一种基于CAD和手机APP的室内导航解决方案

闫庚尧，曲近熙，汤捷中，牟永琦，李家诚，白洪宇，姚鑫锐，张万麟

（沈阳航空航天大学航空发动机学院，辽宁沈阳，110136）

0 引言

随着经济社会的蓬勃发展，城镇化率愈来愈高，新建房屋建筑愈来愈多使得区域划分更加细化，造成了诸多寻找目的地的困难[1]。与此同时，由于城市美化发展及楼体设计新颖的需要，楼内构造也比较复杂，亦造成了诸多导航困难。当前主流导航虽然已经十分完善，但是在仍存在一些导航盲区，譬如新建楼区的小巷等常存在无法精准定位等不足，商场超市等室内场所也常有无法定位等现象[2-4]。本文研究提出一种基于手机APP的极限导航解决方案以对当前主流导航构成有机互补，能够解决一些主流导航盲区的问题，提升导航受众的体验感，对城市的经济发展有一定的现实意义。

1 基于手机APP的室内极限导航解决方案

1.1 对室内导航问题的提出

随着城市化进程的发展，人们在室内的时间越来越多，室内空间的应用价值也越来越高。然而，由于室内遮挡与多路径效应的存在，主流导航服务难以提供准确可靠的室内定位信息,阻碍了导航服务向室内范围的拓展。研究准确、稳定、低成本的室内导航技术，能够拓展导航地图服务的应用范围，也能够提高居民的出行质量，带动城市旅游经济发展。与此同时，该技术能使得在多种复杂的建筑中快速、准确地找到想要的位置，室内定位与导航技术近年来越来越受到重视。

本文分别以某商超和教学楼为研究对象，提出了一种基于CAD的手机APP的室内导航解决方案。

1.2 坐标定位及划分

1.2.1 构建商超导航

随着经济社会不断发展，居民生活生平不断提高，商场超市也展示出琳琅满目的商品，同时商超也兼具愈来愈多的功能，如休闲娱乐功能、饮食购物等等。也因如此，商场超市的分区也更加复杂，造成游客市民消费时难以找到目标。构建一款商超室内导航显得尤为重要，如下是本文研究构建步骤：

(1)查阅咨询商场建筑构造，同时结合实地观察，对商场构造以及各功能区进行地图标的，得到商场大致布局，并草绘平面图。

(2)接着进一步完善地图细节，然后进行平面CAD建模。画出图1所示的商场构造图。

图1 某一大型商超

1.2.2 构建教学楼导航

众所周知，在大学里，教学楼承担着主要的学生上课及教师授课的功能而且由于校园美观及地标性要求，楼体设计一般比较多样复杂。同时，由于校园主要是师生的工作学习场所，外界人士亦不常到达，当前主流导航APP对校园教学楼等场所的导航功能并不全面。本文研究基于CAD绘仿教学楼分布构建室内极限导航服务，以补充主流APP的不足，更好地服务校园师生。以下是构建步骤：

(1)先期通过实地观察，对教学楼各层结构以及各教室具体位置进行实地考察得出教学楼各层教室布局及楼体结构等。

(2)接着进一步完善地图细节，然后进行平面CAD建模。分别画出1-4层直观结构如下图2所示。

图2 某教学楼F1至F4的CAD地图

1.3 手机APP的设计

考虑到当前智能手机应用的普及及其强大高效的交互功能，本文提出一种基于手机APP或微信小程序的技术实现方案。

将每个由CAD绘制的平面图整合，汇总之后即可发布该App，届时将在各系统同时开放下载通道，并且为了提高用户体验和维持定位导航技术长足的发展和进步,在本文第二部分提出一些对数据采集方式的改良，提高定位效率和提高精度和准确度等方面的解决办法。借此对App进一步优化，更加方便用户的使用。

图3 功能思路设计

1.4 应用前景

本文研究不仅在大型商超和教学楼等场景有着可观的应用价值，在如下场景也有着一定的现实意义：

（1）该技术同样可以应用于山区导航。山区地面崎岖，交通不便，本文的研究使得使用者可以提前下载地图，确定方位，解决当下在一些复杂路况地形的导航问题，形成一个有效补充。

（2）该研究在城市中心等基础设施完备城市功能丰富的地区也有着较为显著的价值。比如，中央商务区（CBD）是一个城市的中心，拥有经济，文化，服务等多项功能。正是由于这些功能的存在，致使该区域有了更为复杂的建筑环境，因此极限导航技术在此得到了有效应用。可以将初到此区域的用户，快速准确的指引到目标位置，有效节省时间提高效率。

（3）该技术也可用于消防领域，消防作业的地点较为危险，抢险环境较为复杂，局部地区救援难度较大。此研究能够极大程度提高具体位置的精度和准确度，助力抓住宝贵的救援时机。

2 室内导航系统的管理运营

2.1 室内导航App的运行及维护

用户下载软件程序后，实名注册即可进入使用，并且与用户绑定后可通过用户每次的行程轨迹，重点在平面图上标记出用户常去的地点，并通过总结分析可以向用户推荐类似地点，工作人员及时上传公共场所的实时变化，然后由软件后台管理人员进行数据的合并和更新，以维护应用软件程序正常运行。同时软件的领团科技为此App有合作的各行业、企业和组织量身定制一个单独的企业组织。这些这些单独的组织易于开发，且不仅有着行业独特的盈利模式，还可以通过应用平台共享盈利模式。系统内所有用户组织可以通过位置、群组、社群来共享用户，所有用户也都可以享受各组织里任何用户共享的特色功能。同时结合其他应用程序的优点特色形成互通互联的新一代移动互联网，力求解决了App冷启动难，推广难的问题。

图4 商场图景

2.2 室内导航App对用户反馈的处理

为使用者的反馈提供专属平台，后台管理人员通过用户的实时共享对App中平面图出现的错误进行更改与数据同步。择优采纳用户的反馈，对平台数据进行更改，以增强用户的体验感和满意度。

3 结论

随着城市化进程，经济社会快速发展，人们处于室内的时间愈来愈多，在室内空间等地的时间利用以及效率提高将有着较大的现实意义。本文提出了一种基于计算机辅助设计绘制极限地区及室内地图的交互导航技术，并以手机APP或微信小程序为载体，完成对用户的服务提供及功能实现。本技术研究有利于提升游客的购物旅游体验，一定程度上利于城市经济发展。在消防救援、山区导航等领域也有着一定的价值。