AR导航导览技术在体育场馆的应用

吴陆勇

（厦门建发城服科技有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

随着体育场馆不断扩大，观众体验要求提高，传统导航导览方式面临挑战。在科技快速发展时代，AR技术广泛应用，传统导航局限性日益凸显。AR技术通过虚拟信息和实际环境结合，实现个性化导航和互动内容，改进观众体验。AR导览技术在体育场馆应用备受关注。引入AR导航导览技术成为提升场馆体验、适应观众需求的重要途径[1]。

1 AR导航导览技术系统概况

AR导航导览技术系统利用中心机房的智能导航服务器、服务器软件和网络层的定向天线4G/5G和无线AP设备，实现高效准确的导航和导览功能。前端蓝牙点设备为用户提供与系统互动的接口，通过移动设备获取个性化导航和导览信息。这一完整系统架构为体育馆观众提供优质定制化的导航体验。

1.1 机房

AR导航导览技术系统的中心机房位于体育馆内的数据机房中。该机房作为系统的核心枢纽，承担着数据存储、处理和分发的重要功能。其中，智能导航服务器是系统的核心组件之一，负责处理用户请求、计算导航路径，并提供相应的导览信息。服务器软件包括定位引擎、3D点云地图和应用程序，通过这些软件的协同作用，系统能够实现准确的定位和导航功能。

1.2 网络传输

为了实现高效稳定的数据传输，AR导航导览技术系统采用了定向天线的4G/5G网络，以及无线AP（Wi-Fi）设备。定向天线能够提供定向传输，增强信号覆盖范围和稳定性，从而支持系统在体育馆范围内的大规模数据传输。无线AP设备则提供稳定的无线网络连接，使用户能够通过手机、平板或其他终端设备访问系统，获取实时导航和导览信息。

1.3 前端设备

在AR导航导览技术系统中，前端设备通过蓝牙点实现与用户的互动。这些蓝牙点分布在体育馆的不同区域，包括内部、地下停车场和商业区，为用户提供全方位的导航和导览服务。用户可以通过与蓝牙点的连接，获取与所处位置和环境相关的实时信息，例如路径指引、附近服务设施信息等。蓝牙点作为前端设备的一部分，有效地衔接了系统的后端处理和用户体验，为用户提供了更便捷和个性化的服务。如图1所示。

图1 AR导航系统示意图

2 AR导航导览技术系统的设计和功能

2.1 系统架构

体育场馆AR导航导览技术系统是通过AI+AR技术构建的一套AR应用平台，以此为基础实现了对多种场景展示空间的数字化构建[2]。该系统利用高精度空间计算技术，将体育场馆的实际场景与虚拟信息相结合，为观众提供全新的导航和导览体验。此外，系统还构建了一套空间感知计算平台，以便实时定位、路径规划和信息展示等关键功能。系统架构包括以下关键组件和模块。

（1）数据采集与处理模块：该模块负责收集和处理体育场馆的空间数据，包括场馆的平面布局、建筑结构、座位分布等。通过高精度的数据采集和处理技术，将实际场景转化为数字化的空间模型。

（2）位置感知与定位模块：利用定位引擎和传感器技术，该模块可实现对观众位置的实时感知和定位。通过准确的位置信息，系统能够为观众提供个性化的导航路径和导览内容。

（3）导航引擎与路径规划模块：该模块基于AI技术，通过分析观众位置、目的地和场馆结构等因素，生成最佳的导航路径。导航引擎利用路径规划算法和实时交通信息，为观众提供准确、实时的导航指引。

（4）信息展示与AR技术模块：利用AR技术，该模块将虚拟信息与实际场景相融合，为观众提供丰富的导览内容。通过AR眼镜或移动设备，观众可以看到叠加在实际场景上的虚拟标记、文字说明、多媒体内容等，以增强观众的场馆体验。

2.2 功能模块

体育场馆AR导航导览技术系统具备导航、导览、营销和互动等功能模块，通过模块的设计和整合，实现准确的导航指引、丰富的导览内容、个性化的营销推广以及互动娱乐体验。观众可以根据自身需求和兴趣选择不同的功能模块，提升观赏体验、增加参与感，并与场馆实现更紧密的互动。这些功能模块的综合应用为体育场馆带来全新的体验和增值服务，推动了体育场馆的现代化发展和观众参与度的提升。

（1）AR导航模块。AR导航模块通过高精度定位和路径规划算法，为观众提供准确的导航指引。观众可以通过移动设备或AR眼镜实时获取导航路径，并根据实际场景中的AR标记指引找到所需位置。

（2）AR导览模块。AR导览模块利用AR技术，将虚拟信息与实际场景相结合，为观众呈现丰富的导览内容。观众可以通过AR设备观看实际场景，并获得与场馆相关的虚拟标记、文字说明、多媒体内容等，增强了观众的参与感和体验质量。

（3）AR营销模块。AR营销模块通过AR技术的创新应用，为体育场馆提供了个性化的营销和推广方式。观众可以通过AR应用与场馆中的广告、品牌互动，增加了与品牌的互动

（4）AR互动模块。AR互动模块通过体育场馆的互动设施和AR技术的结合，为观众提供丰富的娱乐和互动体验。观众可以参与AR互动游戏、虚拟现实体验等活动，增加了观众的参与度和满意度。该模块创造了一种崭新的体育场馆互动方式，使观众更加投入并享受与场馆的互动体验。

2.3 信息展示

体育场馆AR导航技术系统通过多源传感器采集全面场景数据，经云计算重建高精度数字地图，系统实现准确实时定位和高保真的虚拟与实际环境融合，给观众真实稳定的AR体验。同时确保不同移动设备的兼容性，并可实时更新导览信息，保证观众获取准确导航信息。该系统整合多数据源、云计算和精准交互技术，使观众在场馆内实现沉浸式个性化导览与互动。

2.3.1 数据采集

体育场馆AR导航导览技术系统利用相机、ToF（Time-of-Flight）、IMU（Inertial Measurement Unit）、激光雷达、WiFi、蓝牙等多源传感器和多种移动设备对场景进行数据采集[3]。通过这些传感器，系统尽可能捕获现实场景的全量信息，并在完成预处理后将其传输到云端进行后续处理。

2.3.2 场景重建和地图构建

在云端，系统利用强大的计算资源进行多源信息的恢复，重建场景的三维点云、几何结构和语义信息，构建高精度的场景地图，该地图包含了丰富的空间信息，如建筑物结构、座位分布、通道布置等，为观众提供准确的导航和导览信息。

2.3.3 定位和渲染

场景中的特征采集和实时稳定以及真实感的AR体验依赖于设备的高精度实时定位和高保真的渲染与虚实融合。系统通过高精度定位技术，如差分GPS、惯性导航等，实现对观众位置的实时感知和定位。同时，利用先进的渲染技术和虚实融合算法，将虚拟信息与实际场景无缝融合，为观众呈现出逼真的AR体验。

2.3.4 移动端兼容性和数据更新

除了信息展示，系统还要保证对各类移动端的兼容性，并提供移动端数据更新和校准功能。观众可以通过移动设备，如手机、平板等，访问系统并获取实时更新的导航和导览信息。系统会根据观众的位置和需求，实时更新相关数据，确保观众获取的信息与实际场景保持一致。同时，系统还提供数据校准功能，以提高定位和展示的准确性。

2.4 用户交互

体育场馆AR导航导览技术系统通过用户交互设计实现了用户与系统之间的便捷交互。用户使用设备的摄像头扫描环境，使用获取准确的定位和姿态信息，并获得特定的导览内容。系统的AI算法和空间感知计算平台实现了高效的图像处理和场景匹配，为用户提供个性化和立体化的导览体验。

2.4.1 便捷的用户交互方式

体育场馆AR导航导览技术系统实现了便捷的用户交互方式。用户可以使用手机、平板电脑等设备的摄像头对环境进行扫描，将获取的图像传输到空间感知计算平台。在空间感知计算平台中，通过AI算法对图像进行分析和处理，提取关键信息和空间建模信息，并与系统内部的场景数据进行匹配。

2.4.2 实时定位和姿态信息

在匹配过程中，系统可以获取图像对应视角的位置和姿态信息，并将这些信息返回到用户的移动设备。通过这种方式，用户可以实时获得自己在场馆中的位置和朝向，提供了准确的定位功能。系统的平均定位精度在0.5米之内，实现了全域高精度环境定位，使得用户在场馆中能够获得准确的定位信息。

2.4.3 指导性导览服务

基于准确的定位信息，系统进一步实现了场馆的指定性导览服务。用户可以根据自身需求，在移动设备上选择特定的场馆导览模块。系统会根据用户的选择和位置信息，为其提供有针对性的导览内容，例如特定展览、历史讲解等。这种立体化的游览体验使用户能够更加深入地了解体育场馆的特点和历史，提升了用户对场馆的互动感和参与度。

3 AR导航导览技术系统的成果和未来研究方向及改进建议

该系统通过AI+AR技术的融合，通过精准的定位、丰富的导览内容和个性化的服务，为观众提供了全新的体育馆参观体验[4]。观众可以更便捷地导航、深入了解场馆，并与虚拟信息进行互动。这为体育场馆的现代化发展和观众参与度的提升提供了有力的支持。

3.1 主要应用成果

（1）高精度定位和导航功能：系统实现了高精度的定位和导航功能，使观众能够准确获取自己在体育场馆的位置，并获得个性化的导航路径，提升了观众的参观效率和便利性。

（2）丰富的导览内容和虚拟信息展示：系统通过AR技术为观众提供了丰富的导览内容，包括虚拟标记、文字说明、多媒体内容等，丰富了观众的参观体验和知识获取。

（3）与用户的互动和个性化服务：系统实现了与用户的互动和个性化服务，观众可以根据自身需求，在移动设备上选择特定的导览模块，获得与场馆相关的个性化导览内容，增加了观众对体育场馆的互动感和满意度。

3.2 未来研究方向

（1）加强系统的实时性和稳定性：通过引入更高效的算法和硬件设备，提高系统的实时响应能力和稳定性，确保用户在导航和导览过程中能够获得流畅、准确的体验。

（2）拓展系统的应用范围和场景：除了体育场馆，可以将AR导航导览技术扩展到其他类型的场馆，如博物馆、展览馆等。这将进一步丰富系统的应用场景，满足更广泛的用户需求。

（3）加强用户反馈和改进机制：建立有效的用户反馈渠道，收集用户的意见和建议，以改进系统的功能和用户体验。持续的用户参与和改进将推动系统的发展，并使其更加符合用户的需求和期望。

4 结束语

总体而言，AR导航导览技术在体育场馆的应用为观众提供了全新的参观体验和互动方式。该技术实现了场馆内的精准定位和导航，观众可以轻松探索场馆各处，并获得个性化导览内容，增强了参与感和兴趣。这不仅提升了观众的满意度，比如提高参观效率，丰富参观内容等。同时，它的应用也优化了场馆的运营和管理。未来，随着AR导航导览技术的发展，体育场馆的应用前景将更加广阔。