专利名称：导航装置及导航方法
技术领域：
本发明涉及一种在大型建筑物的室内对移动装置进行导航的室内导航装置及其导航方法，尤其涉及利用二维码等平面标签进行室内导航的室内导航装置。
背景技术：
随着公共交通设施的不断发展，驾驶者越来越依赖导航设备来快捷、准确且方便地实现行驶路线的导航。在现有的导航装置中，通常具有路线引导功能，使得用户能够容易地经由多个途经地而最终行驶到期望的目的地，而不会走错道路。根据该路线引导功能，在考虑到距离、时间、费用等因素的情况下，利用导航装置中所存储的地图信息数据，在连接出发地、途经地和目的地的多条路线中，自动地检索并提示最合适的路线，作为引导路径。 在行驶时，在导航地图上以与其它路线不同的颜色并用粗线显示所述引导路径，或者通过语音来引导用户行驶到目的地。利用这种现有的导航装置，可以事先输入多个途经地和最终目的地，导航装置根据预先设定的路线选择规则、例如最短路程规则等选定经过这些多个途经地后到达最终目的地的最佳路线，引导汽车等移动装置的行驶，从而节省驾驶者到达目的地的行驶时间。此外，在地铁等地下设施、或者室内建筑中设立的大型购物中心、大型超市、大型停车场等商业设施中，通常设有很多弯曲复杂的通道和数量众多的访问点(如商铺、货架、 停车位等)，用户为了寻找多个访问点而经常会重复行走很多路程，耗费时间和体力。但是， 在地下设施、或者大型商场等室内设施中经常会接收不到GPS系统发出的导航信号。再者， 在普通的GPS系统中只存储有市区道路或道路周边的外部建筑的相关导航数据，不会存储地下设施或室内设施的内部路线或访问点等更详细的导航信息，因此，在地下设施、或者大型商场等室内设施中无法利用现有的导航装置实现导航。因此，需要一种在大型建筑物的室内对购物车或顾客等移动体进行导航的室内导航装置，其能够计算并确定出可经由多个访问点的最短路线，节省顾客的时间和体力。

发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的问题点而做出，其目的在于提供一种在大型建筑物的室内对移动装置进行导航的室内导航装置及其导航方法，利用二维码等平面标签进行准确、快捷的室内导航，节省访问室内的各访问点的时间。为了实现上述目的，本发明涉及的一种导航装置，用于在室内设施中进行导航，其包括访问点设定部，用于设定用户要访问的一个以上访问点；最短路径选择部，基于预先储存的地图数据，选择从导航起始点开始依次经过上述各访问点的经由路线距离最短的最短路径，其包括访问点初始排列单元，按照预先设定的排列规则，自上述导航起始点开始排列上述各访问点，并且将从上述导航起始点开始经由已排列的所有上述访问点的经由路线距离设定为比较路线距离；以及最短路径计算单元，将上述各访问点重新排序，将从上述导航起始点开始到上述各访问点为止的访问点经由路线距离依次同上述比较路线距离进行比较，若该访问点的上述访问点经由路线距离大于等于上述比较路线距离，则中止比较而执行下一次排序及比较工作，若该排序中的最后一个访问点的访问点经由路线距离小于上述比较路线距离，则将上述最后一个访问点的访问点经由路线距离设定为上述比较路线距离，并且存储上述最后一个访问点的访问点经由路线，然后执行下一次排序及比较工作， 直到上述各访问点的所有排序结束之后，将与此时的上述比较路线距离相对应的访问点经由路线设定为最短路径；导航地图数据生成单元，将上述最短路径与事先存储的地图数据相结合，生成导航地图数据。此外，本发明涉及的也可以是，还包括摄像部，用于拍摄与上述导航装置所在区域对应的平面标签；平面标签解析部，通过解析上述摄像部拍摄的平面标签，取得上述导航装置所在区域的坐标信息和移动方向信息，并且将由所取得的坐标决定的位置设定为上述导航起始点。另外，也可以是，上述平面标签是具有二维码图像的标签。此外，也可以是，上述预先设定的排列规则是由自下而上与自上而下中的任一种、 以及自左而右与自右而左中的任一种组合而成的排列顺序。另外，也可以是，还具备访问点图标生成单元，其生成在导航地图中用于显示各访问点的访问点图标，上述访问点图标由形成八爪鱼形状的多个像素构成，包括位于中央的图标主体部和在上述图标主体部的上下左右侧分别设置一对的共8个图标爪部。另外，也可以是，在上述图标主体部的上下左右侧分别设置的一对图标爪部上，分别连接沿第一方向的第一方向导航线路和沿与上述第一方向相反方向的第二导航线路。此外，也可以是，当在上述访问点图标的显示区域内发生不同方向侧的导航线路之间的交叉时，通过对调在同一侧的一对图标爪部上连接的上述第一方向导航线路及第二方向导航线路，消除或减少导航线路在上述访问点图标的显示区域内的交叉。再者，为了实现本发明的目的，还提供一种导航方法，用于在室内设施中进行导航，其包括以下步骤设定用户要访问的一个以上访问点的步骤；基于预先储存的地图数据，选择从导航起始点开始依次经过上述各访问点的经由路线距离最短的最短路径的步骤，其中，首先按照预先设定的排列规则，自上述导航起始点开始排列上述各访问点，并且将从上述导航起始点开始经由已排列的所有上述访问点的经由路线距离设定为比较路线距离，然后，将上述各访问点重新排序，将从上述导航起始点开始到上述各访问点为止的访问点经由路线距离依次同上述比较路线距离进行比较，若该访问点的上述访问点经由路线距离大于等于上述比较路线距离，则中止比较而执行下一次排序及比较工作，若该排序中的最后一个访问点的访问点经由路线距离小于上述比较路线距离，则将上述最后一个访问点的访问点经由路线距离设定为上述比较路线距离，并且存储上述最后一个访问点的访问点经由路线，然后执行下一次排序及比较工作，直到上述各访问点的所有排序结束之后，将与此时的上述比较路线距离相对应的访问点经由路线设定为最短路径；以及将上述最短路径与事先存储的地图数据相结合，生成导航地图数据的步骤。根据上述结构的本发明，利用二维码等平面标签，可以在大型建筑物的室内利用二维码等平面标签进行准确、快捷的室内导航，节省访问室内的各访问点的时间。


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通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。图1是表示本发明涉及的室内导航系统的大致构成的示意图。图2是表示本发明涉及的室内导航系统的具体结构的框图。图3是表示二维码的具体组成的示意图。图4是表示利用二维码计算移动体的移动方向的示意图。图5是表示本发明涉及的室内导航系统中的最短路径计算部计算出经由多个访问点的最短路径的处理过程的流程图。图6A 6C是表示计算各种行驶路线的经由距离的。图7是表示在导航装置的显示部上显示标的物时所利用的标的物显示单元的示意图。图8是表示往返标的物显示单元的导航路线显示状况的示意图。图9是表示经由标的物显示单元的多条导航路线发生交叉的状态的示意图。图10是表示改善了发生交叉的标的物显示单元之后的示意图。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。图1是表示本发明涉及的室内导航系统的大致构成的示意图，图2是表示本发明涉及的室内导航系统的具体结构的框图。如图1所示，本发明涉及的室内导航系统包括二维码标示网络、定位装置、导航装置和显示与用户输入装置。其中，显示与用户输入装置具备显示单元和输入单元，用户可通过输入单元设定要经由的一个以上访问点，在显示单元可显示导航画面，该导航画面中通常显示室内设施的详细地图、各访问点、移动体的当前位置图标、导航路线以及各种提示信息等。上述二维码标示网络由粘贴在室内各处的如图3所示的多个二维码标签构成，每个二维码标签包含其粘贴位置在室内设施中的坐标信息和基准方向信息。定位装置通过拍摄粘贴在当前位置(也可以是附近位置)的二维码标签，取得当前位置的坐标和行进方向的信息。导航装置根据来自定位装置的坐标及行进方向信息和来自显示与用户输入装置的访问地信息，并按照预先设定的规则计算出经由这些访问点的最短路线之后，发送给上述显示与用户输入装置显示在导航地图上。如图2所示，本实施例涉及的导航装置100包括系统控制部101，控制该导航装置100的各构成单元的动作；摄像部102，用于拍摄当前位置或附近位置的二维码标签；平面标签解析部103，对由摄像部102拍摄的二维码标签进行解析，得到当前位置的坐标以及行进方向；访问点设定部104，设定用户想要访问的一个以上访问点；显示部105，显示包含用户所在的位置以及各个访问点、导航路线等的导航地图；语音输出部106，输出用于提示用户的各种语音信息；导航数据存储部107，用于存储导航地图的相关数据等；导航最短路径选择部108，具备用于按照预定的规则重新排列各访问点的访问点排列单元108A和计算从当前在位置开始访问全部访问点时所经由的最短路径的最短路径计算单元108B ；导航地图生成单元109，基于用户的当前位置信息、各访问点的位置信息、由导航最短路径选择部108得到的最短路径信息、从地图数据存储部107取得的地图数据等，生成引导用户的导航地图。图3是表示二维码的具体构成的示意图。本发明采用通常的二维码结构，该二维码具有正方形结构，在其三个顶点处分别设有一个“回”字图形，三个顶点的连线将构成一个直角三角形，其中直角的方向即为二维码的正方向，可用于确定用户的行进方向；其它部分是由黑色或白色的微小方形图案构成、且包含该二维码标签所在位置的坐标信息等的信息存储区。在粘贴构成二维码标示网络的多个二维码标签时，需要使各个二维码标签中的二维码正方向指向同一方向，并且使各二维码标签平行于地面粘贴。这样，如图4所示，当随用户移动的导航装置100的摄像部102拍摄到当前位置附近的二维码标签后，通过计算出摄像部102拍摄到的二维码标签的正方向与摄像部102的基准方向之间的夹角，可得到该导航装置100的行进方向。另外，在导航装置100中包含的平面标签解析部103通过解析所拍摄到的二维码图像的信息存储区，可得到该平面标签所在位置的坐标信息。通过计算二维码标签的正方向与摄像部102的基准方向之间的夹角来确定导航装置100的行进方向，以及通过分析二维码的信息存储区获得当前位置的坐标，属于本技术领域的公知技术， 在此不做详细说明。虽然在此例示了使用由多个二维码标签构成的二维码标示网络进行导航的实施例，但是，毋庸置疑，也可以使用由其它包含坐标信息和方向信息的平面标签构成的平面标签网络进行导航，同样能够实现本发明的室内导航系统的导航功能。图5是表示本发明涉及的室内导航系统中的最短路径计算部108计算出经由多个访问点的最短路径的处理过程的流程图，图6A 6C是表示计算各种行驶路线的经由距离的示意图。下面，参照这些

计算出经由全部访问点的最短路径的处理流程。首先，在本实施例中通过解析由导航装置100的摄像部102拍摄到的二维码标签， 取得上述导航装置100所在位置的坐标信息和行进方向信息，并且将由所取得的坐标决定的位置设定为导航起始点P1。而且，假设由用户通过访问点设定部104设定了必须要经由的四个访问点P2、P3、P4、P5 (步骤S501)。然后，按照预先设定的排列规则，在本实施例中例如是自下而上和自左而右的排列规则，从上述导航起始点Pl开始依次排列上述各访问点而形成如图6A所示的Pl- > P2- > P3- > P4- > P5的排列顺序(亦即访问顺序)。然后，利用例如存储在地图数据存储部107的地图数据，取得上述导航起始点Pl和所有访问点P2、P3、P4、P5的坐标、以及各访问点之间的距离信息，并且将按照Pl- > P2- > P3- > P4- > P5顺序的经由路线距离设定为初始的比较路线距离LO (步骤S502)。图6A中示出了导航起始点Pl和各访问点Pl P4的位置和各点之间的垂直及水平距离。在此，由于按照Pl- > P2- > P3- > P4- > P5的顺序访问，初始的比较路线距离LO = 4+6+5+7+6+5+6+6 = 45。其次，改变导航起始点Pl之外的各访问点P2、P3、P4、P5的排列顺序，重新形成从导航起始点Pl开始能够访问所有访问点的经由路线，例如图6B所示的Pl- > P2- > P4- > P5- > P3的经由路线(步骤S503)，并且计算从导航起始点到该经由路线中的各访问点为止的距离L’ = 4+6…等(步骤S504)。在此，当计算到Pl- > P2- > P4的经由路线距离 (4+6+5+9+5+17)时，L，= 46，已经大于此时的比较路线距离LO (步骤S505的“是”)，因此，此时就可以判断出该路线不可能成为最短路径而不需要继续计算之后的经由路线P4- > P5- > P3，并且保持比较路线距离LO不变。结束该经由路线的计算之后，对下一个访问点排列的经由路线进行计算及比较。此时，由于在经由路线距离超过比较路线距离的时刻，就结束了剩余路线的距离计算，不需要计算全部路线的距离，因此，可以节省计算时间。在之后的计算中，如果遇到例如图6C所示的Pl- > P2- > P3- > P5- > P4的经由路线，计算出的该经由路线的距离L，= 4+6+5+7+6+5+6 = 39。该经由路线的距离小于此时的比较路线距离LO (步骤S505的“否”)，因此，将该经由路线作为目前为止的最短经由路线存储，同时将该经由路线的距离L’作为比较路线距离LO (步骤S506)，然后，计算下一个访问点排列的经由路线。重复如上所述的计算过程，直到对所有可能的经由路线完成计算及比较(步骤 S507)。当所有访问点排列的经由路线距离的计算结束之后，此时比较路线距离LO就是该用户经由所选择的全部访问点要行驶的最短距离，与此对应地被存储的最短经由路线就是最短路径(步骤S508)。这样，就可以找出从导航起始点Pl开始经由所选择的全部经由点时的行走距离最短的最短路径以及最短距离。而且，导航地图生成单元109将上述最短距离的经由路线数据和从地图数据存储部107取得导航地图数据结合起来，生成向该用户提供的导航地图并显示在显示部105。在显示部105显示的导航地图上，不但包含用户所在的导航起始点、所选择的多个访问点以及连接该导航起始点和多个访问点的距离最短的经由路线，此外还可以包含通常的导航地图中需要显示的其他信息。此外，在显示部105显示各访问点和导航路线时，如果用单根路线表示例如图6A 所示的P3- > P4- > P5段的经由路线，在P4与P5之间会出现往复的路线表示，使得用户难以清楚地了解此路段内的导航路线。因此，在本发明的导航装置中，用图7所示的类似八爪鱼形状的图标表示各访问点，该图标由显示部105的多个像素形成。构成各访问点图标的像素组，包括位于中央的图标主体部和在该图标主体部的上下左右侧分别设置一对的共 8个图标爪部MO M7。在上述图标主体部的上下左右侧分别设置的一对图标爪部上，可以分别连接沿第一方向的第一方向导航线路和沿与上述第一方向相反方向的第二导航线路。这样，当显示例如图6A中的P4与P5之间路段那样的往复线路时，可以进行如图8所示的显示。即假设图8中的图标表示访问点P4，则在图标主体部右侧的一对图标爪部M2、M3中，从访问点P5 朝向访问点P4的来程线路连接在其中一个图标爪部M2上，从访问点P4朝向访问点P5的返程线路连接在另一个图标爪部M3上。这样，通过利用两条平行的线路分别显示来程和返程的线路，可以很清楚地表示导航路线中的各路段的行走方向和经由路线。此外，如果在导航地图中存在很多如图9所示的较复杂导航路线造成的线路交叉，也会降低对用户的导航显示效果。为此，当在上述访问点图标的显示区域内发生不同方向侧的导航线路之间的交叉时，可以如图10所示地对调在同一侧的一对图标爪部M4、M5上分别连接的导航线路，就可以消除导航线路在该访问点图标显示区域内的交叉。如上所述，根据本发明涉及的导航装置，利用贴设在大型建筑物内的平面标签，可以确定用户的当前位置和行走方向；而且，在选择了该大型建筑物内的多个访问点的情况
8下，可以很快地选择出能够经由全部这些访问点且经由路线距离最短的路径，并显示在导航装置的显示部上。另外，通过用八爪鱼形状的像素组来表示各访问点，可以清楚地显示导航线路，提高导航效率。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种导航装置，用于在室内设施中进行导航，其特征在于，包括 访问点设定部，用于设定用户要访问的一个以上访问点；最短路径选择部，基于预先储存的地图数据，选择从导航起始点开始依次经过上述各访问点的经由路线距离最短的最短路径，其包括访问点初始排列单元，按照预先设定的排列规则，自上述导航起始点开始排列上述各访问点，并且将从上述导航起始点开始经由已排列的所有上述访问点的经由路线距离设定为比较路线距离；以及最短路径计算单元，将上述各访问点重新排序，将从上述导航起始点开始到上述各访问点为止的访问点经由路线距离依次同上述比较路线距离进行比较，若该访问点的上述访问点经由路线距离大于等于上述比较路线距离，则中止比较而执行下一次排序及比较工作，若该排序中的最后一个访问点的访问点经由路线距离小于上述比较路线距离，则将上述最后一个访问点的访问点经由路线距离设定为上述比较路线距离，并且存储上述最后一个访问点的访问点经由路线，然后执行下一次排序及比较工作，直到上述各访问点的所有排序结束之后，将与此时的上述比较路线距离相对应的访问点经由路线设定为最短路径；导航地图数据生成单元，将上述最短路径与事先存储的地图数据相结合，生成导航地图数据。
2.如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，还包括 摄像部，用于拍摄与上述导航装置所在区域对应的平面标签；平面标签解析部，通过解析上述摄像部拍摄的平面标签，取得上述导航装置所在区域的坐标信息和移动方向信息，并且将由所取得的坐标决定的位置设定为上述导航起始点。
3.根据权利要求2所述的导航装置，其特征在于， 上述平面标签是具有二维码图像的标签。
4.根据权利要求1所述的导航装置，其特征在于，上述预先设定的排列规则是由自下而上与自上而下中的任一种、以及自左而右与自右而左中的任一种组合而成的排列顺序。
5.如权利要求1至4中任一项所述的导航装置，其特征在于，还具备访问点图标生成单元，其生成在导航地图中用于显示各访问点的访问点图标， 上述访问点图标由形成八爪鱼形状的多个像素构成，包括位于中央的图标主体部和在上述图标主体部的上下左右侧分别设置一对的共8个图标爪部。
6.如权利要求5所述的导航装置，其特征在于，在上述图标主体部的上下左右侧分别设置的一对图标爪部上，分别连接沿第一方向的第一方向导航线路和沿与上述第一方向相反方向的第二导航线路。
7.如权利要求6所述的导航装置，其特征在于，当在上述访问点图标的显示区域内发生不同方向侧的导航线路之间的交叉时，通过对调在同一侧的一对图标爪部上连接的上述第一方向导航线路及第二方向导航线路，消除或减少导航线路在上述访问点图标的显示区域内的交叉。
8.一种导航方法，用于在室内设施中进行导航，其特征在于，包括以下步骤 设定用户要访问的一个以上访问点的步骤；基于预先储存的地图数据，选择从导航起始点开始依次经过上述各访问点的经由路线距离最短的最短路径的步骤，其中，首先按照预先设定的排列规则，自上述导航起始点开始排列上述各访问点，并且将从上述导航起始点开始经由已排列的所有上述访问点的经由路线距离设定为比较路线距离，然后，将上述各访问点重新排序，将从上述导航起始点开始到上述各访问点为止的访问点经由路线距离依次同上述比较路线距离进行比较，若该访问点的上述访问点经由路线距离大于等于上述比较路线距离，则中止比较而执行下一次排序及比较工作，若该排序中的最后一个访问点的访问点经由路线距离小于上述比较路线距离， 则将上述最后一个访问点的访问点经由路线距离设定为上述比较路线距离，并且存储上述最后一个访问点的访问点经由路线，然后执行下一次排序及比较工作，直到上述各访问点的所有排序结束之后，将与此时的上述比较路线距离相对应的访问点经由路线设定为最短路径；以及将上述最短路径与事先存储的地图数据相结合，生成导航地图数据的步骤。上述预先设定的排列规则是由自下而上与自上而下中的任一种、以及自左而右与自右而左中的任一种组合而成的排列顺序。
9.如权利要求8所述的导航方法，其特征在于，还具备生成在导航地图中用于显示各访问点的访问点图标的步骤，上述访问点图标由形成八爪鱼形状的多个像素构成，包括位于中央的图标主体部和在上述图标主体部的上下左右侧分别设置一对的共8个图标爪部。
10.如权利要求9所述的导航方法，其特征在于，在上述图标主体部的上下左右侧分别设置的一对图标爪部上，分别连接沿第一方向的第一方向导航线路和沿与上述第一方向相反方向的第二导航线路。
11.如权利要求10所述的导航方法，其特征在于，当在上述访问点图标的显示区域内发生不同方向侧的导航线路之间的交叉时，通过对调在同一侧的一对图标爪部上连接的上述第一方向导航线路及第二方向导航线路，消除或减少导航线路在上述访问点图标的显示区域内的交叉。
全文摘要
提供一种导航装置，用于在室内设施中进行导航，其包括访问点设定部，用于设定和用户要访问的一个以上访问点；最短路径选择部，基于预先储存的地图数据，选择从导航起始点开始依次经过上述各访问点的经由路线距离最短的最短路径；以及导航地图数据生成单元，将上述最短路径与事先存储的地图数据相结合，生成导航地图数据。根据上述导航装置，可以在大型建筑物等室内设施中进行准确、快速的导航。
文档编号G01C21/00GK102506851SQ201110337559
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者杨帆, 白辰 申请人:东软集团股份有限公司