寇文珍

（蘭州石化職業(yè)技術學院 甘肅 蘭州 730060）

1 引言

隨著我國社會發(fā)展，城市規(guī)模的擴大化，各種集群式建筑的興起導致人們在實際導航中會遇到諸多問題，特別是在室內大型建筑中，傳統(tǒng)的導航軟件受制于環(huán)境因素和技術因素，導致起不到顯著效果[1]，在這樣的背景下，探索AR技術的導航系統(tǒng)能夠發(fā)揮出其價值，通過虛擬與現(xiàn)實交互技術，能夠讓用戶更快地定位環(huán)境，找到目標群體。

2 AR導航服務系統(tǒng)分析

2.1 需求分析

該系統(tǒng)主要針對于手機客戶端，解決目前市面導航軟件對于實景處于空白階段，有效地完善導航系統(tǒng)街景功能，減少其中信息誤差[2]。

導航模塊：AR導航將手機攝像頭與地圖結合，將現(xiàn)實實景傳輸?shù)揭苿佣?，用戶可以根據手機出現(xiàn)的虛擬模型進行導航，有效地解決因為路線不熟悉，道路復雜不易甄別道路的問題，特別是在大型建筑物內，類似于火車站、大型商場等內部路線多樣、復雜場景，用戶對于目標地點不能有效地進行路線識別[3]，用戶可以根據AR虛擬實景、語音導航、線頭指引很快地識別自身定位，從而迅速找到方向，抵達目的地。如圖1所示。

圖1 室內AR導航與普通導航對比

周邊搜索：AR導航系統(tǒng)的周邊搜索功能能夠有效地對目的地環(huán)境進行實景傳輸，用戶能夠迅速了解環(huán)境，有效地調整路線，避免出現(xiàn)衛(wèi)星信號弱、定位不精準的問題，實現(xiàn)導航高效化。

2.2 擬解決問題

AR導航系統(tǒng)地圖信息獲取大部分來源其他地圖導航軟件，這樣會導致出現(xiàn)不同程度的導航誤差，數(shù)據更新不及時，在導航過程中可能會受制于智能設備因素，導致信息延時[4]。

AR導航系統(tǒng)操作界面復雜程度，智能設備經濟成本等問題。

2.3 擬解決方案

AR導航系統(tǒng)與百度地圖、高德地圖、騰訊地圖等知名導航軟件系統(tǒng)實現(xiàn)實時連接，有效地解決技術壁壘，實現(xiàn)數(shù)據信息的完整程度[5]。

AR導航系統(tǒng)在操作界面上相比傳統(tǒng)導航更為簡潔，用戶在AR導航系統(tǒng)中看到的畫面與真實世界重合，在通過箭頭引導，用戶操作起來更加便捷，提高用戶的體驗程度。在智能設備經濟環(huán)節(jié)，AR導航系統(tǒng)搭載在移動手機端，通過手機自帶技術就能實現(xiàn)AR導航功能，屬于軟件范疇，沒有較大的智能設備成本。

3 AR導航系統(tǒng)技術優(yōu)勢

3.1 虛實結合

傳統(tǒng)導航是扁平化、抽象的，用戶在其中感受不到現(xiàn)實的場景，導致在復雜環(huán)境出現(xiàn)導航失誤的現(xiàn)象，AR導航系統(tǒng)顯示內容，將二維空間轉化為三維空間，立體化的地圖讓用戶身臨其境，更好地進行導航體驗，提高用戶的行動甄別能力，AR導航系統(tǒng)實現(xiàn)了虛擬結合，把原本在現(xiàn)實世界的一定空間范圍內很難體驗到的信息呈現(xiàn)在屏幕上，起到對信息的強化與補充作用[6]。例如在室內大型商場AR導覽系統(tǒng)中，用戶通過檢索目標地址，在導航過程中，通過AR虛擬情景能夠更快與周邊環(huán)境匹配，從而更為快速地達到目的，有效地解決傳統(tǒng)導航中樓層問題、定位不精準問題。

3.2 實時交互

實時交互性是AR導航系統(tǒng)最具特色的特點，能夠大幅度提高AR導航系統(tǒng)附加價值和用戶體驗度，實時交互特點能夠將用戶與環(huán)境融合，讓用戶獲取外界環(huán)境信息更加快捷，同時也能滿足用戶的其他需求，目的地導航是需求性，但是在導航過程中可能延伸出其他需求，從而提高用戶的體驗程度，也能創(chuàng)造附加價值[7]。例如，在景區(qū)AR導航中，用戶在導航過程中能夠通過實時交互發(fā)現(xiàn)其路途過程中出現(xiàn)的景點特征，并進行簡單的圖像識別，方便用戶挖掘途中感興趣景點。AR導航系統(tǒng)利用內存景點信息，根據用戶的實際走向和視角進行景點講解，給用戶營造一種沉浸式游覽，這屬于AR導航系統(tǒng)附加價值。

4 AR導航系統(tǒng)設計

導航系統(tǒng)設計：依據AR導航系統(tǒng)的設計目標和需求分析，本導航設計具體模塊由定位模塊、電子地圖模塊、AR實景導航模塊組成。

4.1定位模塊

技術選擇：在AR導航系統(tǒng)定位選擇上，著重分析了射頻識別、藍牙、紅外線、Wi-Fi、ZigBee、超聲波等技術，從抗干擾性、穿透性、通信、傳輸、經濟成本這幾個方面考慮，本文主要采用藍牙、Wi-Fi這兩種定位技術進行應用分析。在室外導航大部分借用GPS定位系統(tǒng)，在室內導航，藍牙定位與Wi-Fi定位操作方便，適用性強，不需要在額外鋪設大量智能設備，具有極強的性價比。藍牙定位是利用室內不同建筑之間的藍牙信息源，將室內環(huán)境劃分為蜂窩形狀，對比接受信號強度來實現(xiàn)精準定位。缺點是抗干擾能力差、不能適用于較大建筑室內控制。Wi-Fi定位技術能夠有效地彌補藍牙定位缺陷，能夠在復雜的環(huán)境上進行定位，起點位原理就是通過手機端系統(tǒng)與室內不同節(jié)點信號強弱形成局域網，從而實現(xiàn)定位目的[8-9]。

數(shù)據庫信息定位：AR導航的關鍵因素是數(shù)據，完善的數(shù)據庫是AR導航系統(tǒng)導航的基礎，因此在AR導航系統(tǒng)數(shù)據庫中具有完善的電子地圖和位置信息。因此在定位模塊中，可以利用數(shù)據庫中的信息傳遞實現(xiàn)定位校準，例如用戶在大型商場使用AR導航服務，在定位中，后臺數(shù)據庫可以根據用戶呈現(xiàn)的場景進行大數(shù)據分析，找到其節(jié)點，其中節(jié)點精確到一個店面、一塊瓷磚，使定位更加準確[10]。

4.2 電子地圖模塊

電子地圖是AR導航系統(tǒng)的核心組成，是定位服務、導航服務的載體，在電子地圖構建中，將路徑中的道路信息、店鋪信息、標記點收集，形成電子地圖展示。在電子地圖操作階段，用戶可以在電子地圖上進行360度全景預覽，并且獲取到目的地的基本信息。在室外環(huán)境，可以進行橋上、橋下切換，在室內環(huán)境中可以進行樓層切換，步梯、電梯選擇。

4.3 AR實景導航

實景導航是AR導航系統(tǒng)的最終目標，將道路、室內實景圖片融入到導航模式中能夠提高用戶的體驗程度和代入感，室外道路實景導航可以運用街景電子地圖，通過不同節(jié)點的數(shù)據傳輸實現(xiàn)，在室內AR實景導航中，利用室內電子地圖不同的節(jié)點，來形成路徑算法，通過節(jié)點的改變來實現(xiàn)距離和方向箭頭指引。針對高樓層室內導航，也需要根據樓層切換來重新對應電子地圖的階段和路徑選擇[11]。

5 AR導航系統(tǒng)實踐應用

AR導航系統(tǒng)的實踐應用不僅能用于用戶日常生活，也具有其他延伸價值，在博物館、旅游景點、建筑設計上都具有應用價值，例如在博物館參觀中，首先通過博物館內各個展區(qū)中的藍牙設備和Wi-Fi設備來實現(xiàn)AR室內導航系統(tǒng)的初步定位功能，輔助博物館地面瓷磚、墻面信息節(jié)點數(shù)據實現(xiàn)精準定位，在AR導航系統(tǒng)數(shù)據庫中，導入模塊化的展品數(shù)據。使得導航后臺能夠根據用戶實際走向和視角輸出展品解說，從而實現(xiàn)初步導游解說功能。讓用戶能夠更加清晰、深度地游覽博物館。用戶也能通過AR導航系統(tǒng)的電子地圖和虛實結合功能，自行設計參觀路線，使用戶更為快速地了解整個博物館的規(guī)劃。

6 結語

隨著城市道路建筑和社會發(fā)展，目前的導航服務不能及時滿足用戶的高質量需求，特別是針對室內導航，AR導航系統(tǒng)能夠有效地解決此困境，幫助用更為快速地獲取目的地信息，從而實現(xiàn)高效導航。