短。
[0070]步驟423:獲取所述當前信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑。
[0071]步驟424:在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
[0072]其中，所述步驟424中，可以使用Dijkstra(狄克斯特拉)算法，取所述當前信息點和所述第一轉換結點之間的經由路徑最短。如圖8中，在樓層M平面圖上計算該起點S到最近的一個樓梯口結點P的平面經由路徑。
[0073]請同時參閱圖10所示,是本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。上述的步驟43可以包括以下步驟:
[0074]步驟431:確定所述當前(起始)層與所述目標層之間的中間層及其中間轉換結點。
[0075]如圖8中，確定M層與N層之間的每個中間層及每個中間層中的轉換結點。
[0076]步驟432:由相鄰所述當前(起始)層的中間層開始，依據由所述當前層至所述目標層的順序，依次確定每個所述中間層及所述目標層中的第二轉換結點。
[0077]其中，每個所述第二轉換結點與所述第一轉換結點之間的距離在該第二轉換結點同層的各個轉換結點與所述第一轉換結點之間的距離中最短。
[0078]所述步驟432可以理解為:所述中間層的第二轉換結點與所述第一轉換結點之間的距離在所述中間層各個轉換結點距離所述第一轉換結點的距離中最短，而所述中間層中，每兩個中間層之間的第二轉換結點距離最短，在所述目標層及其相鄰的中間層的第二轉換結點之間的距離也最短，如圖8中所示，由此，所述目標層中的第二轉換結點與所述第一轉換結點之間的距離最短。
[0079]步驟433:將所述目標層中所述第二轉換結點與所述第一轉換結點之間的連接路徑確定為第二路徑。
[0080]如圖8中所示，由樓層M平面圖上最近的一個轉換(電梯口)結點Pm，根據它與其他樓層轉換(樓梯口)結點的垂直拓撲關系，計算樓層N上距樓層M轉換(樓梯口)結點最近的轉換(樓梯口)結點Pn。Pm點與Pn點之間的路徑即為第二路徑。
[0081]請同時參閱圖11所示,是本申請室內導航方法一實施例的部分流程圖。上述的步驟44可以包括以下步驟:
[0082]步驟441:獲取所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑。
[0083]步驟442:在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第三路徑。
[0084]如圖8中，依據在樓層N平面圖上找到的轉換(樓梯口)結點Pn，以此為起點計算達到樓層N的最后目的地(目標信息點)E點的平面經由路徑，使用Dijkstra(狄克斯特拉)算法，取經由路徑最短。
[0085]以下對上述實施例在具體實現中的示例進行說明:
[0086]本申請實施例中的室內電子地圖為:
[0087]1、室內電子地圖采用通用地理信息描述方式，與室外導航電子地圖采用同一套坐標系，通過設置連接室外道路的連接結點連接室外道路，從而達到室外室內一體化無縫導航。
[0088]2、室內地圖的每個樓層為一組具有連通拓撲關系的點、線、面圖層表達；
[0089]3、一個樓層內的路徑計算，用層內具有連通拓撲關系的點、線完成；
[0090]4、樓層間的路徑通達計算，用以步行樓梯、垂直電梯、電動扶梯口為代表的層間轉換結點間的垂直拓撲連通關系完成。
[0091]例如，一個樓層平面圖的組成及相互關系如圖4所示，多個樓層之間的垂直拓撲連接關系如圖5所示。
[0092]如圖8中所示，本申請對一個樓層內各通道的平面拓撲連通關系進行實現，解決了一個樓層內從S點到P點的路徑規劃問題；進一步，表達了不同樓層轉換結點(步行樓梯、垂直電梯、電動扶梯)之間的垂直拓撲連通關系，解決了從一個樓層的轉換結點(樓梯口)Pm到另一個樓層具有相同性質和垂直通道的另一轉換結點(樓梯口)Pn的路徑規劃問題。本申請在解決了一個樓層內和不同樓層間路徑規劃難題的基礎上，通過串接不同行程段的路徑規劃結果，得出了從M層的S點到N層的E點的科學合理路徑規劃線路。本申請還通過設立室外道路和室內通道的連接結點的方式解決了室內外一體化路徑計算的無縫導航難題。
[0093]請參閱圖12、圖13所示,分別是本申請室內導航系統一實施例的示意圖、路徑計算模塊的示意圖。
[0094]本實施例的室內導航系統，包括:電子地圖生成系統1100、導航指令接收單元1102及路徑計算模塊1110。
[0095]上述的室內電子地圖生成系統1100，用于預先生成當前室內電子地圖。室內電子地圖生成系統1100在前面已經說明，不再詳述。
[0096]上述的導航指令接收單元1102，用于接收行進線路的導航指令。
[0097]其中，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息,所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內的電子地圖中目標層及目標信息點相對應。可以理解為，所述起始位置信息可以包括所述起始層的標識信息及起始信息點的標識信息，所述目標位置信息可以包括所述目標層的標識信息及目標信息點的標識信息。
[0098]需要說明的是，所述起始信息點是指用戶需要導航時所指定起始位置(或者用戶所在的當前位置)，所述起始層是指所述起始信息點所在的層，例如用戶在二樓的P坐標處進行導航，P坐標即為所述起始信息點，二層即為所述起始層。相應的，所述目標信息點及目標層即為用戶導航的目的地的位置及樓層。
[0099]其中，所述導航指令可以由用戶通過交互界面進行操作而生成。
[0100]需要說明的是，所述導航指令接收單元1102可以通過請求接收模塊實現，所述請求接收模塊作為用戶與本申請實施例之間的交互界面，負載通過觸摸屏設置的軟鍵盤、對話框或菜單條把用戶的檢索需求、顯示需求、導航需求接收進來，分發給其他功能模塊執行對應的動作，滿足用戶需求。
[0101]上述的路徑計算模塊1110，根據導航指令接收單元1102接收的用戶導航指令，從室內電子地圖生成系統1100生成當前室內的電子地圖中，規劃出從起始位置到目的地位置的室內行進的路線。路徑計算模塊1110包括第一路徑確定單元1103、第二路徑確定單元1104、第三路徑確定單元1105及導航路徑生成單元1106。[0102]該第一路徑確定單元1103，用于確定所述起始層中第一轉換結點，確定所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑。
[0103]該第二路徑確定單元1104，用于確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點，確定所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑。
[0104]該第三路徑確定單元1105，用于確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑。
[0105]其中，上述第一路徑確定單元1103至所述第三路徑確定單元1105中，是指將所述起始信息點與所述目標信息點之間的路徑規劃通過三段式進行，如圖8中所示，從M層的S點到N層的E點進行路線規劃，實現對起始信息點與目標信息點之間的路徑規劃導航。
[0106]該導航路徑生成單元1106，用于依據所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。所述生成當前導航路徑，是依次將所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑進行首尾串接，得到的導航路徑。
[0107]需要說明的是，所述導航路徑生成單元1106生成所述當前導航路徑之后，還可以將所述當前導航路徑在所述當前室內電子地圖中顯示，如圖8中所示。
[0108]請同時參閱圖14所示，是本申請室內導航系統中所述第一路徑確定單元1103的方框示意圖。
[0109]前述的第一路徑確定單元1103包括:距離值獲取子單元1131、第一轉換結點確定子單元1132、第一路徑獲取子單元1133及第一路徑確定子單元1134。
[0110]該距離值獲取子單元1131，用于獲取所述起始層的各個轉換結點與距離所述起始信息點的第一距離值。
[0111]其中，所述距離值獲取子單元1131中的第一距離值是指:所述起始層中各個轉換結點距離所述起始信息點的無墻阻隔的幾何距離值。
[0112]該第一結點確定子單元1132，用于將其第一距離值最小的轉換結點確定為第一轉換結點。
[0113]其中，所述距離值獲取子單元1131與所述第一結點確定子單元1132的目的在于:針對所述起始信息點，在所述起始層中找到一個轉換結點，該轉換結點與所述起始信息點之間的無墻阻隔的幾何距離最短，以如圖8中為例，在樓層M平面圖上計算距起點S最近的一個轉換結點(樓梯口)Pm,計算方法是無墻阻隔的幾何距離最短。
[0114]該第一路徑獲取子單元1133用于獲取所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑。
[0115]該第一路徑確定子單元1134，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
[0116]其中，所述第一路徑確定子單元1134可以使用Dijkstra(狄克斯特拉)算法，取所述起始信息點和所述第一轉換結點之間的經由路徑最短。如圖8中，在樓層M平面圖上計算該起點S到最近的一個樓梯口結點Pm的平面經由路徑。
[0117]請同時參閱圖15所示，是本申請室內導航系統中所述第二路徑確定單元1104的方框示意圖。
[0118]所述第二路徑確定單元1104包括:中間轉換結點確定子單元1141，第二路徑確定子單元1142,[0119]該中間轉換結點確定子單元1141，用于確定所述起始層與所述目標層之間的經停中間層及其各中間層經由的轉換結點。
[0120]如圖8中，確定M層與N層之間的每個中間層及每個中間層中的轉換結點。
[0121]該第二路徑確定子單元1142，用于將所述第一轉換結點、經停各中間層經由的的轉換結點和所述目標層中所述第二轉換結點連接起來的路徑確定為第二路徑。
[0122]如圖8中所示，由樓層M平面圖上最近的一個樓梯口結點Pm，根據它與其他樓層樓梯口結點的垂直拓撲關系，計算樓層N上距樓層M樓梯口結點最近的樓梯口結點Pn。Pm點與Pn點之間的路徑即為第二路徑。
[0123]請參閱圖15所示,是本申請室內導航系統中所述第三路徑確定單元1105的方框示意圖。
[0124]前述的第三路徑確定單元1105包括:第三路徑獲取子單元1151及第三路徑確定子單元1152。
[0125]該第三路徑獲取子單元1151，用于獲取所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑。
[0126]第三路徑確定子單元1152，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第三路徑。
[0127]如圖8中，依據在樓層N平面圖上找到的樓梯口結點Pn，以此為起點計算達到樓層N的最后目的地E點的平面經 由路徑，使用Dijkstra (狄克斯特拉)算法，取經由路徑最短。
[0128]最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0129]以上對本申請所提供的一種室內電子地圖生成系統與室內導航方法及系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限制。
【權利要求】
1.一種室內電子地圖生成系統，其特征在于，包括:地圖存儲模塊、地圖檢索模塊及地圖顯示模塊； 其中，該地圖存儲模塊，存儲有至少一個多層建筑物的電子地圖數據，該電子地圖數據包括多個層對象，所述層對象之間具有平行順次關系及垂直拓撲關聯關系；該層對象包括:設施面圖層、結點圖層、弧段圖層和信息點圖層；該設施面圖層包括多個設施面；該弧段圖層包括多個拓撲弧段；該信息點圖層包括多個信息點；該結點圖層包括多個拓撲結點，該拓撲結點分為本層內的普通連接結點及連通樓層間的轉換結點；該轉換結點包含該轉換結點接續的其他樓層的結點的信息； 其中，該地圖檢索模塊，接收室內地圖生成指令，并從地圖存儲模塊中提取數據，形成室內電子地圖供地圖顯示模塊顯示。
2.根據權利要求1所述的室內電子地圖生成系統，其特征在于其中所述的拓撲連接結點包括室外連通結點，所述室外連通結點與室外電子地圖中的進入室內道路的末結點相連接，室內電子地圖坐標采用與室外電子地圖統一的坐標系統。
3.—種室內導航方法，其特征在于，應用于權利要求1或2所述的室內電子地圖生成系統，預先依據所述室內電子地圖數據生成的當前室內電子地圖，所述室內導航方法包括以下步驟: 接收行進線路的導航指令，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息，所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內電子地圖中目標層及目標信息點相對應； 確定起始層中的第一轉換結點，并確定所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑；所述第一轉換結點包含接續目標層的信息； 確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點，并確定所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間`的第二路徑； 確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑； 依次連接所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定起始層中的第一轉換結點及起始信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑，包括以下步驟: 獲取所述起始層的各個轉換結點與所述當前信息點的第一距離值； 將其第一距離值最小的轉換結點確定為第一轉換結點； 獲取所述起始信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑； 在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述確定目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑，包括以下步驟: 確定所述起始層與所述目標層之間的經停中間層及其各中間層經由的轉換結點； 依次將所述第一轉換結點、經停各中間層的轉換結點和所述目標層中所述第二轉換結點連接起來的路徑確定為第二路徑。
6.根據權利3所述的方法，其特征在于，所述確定目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第三路徑，包括以下步驟:獲取所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑; 在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第三路徑。
7.一種室內導航系統，其特征在于包括: 如權利要求1或2中所述的室內電子地圖生成系統，該室內電子地圖生成系統，用于預先依據所述室內電子地圖數據生成當前室內電子地圖； 導航指令接收單元，用于接收行進線路的導航指令，所述導航指令包括起始位置信息及目標位置信息，所述起始位置信息與所述當前室內電子地圖中起始層及起始信息點相對應，所述目標位置信息與所述當前室內電子地圖中目標層及目標信息點相對應； 第一路徑確定單元，用于確定所述起始層中第一轉換結點及所述當前信息點與所述第一轉換結點之間的第一路徑； 第二路徑確定單元，用于確定所述目標層中與所述第一轉換結點對應的第二轉換結點及所述第一轉換結點與所述第二轉換結點之間的第二路徑； 第三路徑確定單元，用于確定所述目標層中所述第二轉換結點與所述目標信息點之間的第二路徑； 導航路徑生成單元，用于依據所述第一路徑、所述第二路徑和所述第三路徑，生成當前導航路徑。
8.根據權利要求7所述的室內導航系統，其特征在于，所述第一路徑確定單元包括: 距離值獲取子單元，用于獲取所述起始層的各個轉換結點與所述起始信息點之間的第一距離值； 第一轉換結點確定子單元，用于將其第一距離值最小的轉換結點確定為第一轉換結占.第一路徑獲取子單元，用于獲取所述當前信息點與所述第一轉換結點之間的至少一條平面經由路徑； 第一路徑確定子單元，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第一路徑。
9.根據權利要求7所述的室內導航系統，其特征在于，所述第二路徑確定單元包括: 中間轉換結點確定子單元，用于確定所述起始層與所述目標層之間的經停中間層及其各中間層經由的轉換結點； 第二路徑確定子單元，用于將所述第一轉換結點、經停各中間層經由的的轉換結點和所述目標層中所述第二轉換結點連接起來的路徑確定為第二路徑。
10.根據權利要求7所述的室內導航系統，其特征在于，所述第三路徑確定單元包括: 第三路徑獲取子單元，用于獲取所述目標層中所`述第二轉換結點與所述目標信息點之間的至少一條平面經由路徑； 第三路徑確定子單元，用于在所述平面經由路徑中，將其路徑值最小的平面經由路徑確定為第二路徑。
【文檔編號】G01C21/00GK103674017SQ201310711446
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】李宏利, 李飛 申請人:廣東瑞圖萬方科技股份有限公司