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基于上下文感知的室内路径规划研究与实践

林雕  
【摘要】:室内导航是近年来位置服务研究领域的热点和难点问题之一,特别是随着城市化的发展,大型建筑物内部结构变的更加复杂,使得人们在室内寻路过程当中迫切的需要行之有效的导航工具。针对行人的室内寻路问题,本文围绕不同应用情景下的室内路径规划问题展开研究,主要内容包括:(1)对比室外空间,对室内空间的特性进行了分析与总结进而得出室内空间建模的必要性。结合上下文感知的路径规划特点,分别从几何、拓扑、语义三个层次对面向导航的室内空间建模进行了分析,以明确本文的空间建模重点。比较分析了当前几种典型的室内语义结构描述,并进一步提出了面向导航的室内语义结构描述,从而为导航模型的构建奠定基础。(2)针对上下文感知应用与室内空间两方面的特点,提出了导航模型的五个建模要求。以此为依据,对“房间—房间”和“门—门”两类图模型的抽象方法进行了比较与分析,从而确定本文采用两者结合的方式作为图模型的基本抽象方法。基于该抽象方法,提出了室内导航概念模型,并综合考虑上下文感知的室内路径规划应用需求,设计了与之相适应的数据结构。详细论述了基于导航模型的室内路网构建方法,并针对其中的一些特殊情况提出了具体的解决方案。(3)分析了室内路径规划当中主要的上下文影响因素,明确了上下文的建模内容。具体论述了上下文当中时间和位置两类通用上下文信息的描述方式,并进一步提出了用户、拥挤情况、事件三类上下文对应的数据结构。对上下文感知的路径规划的实现过程进行了详细论述,并对其中的关键问题展开分析。提出了POI以及用户位置与路网的转换方法,并给出了路径规划中“确定可用路网”和“权值更新”两个阶段的实现算法。(4)设计并开发了基于上下文感知的原型系统,基于该原型系统开展不同上下文背景条件下的路径规划模拟实验,通过对实验结果的比较与分析验证了本文所提模型与方法的有效性。


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