基于GPS\BD2组合的车载导航系统性能分析

中国独立发展的北斗系统已经具备亚太地区的定位导航能力,为研究以北斗系统为主的车载导航技术的应用精度,采用伪距单点定位的方法分别对车载GPS,BD2,GPS\BD2 3种导航模式下的二维导航精度进行对比分析,结果显示定位精度分别为:3.66m,4.76 m,3.01 m,可以看出基于单点定位的北斗二维平面导航精度已达到5 m内,完全满足大众日常的出行要求。组合系统与GPS导航系统对比,组合系统具有更高的精度,是较好的导航模式。并基于visual studio平台编写定位软件,实现对车辆位置和速度信息的提取,监控车辆是否超速。     

Integrating Indoor and Outdoor Spaces for Pedestrian Navigation Guidance: A Review

In light of the many improvements within 3D urban modeling and Location‐Based Services, this article provides a timely review of the state‐of‐the‐art on integrating indoor and outdoor spaces in pedestrian navigation guidance aids. With people moving seamlessly between buildings and surrounding areas, navigation guidance tools should extend from merely outdoor or indoor guidance, to provide support in the combined indoor‐outdoor context. This article first examines the challenges and complexities of integrating indoor and outdoor spaces into a single navigation system. Next, by using objective selection criteria, 36 relevant studies were withheld and further reviewed on their specific developments in data model requirements, and algorithmic and context support for integrated IO navigation systems. This review shows that the challenges of dealing with both indoor and outdoor space structures, while taking into account pedestrian's freer use of space, currently complicate the proposition of a unified IO space concept for navigation. However, there are some ongoing developments (e.g. context definitions, algorithmic extensions, increased data availability, growing awareness of pedestrians’ perception during wayfinding) that will help to bring outdoor and indoor spaces closer together in the realm of combined geospatial analysis.     

基于移动LiDAR点云数据的室内全要素三维重建

精确的室内三维模型在古遗产保护、公共场所的精细化管理和室内导航等领域有着重要作用,而激光雷达正被逐步应用到室内三维重建中。文中采用移动激光雷达对室内所有附属设施进行高精度激光扫描,得到融合CCD影像色彩信息的彩色点云数据。给出室内全要素三维重建的技术流程,并利用Autodesk CAD等三维建模平台对点云数据进行有效处理,最终得到高精度且带有大地坐标的室内三维模型。实验结果表明,采用移动激光雷达能快速获取高精度的室内三维点云数据。通过文中提出的流程,可快速得到真三维、真尺寸、真纹理的室内全要素模型。     

顾及地标可视性的室内导航路径优化算法

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模存储与维护室内路网的压力。在此基础上提出了一种多目标导航路径优化算法,该算法时间开销较低,能够实时地进行路径规划,得到的最优路径与最短路径相比具有更高的地标可见性和覆盖率。     

空间影响域覆盖最大的航标自动选取方法

针对当前海图制图综合中航标手工选取作业效率低、选取结果受限于作业人员业务水平和工作态度等不足,提出了一种基于空间影响域覆盖最大的航标自动选取方法。通过定义空间影响域,创建空间影响域模型,加权评估航标地理位置重要性,设计空间影响域覆盖最大的分轮次自动选取策略,实现了航标的自动选取。实验结果表明:本文方法实现了航标的自动选取且结果符合《中国航海图编绘规范》要求,能避免手工选取可能存在的明显失误和不同作业人员可能导致的结果不一致性,作业效率明显高于当前普遍使用的手工选取方法。     

最简单路径寻找方法研究

许多认知研究表明,路径指令的复杂性和形式在人类导航中和路径的长度一样重要。在很多情形下,我们所需要的不是到达目的地的最短路径,而是一条最简单路径,也就是容易描述、理解、记忆或者执行路线的导航指令。大多数自动导航系统都依赖于计算最短路径问题的解,而不是找到最简单路径。本文在分析人们对道路转向的认知研究基础上,采用了适合道路转向的路段-链数据模型,并从权重函数选择、算法具体实现和算法分析三个方面具体论述了最简单路径算法的主要思想和具体实施。     

Where Am I? Investigating Map Matching During Self‐Localization With Mobile Eye Tracking in an Urban Environment

Self‐localization is the process of identifying one's current position on a map, and it is a crucial part of any wayfinding process. During self‐localization the wayfinder matches visually perceptible features of the environment, such as landmarks, with map symbols to constrain potential locations on the map. The success of this visual matching process constitutes an important factor for the success of self‐localization. In this research we aim at observing the visual matching process between environment and map during self‐localization with real‐world mobile eye tracking. We report on one orientation and one self‐localization experiment, both in an outdoor urban environment. The gaze data collected during the experiments show that successful participants put significantly more visual attention to those symbols on the map that were helpful in the given situation than unsuccessful participants. A sequence analysis revealed that they also had significantly more switches of visual attention between map symbols and their corresponding landmarks in the environment, which suggests they were following a more effective self‐localization strategy.     

极区惯导编排中地球近似模型的适用性分析

极区基于地球第二近似椭球模型横向坐标系编排复杂,编排本身存在原理性误差,而地球第一近似球体模型虽然存在几何误差,但在极区惯导编排简单,且相对于中低纬度地区,第一近似几何误差较小。惯导极区编排地球模型的选用问题随着极区惯导的深入研究逐渐凸显。针对这一问题,在定义适用于极区的地球近似模型的基础上,推导建立了基于地球第一近似模型几何误差引起的惯导系统误差方程,通过仿真分析对比地球近似模型的惯导误差,分析地球近似模型的适用性。仿真结果表明,地球第一近似模型几何误差会随惯导运行时间发散,而第二近似模型的编排误差随时间变化不大,当惯导运行时间长则地球第一近似模型不再适用。     

Finding outdoor boundaries for 3D space‐based navigation

Outdoor navigation is widely used in daily life, but faces various issues related to the fidelity of outdoor navigation networks. For instance, agents (pedestrians) are often guided via unrealistic detours around places without clear paths (e.g., squares) or if there are vertical constraints such as overpasses/bridges. This is partly explained by the fact that the main sources of navigation networks in current outdoor navigation are two‐dimensional road/street networks. Utilizing a three‐dimensional space‐based navigation model, compatible with some indoor approaches, is a popular way to address the above‐mentioned issues. A 3D space‐based navigation model is generated by treating 3D spaces as nodes and the shared faces as edges. Inputs of this model are enclosed 3D spaces (volumes). However, outdoor spaces are generally open and unbounded. This article puts forward an approach to enclose outdoor spaces and mimic the indoor environments to derive a network based on connectivity and accessibility of spaces. The approach uses 2.5D maps and consists of three major steps: object footprint determination, footprint classification and space creation. Two use cases demonstrate the proposed approach. Enclosing outdoor spaces opens a new research direction toward providing seamless indoor/outdoor navigation for a range of agents.     

室内地标提取的POI显著度定量评价模型

室内地标在室内位置信息服务（location based service,LBS）中发挥着重要作用。针对室外地标提取方法不能完全适用于更为复杂的室内环境的问题,提出了一种显著度定量评价模型用于在室内环境中提取地标。以大型商场的室内环境为研究对象,从视觉、认知、空间3个方面分析影响室内兴趣点（point of interest,POI）显著性的主要因素,并用这些因素构建了室内POI整体显著度评价模型。选择武汉市群光购物中心室内的POI数据进行显著度计算,依据显著度的差异性提取了多层地标,反映不同粒度的室内区域空间知识。提取的多层地标可以作为室内智能导航系统中的重要标识,为在复杂的大型商场内实现快速寻路、多粒度路径导引提供关键线索。     

二维码定位技术支持下的室内导航电子地图的设计与实现——以武汉大学图书馆为例

随着大型复杂公共室内空间逐渐增多,室内导航已成为当前基于位置服务（LBS）领域的研究热点。本研究结合空间定位技术和移动地图技术,设计和开发了一种面向复杂室内空间的导航电子地图,利用二维码技术进行准确的室内空间定位,并以武汉大学图书馆为样区,设计了一套面向复杂室内空间结构的位置编码规则。在此基础上,开发和实现了可提供图书馆室内定位与最优路径推送的手机端导航电子地图。     

GPS/GLONASS组合单点定位及精度分析

介绍了基于广播星历的GPS/GLONASS组合导航单点定位的数学模型,分析了组合导航的技术难点。在GPS伪距法单点定位的基础上进行组合导航定位,其中GLONASS卫星坐标运用四阶龙格—库塔(Runge-Kutta)数值积分方法求得,利用一种新的不需要进行轨道拟合的编程方法来进行计算。以IGS跟踪站提供的观测数据为例,分别采用GPS、GLO-NASS和GPS/GLONASS三种方式组合进行伪距法单点定位,同时比较分析了不同权重选择对组合定位精度的影响。     

顾及潮汐变化的动态可航水域表示模型及方法研究

自20个世纪90年代末起,GIS技术开始得到广泛的应用。随着应用领域的不断扩展和相关研究的日益深入,GIS技术的发展出现了新的趋势:时间被引入到空间分析中来,随之而产生了TGIS,时间的引入为GIS技术的发展注入了新的活力。本文所研究的就是TGIS技术在近岸海上航行中的应用问题:以电子海图显示系统为平台,在引入潮汐等随时间变化较为显著且影响较大的相关要素的前提下,通过建立实时水深模型、动态等深线勾绘模型和区域生成模型等与时间要素密切相关的数学模型,实现舰船可航水域表示模型的动态实时快速构建。     

多源道路智能选取的本体知识推理方法EI北大核心CSCD

大数据时代道路数据来源日益增多,跨数据源的道路选取面临巨大挑战。本文针对数据语义不一致问题,提出一种基于本体知识推理的多源道路选取方法。首先,将1∶5万基本比例尺地形图道路数据作为基础案例,将四维图新导航电子地图和开放街道地图中的道路数据作为试验数据,基于stroke计算道路等级、长度、连通度、接近度、中介度特征项,提取特征项概念并构建本体;然后,从语义特征项和数值特征项两方面计算本体概念相似性,建立基础案例与试验数据间的关联关系;最后,基于本体和语义网规则语言定义本体通用、语义特征、数值特征三类选取规则,实现跨数据源道路选取的过程性知识推理。试验表明,本文方法可基于本体概念相似性度量消除语义差异,同时利用语义网规则语言进行知识推理,可实现多源道路数据向基本比例尺数据的智能选取。     

基于AnGeo的城市三维导航系统设计与实现

随着地理信息系统在三维数字城市建设的广泛应用,更加逼真且信息更丰富的三维立体导航逐渐在导航领域占据主导地位。以A nGeo三维地理信息系统软件为基础,研究了三维导航系统的设计与实现,该系统不仅可以提供基本的信息查询功能,还能完成三维互动式浏览、三维地图导航以及最佳路径选择的功能。     

有限状态自动机辅助的行人导航状态匹配算法

行人导航状态的自动识别是行人导航研究的一个难点问题,对提升行人导航软件服务的精准反馈与改善导航性能至关重要,此方面已有的研究工作很少。本文提出了一种基于有限状态自动机的行人导航状态匹配算法,其核心思想是在识别行人动作基础上匹配行人当前导航状态。利用谷歌眼镜及智能手机采集的多种传感器数据对行人动作进行识别,得到其动作特征参数;然后将行人导航状态分为熟悉、陌生及迷路3类,根据有限状态自动机理论建立状态转移模型,设计基于该模型的行人导航状态匹配算法;最后,实现状态匹配算法,通过试验对该算法的有效性进行验证。试验结果表明,该算法能够较好地识别行人导航过程中的状态转移,其中对熟悉向陌生状态转移识别准确度较高,对迷路状态识别准确度达到90%。     

大椭圆航线设计的空间矢量方法

针对传统大圆航线设计采用的球体模型和现代导航设备采用的椭球体模型不统一引起航行误差的问题,研究了基于空间矢量的大椭圆航线设计方法。通过采用空间矢量代数方法直接求解大椭圆顶点,并提出依据长轴矢量和短轴矢量的大椭圆描述方法,应用两个基本矢量推导大椭圆航线方位和航程计算公式,进而研究了大椭圆航线设计算法,重点提出了基于Newton-Raphson(N-R)的等距离航线设计算法。对比算例表明,大圆航线与大椭圆航线设计结果差异明显,大椭圆航线设计算法与航行阶段采用的地球模型一致,可消除大圆航线设计引起的误差,提高航海计算精度。     

导航电子地图主动表达模型研究

目前,导航电子地图"千人一面"的服务模式不能满足用户追求个性的时代特点。文中从用户因素和时空环境两方面对导航电子地图内容主动表达的影响因子进行深入研究,建立导航电子地图主动表达模型。与传统表达模式相比,主动表达模式关注特定时空环境下用户的个性和偏好,对有不同的认知特征和不同导航任务的用户在不同环境下采取不同的表达策略,服务质量有所提高。