摘? 要：室內(nèi)定位技術(shù)在大型商場(chǎng)的應(yīng)用顯現(xiàn)雛形，但精細(xì)定位需配備基站、射頻等硬件，布設(shè)成本較高，研究提出采集平面坐標(biāo)并計(jì)算相對(duì)空間位置的空間數(shù)據(jù)解決方法，單獨(dú)采集平面電子地圖，測(cè)算各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，將空間位置加密存儲(chǔ)于二維碼中;并選取智慧園區(qū)作為研究對(duì)象，通過服務(wù)端測(cè)算距離及方位，反饋至客戶端實(shí)現(xiàn)掃碼定位及導(dǎo)向，以期提升園區(qū)生活體驗(yàn)感，深化園區(qū)服務(wù)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：二維碼;智慧園區(qū);室內(nèi)定位;導(dǎo)向

中圖分類號(hào)：TN925.93;TP391.44 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）17-0126-03

Abstract：Indoor positioning technology has been used in the application of large shopping malls，but fine positioning needs to be equipped with base station，radio frequency and other hardware，which produces the high layout costs，this study proposes a solution to collect plane coordinates and calculate the relative spatial position，separately collect the plane electronic map，calculate the coordinates of each key point，store the spatial position encrypted in the two-dimensional code，and select the smart park as the research object. By measuring the distance and orientation of the server，the guidance will be feeded back to the client，so as to improve the efficiency of smart park and deepen the service content of the smart park.

Keywords：two-dimensional code;smart park;indoor positioning;guidance

0? 引? 言

因城市空間增長(zhǎng)，為輔助用戶快速到達(dá)目的地，路徑規(guī)劃及引導(dǎo)技術(shù)逐漸應(yīng)用于日常生活中。20世紀(jì)60年代，相關(guān)學(xué)者將標(biāo)志與導(dǎo)向融合，進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究[1]，研究?jī)?nèi)容涵蓋布局優(yōu)化[2]、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[3]、數(shù)字標(biāo)志[4，5]等。相關(guān)技術(shù)的早期應(yīng)用以室外空間導(dǎo)向?yàn)橹?，隨著城市建筑容積率的增長(zhǎng)，大型建筑物成為市民衣食住行的重要場(chǎng)所，但建筑結(jié)構(gòu)及功能的愈加復(fù)雜，使用戶群體無法快速便捷到達(dá)目的地，通勤效率低下、體驗(yàn)感差。為解決此類問題，室內(nèi)地圖及導(dǎo)向研究逐步受到相關(guān)學(xué)者的關(guān)注[6，7]，目前已有若干場(chǎng)景利用地圖配合北斗定位、GPS、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、RFID射頻、藍(lán)牙等技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位、導(dǎo)航，有條件的地區(qū)甚至構(gòu)建了室內(nèi)三維模型，并研發(fā)相關(guān)APP在醫(yī)院、政府機(jī)構(gòu)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景中嘗試應(yīng)用。

廈門信息港建設(shè)發(fā)展股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱信息港）作為廈門信息集團(tuán)有限公司控股的大型國(guó)有高科技信息產(chǎn)業(yè)股份公司，在智慧城市、智慧交通、智慧政務(wù)、智能建筑、智慧旅游和IT高端服務(wù)等領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展，因公司負(fù)責(zé)廈門市軟件園二、三期智能化建設(shè)，所以針對(duì)園區(qū)訪客在樓宇內(nèi)部的尋址問題，整合現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行攻克，以提升園區(qū)內(nèi)的工作、生活體驗(yàn)感。高精度導(dǎo)航功能及三維建模需基于若干硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，且對(duì)原有園區(qū)建筑增加了改造成本，還可能影響日常運(yùn)營(yíng)。以北斗室內(nèi)定位為例，民用北斗定位結(jié)合運(yùn)營(yíng)商基站可將精度提升至厘米級(jí)，然而衛(wèi)星信號(hào)漂移以及地圖POI數(shù)據(jù)更新不及時(shí)等Bug的出現(xiàn)會(huì)造成定位極其不準(zhǔn)的問題，因此智慧園區(qū)樓宇內(nèi)部的定位有別于基礎(chǔ)地理坐標(biāo)，需確保室內(nèi)定位系統(tǒng)在衛(wèi)星信號(hào)飄移等情況下穩(wěn)定可用。本研究提出基于二維碼存儲(chǔ)空間平面相對(duì)位置的解決方案，選取智慧園區(qū)為案例，將導(dǎo)向功能嵌入原有公眾號(hào)，旨在改善園區(qū)訪客在樓宇內(nèi)部的尋址困難問題，以信息化提升園區(qū)工作生活體驗(yàn)感。

1? 技術(shù)設(shè)計(jì)背景

信息港承接了廈門市軟件園二期及三期智慧園區(qū)項(xiàng)目，鑒于園區(qū)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的載體，可視為小型智慧城市綜合體，涵蓋信息化基礎(chǔ)設(shè)施、安全管理、企業(yè)和公眾服務(wù)、產(chǎn)業(yè)培育等內(nèi)容，目前信息港的園區(qū)解決方案將智慧園區(qū)劃分為感知層、通訊層、平臺(tái)層、應(yīng)用層、訪問層、用戶層六個(gè)層，其中感知層為獲取數(shù)據(jù)的傳感終端，通訊層為終端數(shù)據(jù)的傳輸渠道，平臺(tái)層作為基礎(chǔ)支撐提供數(shù)據(jù)分析，支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用，應(yīng)用層涵蓋了暢行園區(qū)、互聯(lián)園區(qū)、安全園區(qū)、生態(tài)園區(qū)、五星園區(qū)和全息園區(qū)，訪問層為用戶訪問渠道，用戶層則為智慧園區(qū)的服務(wù)對(duì)象，為契合各級(jí)用戶使用，如圖1所示。

其中應(yīng)用層內(nèi)的暢行園區(qū)從交通暢行、路網(wǎng)分析層面為入園車輛、人員提供導(dǎo)航;互聯(lián)園區(qū)圍繞園區(qū)網(wǎng)絡(luò)體系、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括研發(fā)環(huán)境、IT服務(wù)、5G覆蓋、公共Wi-Fi及物聯(lián)傳感網(wǎng)絡(luò)布設(shè);安全園區(qū)以單元網(wǎng)格及視頻安防監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等保障入園企業(yè)及個(gè)人安全;生態(tài)園區(qū)從可持續(xù)發(fā)展角度圍繞自然環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排，降低園區(qū)運(yùn)行費(fèi)用;五星園區(qū)通過統(tǒng)一切合企業(yè)和從業(yè)者需求的服務(wù)，提升園區(qū)服務(wù)能級(jí);全息園區(qū)基于數(shù)據(jù)儀表盤形成園區(qū)大腦及數(shù)字展廳進(jìn)行可視化展示。在暢行園區(qū)服務(wù)體系中，目前可通過百度地圖、高德地圖等電子地圖實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃及指引，但由于中小企業(yè)規(guī)模較小，單一樓宇中的尋址問題常困擾入園訪客，為提升園區(qū)服務(wù)水平，本文提出樓宇內(nèi)部室內(nèi)導(dǎo)向解決方案。

2? 室內(nèi)定位導(dǎo)向技術(shù)體系設(shè)計(jì)

室內(nèi)導(dǎo)向需優(yōu)先解決室內(nèi)定位問題，相比較為成熟的室外定位，室內(nèi)定位未形成規(guī)?；闹饕?yàn)榫?、施工及定位平臺(tái)不統(tǒng)一等。首先，室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜多變，參與定位的設(shè)備眾多，人們對(duì)定位精度的要求也遠(yuǎn)高于室外，尤其是部分涉及高速移動(dòng)設(shè)備定位的行業(yè)，對(duì)定位精度以及定位時(shí)延的要求較為苛刻。其次，為提升精度，室內(nèi)定位網(wǎng)絡(luò)需要在每個(gè)樓宇單獨(dú)部署站點(diǎn)，工作人員需要做大量的溝通工作;加上室內(nèi)空間的復(fù)雜及私密性構(gòu)造，也大大地增加了布網(wǎng)的工作量。再次，室外定位已形成大而統(tǒng)一的定位平臺(tái)，如高德地圖、百度地圖，而室內(nèi)定位由于剛剛起步，標(biāo)準(zhǔn)還未成熟統(tǒng)一，室內(nèi)定位平臺(tái)還不成規(guī)模。最后，碎片化的應(yīng)用場(chǎng)景提高了更新維護(hù)室內(nèi)地圖的成本。因此本次室內(nèi)導(dǎo)向設(shè)計(jì)將設(shè)置預(yù)留參考點(diǎn)位置及獨(dú)立相對(duì)坐標(biāo)，對(duì)室內(nèi)靜態(tài)對(duì)象進(jìn)行空間編碼并將其以二維碼的形式嵌入到現(xiàn)有的標(biāo)志系統(tǒng)中，結(jié)合平面電子地圖實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位和導(dǎo)向[8];并結(jié)合建筑物服務(wù)公眾號(hào)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立信息發(fā)布及位置查詢。

二維碼又稱二維條碼，其技術(shù)原理是將形狀特定的幾何圖形按規(guī)律放置在二維平面上，用黑白相間的圖形記錄用戶需要的數(shù)據(jù)信息。二維碼使用計(jì)算機(jī)內(nèi)部的“0”“1”二進(jìn)制的基本邏輯，使用不同形狀的幾何圖形來與二進(jìn)制對(duì)應(yīng)，從而表達(dá)數(shù)據(jù)信息。二維碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在信息存儲(chǔ)技術(shù)中較為底層，具備可記錄信息多、識(shí)別方式便利、容錯(cuò)能力強(qiáng)、制作成本低、耐用性高等特點(diǎn)，目前二維碼已應(yīng)用于身份識(shí)別、產(chǎn)品溯源、電子票務(wù)、電子商務(wù)等層面，并在近年地名標(biāo)志設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。

室內(nèi)導(dǎo)向包括掃碼解析、獲取當(dāng)前位置、目標(biāo)位置選擇、相對(duì)距離測(cè)算、導(dǎo)向展示五個(gè)步驟，用戶通過移動(dòng)終端掃描當(dāng)前所在位置的空間坐標(biāo)，選擇需到達(dá)的目標(biāo)位置，服務(wù)端后臺(tái)測(cè)算相對(duì)距離，并將信息反饋客戶端，然后指引行走方位，實(shí)現(xiàn)定位和輔助導(dǎo)向功能。掃碼解析基于二維碼信息編碼技術(shù)存儲(chǔ)位置信息，包括位置點(diǎn)的高程、空間坐標(biāo)、關(guān)鍵點(diǎn)名稱等;為提高距離測(cè)算精度、降低地圖對(duì)手機(jī)內(nèi)存的占用，空間坐標(biāo)不涉及與外界坐標(biāo)的銜接，因此剝離坐標(biāo)系概念，并采用相對(duì)位置，即將平面圖的中心點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)置為（0，0，0），以此為參考點(diǎn)采集各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。

以廈門市軟件園二期觀日路為例，選定44號(hào)樓為研究對(duì)象，選擇每層樓宇的電梯、洗手間作為關(guān)鍵點(diǎn)，并生成位置二維碼，實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。

流程包括：

（1）園區(qū)樓宇室內(nèi)平面圖采集?；谖飿I(yè)CAD建筑施工圖紙，簡(jiǎn)化樓層平面圖，本技術(shù)設(shè)計(jì)將剝離室內(nèi)三維概念，建筑物以單層建筑為單元，即將樓宇分層，每層作為獨(dú)立室內(nèi)空間，以高程數(shù)據(jù)區(qū)分各層。數(shù)據(jù)庫設(shè)置樓層集合字段，記錄所有樓層的基本信息，包括樓層編號(hào)、樓層名等。以層為單位，采集室內(nèi)地圖涵蓋的關(guān)鍵點(diǎn)位置，若用戶位于一層，目標(biāo)地位于三層，則客戶端先將用戶引導(dǎo)至三層再進(jìn)行方位導(dǎo)向。

（2）基于平面圖生成關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)二維碼。因電梯為樓宇顯著標(biāo)志，因此設(shè)置一個(gè)主電梯口位置為原點(diǎn)，坐標(biāo)（0，0，0），并以此為參考點(diǎn)計(jì)算本層關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，如洗手間、飲水區(qū)、逃生通道入口等。數(shù)據(jù)庫中除關(guān)鍵點(diǎn)，還需設(shè)置興趣點(diǎn)屬性，包括樓層號(hào)、坐標(biāo)、描述、公司名稱等，并通過唯一標(biāo)識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，便于后續(xù)用戶對(duì)于目標(biāo)的查找。關(guān)鍵點(diǎn)空間位置將通過二維碼生成工具轉(zhuǎn)變?yōu)槎S碼，張貼于關(guān)鍵點(diǎn)的醒目位置，用戶掃碼即可獲得當(dāng)前位置坐標(biāo)點(diǎn)。

（3）設(shè)置目標(biāo)位置，反饋導(dǎo)向距離。通過客戶端輸入目標(biāo)點(diǎn)位，搜索詞關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫中興趣點(diǎn)，服務(wù)端將通過興趣點(diǎn)映射與搜索條件匹配的若干目標(biāo)點(diǎn)，客戶端確定目標(biāo)點(diǎn)位即獲取目標(biāo)點(diǎn)空間位置，服務(wù)端計(jì)算當(dāng)前位置與目標(biāo)位置相對(duì)距離，并生成導(dǎo)向、反饋至客戶端。

為契合園區(qū)用戶習(xí)慣、減少建筑物改造及應(yīng)用開發(fā)成本，室內(nèi)導(dǎo)向模塊將基于軟件園區(qū)原有的微信公眾號(hào)，通過該公眾號(hào)的交通暢行模塊，補(bǔ)充對(duì)園區(qū)內(nèi)部建筑空間定位及導(dǎo)向的功能服務(wù)。

3? 結(jié)? 論

本文基于二維碼存儲(chǔ)相對(duì)空間位置，在原有靜態(tài)標(biāo)志的基礎(chǔ)上，形成樓宇室內(nèi)定位導(dǎo)向的思路，并基于軟件園區(qū)樓宇單層建筑進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。因園區(qū)場(chǎng)景較為單一，因此本設(shè)計(jì)將室內(nèi)電子地圖簡(jiǎn)化，待室內(nèi)導(dǎo)向需求的精細(xì)化及基礎(chǔ)條件更完善時(shí)，再深化地圖可視化展現(xiàn)模式，或形成面向公司內(nèi)部的室內(nèi)辦公服務(wù)，提升園區(qū)的精準(zhǔn)化服務(wù)水平。

2020年為“十四五”規(guī)劃開局之年，新基建、5G、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)應(yīng)用將進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，根據(jù)信息港對(duì)智慧園區(qū)的發(fā)展定位，未來將更大程度地應(yīng)用各類傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由點(diǎn)到面，采集園區(qū)各類狀態(tài)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);借助多種連接方式（無線、有線）串聯(lián)園區(qū)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，豐富園區(qū)一張圖可視內(nèi)涵，為園區(qū)事件可控、業(yè)務(wù)可管奠定基礎(chǔ)。因二維碼存儲(chǔ)量最多可達(dá)500多個(gè)漢字，本技術(shù)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)位置常為洗手間、電梯口、逃生出口等，結(jié)合物業(yè)清掃記錄、設(shè)備巡檢等業(yè)務(wù)，可將位置信息融合原有二維碼數(shù)據(jù)庫進(jìn)行字段擴(kuò)充，充分應(yīng)用原有物理設(shè)備，在短期實(shí)現(xiàn)內(nèi)部尋址服務(wù)功能。隨著IOT設(shè)備的新增，結(jié)合三維建模的智能運(yùn)維，使樓宇內(nèi)導(dǎo)航成為智慧園區(qū)的建設(shè)方向，后續(xù)將結(jié)合室內(nèi)導(dǎo)向和CIM數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建園區(qū)綜合管理模型，對(duì)樓宇、設(shè)備、服務(wù)資源進(jìn)行可視化管理，實(shí)現(xiàn)消耗可視、可診斷、可優(yōu)化。

因園區(qū)可視為小型綜合體，該技術(shù)進(jìn)一步可通過以點(diǎn)帶面的思路解決社區(qū)建筑室內(nèi)定位問題。二維碼存儲(chǔ)空間位置存儲(chǔ)在全國(guó)第二次地名普查的成果轉(zhuǎn)化中得到了初步應(yīng)用，目前樓門牌、室牌均可通過二維碼存儲(chǔ)空間位置，并在若干地區(qū)升級(jí)為“智慧門牌”，將室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合樓門牌、室牌等場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)社會(huì)化功能向更多領(lǐng)域的延伸，如外賣快遞員在小區(qū)的建筑內(nèi)導(dǎo)向、停車場(chǎng)尋車導(dǎo)向等，通過低成本的民生場(chǎng)景應(yīng)用衍生，提升居民生活質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：羅瑾（1989.11—），女，漢族，福建明溪人，碩士，研究方向：土地、城市規(guī)劃，智慧城市的應(yīng)用研究。