專利名稱：室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)化方法，特別是涉及一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法。
技術(shù)背景
室內(nèi)定位系統(tǒng)主要由三部分組成，即通訊網(wǎng)絡(luò)(如Zigbee、GPS、WIFI等)、定位對象(人或物)攜帶的電子標(biāo)簽和監(jiān)控中心。室內(nèi)定位系統(tǒng)的工作原理是定位對象隨身攜帶的電子標(biāo)簽，通過定位系統(tǒng)模塊獲取其定位信息，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)接收到的電子標(biāo)簽的定位信息，將各個定位對象的運(yùn)行軌跡以符號化的形式顯示在電子地圖上。通訊網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)監(jiān)控中心和移動定位對象之間的數(shù)據(jù)的傳輸，是系統(tǒng)的傳輸裝置；電子標(biāo)簽是室內(nèi)定位系統(tǒng)的重要組成部分，它相當(dāng)于整個系統(tǒng)的“傳感器”，由定位對象隨身攜帶；監(jiān)控中心是整個定位系統(tǒng)的通信樞紐和業(yè)務(wù)展示核心，負(fù)責(zé)接收電子標(biāo)簽的定位信息數(shù)據(jù)和下發(fā)控制指令，同時負(fù)責(zé)存儲標(biāo)簽數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)控制命令，為客戶端的實時監(jiān)控和歷史回放數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)保障。
室內(nèi)定位系統(tǒng)在安防、醫(yī)療等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，其實現(xiàn)的功能也越發(fā)得到人們的認(rèn)可，從而成為各行業(yè)的重要管理工具。相關(guān)的位置服務(wù)包括導(dǎo)航、地域性的廣告、庫存管控、監(jiān)獄監(jiān)控、博物館導(dǎo)覽、以及醫(yī)院嬰兒防盜等。室內(nèi)定位系統(tǒng)是一個構(gòu)建于感知物聯(lián)網(wǎng)的信息監(jiān)控平臺，融合了各種定位技術(shù)、無線通訊技術(shù)。利用室內(nèi)定位系統(tǒng)的空間分析功能，可以對人或物體進(jìn)行的行為進(jìn)行有效分析，從而實現(xiàn)科學(xué)合理的監(jiān)控調(diào)度管理和防盜管理，提高管理效率和管理安全性。
軌跡回放功能作為室內(nèi)定位系統(tǒng)的一項重要功能，可以在電子地圖上重現(xiàn)監(jiān)控對象的歷史運(yùn)動狀態(tài)，為各種類型的分析管理提供一個直觀的可視化信息支持。常規(guī)的軌跡回放的實現(xiàn)都是通過系統(tǒng)軟件每隔段時間記錄監(jiān)控對象的位置坐標(biāo)，然后將這些離散的坐標(biāo)點(diǎn)直接連接起來，實現(xiàn)軌跡回放功能。然而點(diǎn)點(diǎn)相連，在實際應(yīng)用中，障礙物重重，如果單一只靠點(diǎn)對點(diǎn)連線，極易發(fā)生軌跡穿墻現(xiàn)象，不僅視覺效果差，而且描繪出得軌跡也不合乎常理且極其不科學(xué)，給分析管理者帶來明顯的錯誤示范，嚴(yán)重影響安防監(jiān)控管理的效率。
A*算法即A* (A-Star)算法，其是一種靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路最有效的方法。
公式表示為€(11)=8(11)偉(11)，其中€(11)是從初始點(diǎn)經(jīng)由節(jié)點(diǎn)η到目標(biāo)點(diǎn)的估價函數(shù)，g(n)是在狀態(tài)空間中從初始節(jié)點(diǎn)到η節(jié)點(diǎn)的實際代價，h(n)是從η到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最佳路徑的估計代價。
Α*算法保證找到最短路徑(最優(yōu)解的)條件，關(guān)鍵在于估價函數(shù)h (η)的選取，估價值h(n)<= η到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離實際值，這種情況下，搜索的點(diǎn)數(shù)多，搜索范圍大，效率低，但能得到最優(yōu)解。如果估價值〉實際值，搜索的點(diǎn)數(shù)少，搜索范圍小，效率高，但不能保證得到最優(yōu)解
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，其大幅度提升了軌跡回放的性能，且具有顯著的軌跡路徑最優(yōu)選擇及智能避障功能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，包括以下步驟51將室內(nèi)的CAD地圖導(dǎo)入室內(nèi)定位系統(tǒng)的監(jiān)控中心；52監(jiān)控中心自動獲取導(dǎo)入的當(dāng)前地圖的邊界、比例尺和障礙物的坐標(biāo)；53監(jiān)控中心標(biāo)識識別障礙物，并將當(dāng)前地圖區(qū)域柵格化，并對地圖的規(guī)格布景色優(yōu)化；S4:監(jiān)控中心通過通訊網(wǎng)絡(luò)記錄、存儲定位對象攜帶的電子標(biāo)簽移動的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)；55監(jiān)控中心采用A*算法優(yōu)化記錄的軌跡數(shù)據(jù)，記錄最優(yōu)的避障軌跡數(shù)據(jù)；56監(jiān)控中心按照優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡點(diǎn)和軌跡線的繪制。
較佳地，所述步驟S3進(jìn)一步包括監(jiān)控中心自動分析當(dāng)前地圖場景，并對地圖室內(nèi)場景進(jìn)行柵格化，對障礙物的坐標(biāo)做特別標(biāo)識；柵格化時，對于障礙物占地面積不足滿格的，監(jiān)控中心默認(rèn)為滿格； 為避免柵格化障礙物占有面積與其實際面積產(chǎn)生的誤差，在系統(tǒng)對地圖進(jìn)行柵格化后，若有明顯不合理，系統(tǒng)也支持人工手動調(diào)整，以實現(xiàn)對地圖規(guī)格布景的優(yōu)化。
較佳地，所述步驟S4進(jìn)一步包括監(jiān)控中心每隔一段時間會記錄一次定位對象攜帶的電子標(biāo)簽在電子地圖上的位置坐標(biāo)；記錄的間隔時間，用戶可以根據(jù)實際需要自行配置，一般以秒為單位。
較佳地，所述步驟S5進(jìn)一步包括A*算法本身是通過對節(jié)點(diǎn)間距離的估價，選出最優(yōu)路徑。即在初始節(jié)點(diǎn)時，算法分別向該節(jié)點(diǎn)的上、下、左、右四個方向同時進(jìn)行逐步搜索，分別計算出不同方向到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，算法本身的篩選算法，會逐步比較得出最佳方向，從而形成最佳路徑選擇；監(jiān)控中心結(jié)合該算法，在兩兩節(jié)點(diǎn)間選擇路徑時，會將室內(nèi)的障礙物節(jié)點(diǎn)默認(rèn)設(shè)置為死節(jié)點(diǎn)，則在選擇路徑時，優(yōu)先判斷當(dāng)前方向是否為死節(jié)點(diǎn)，若是則會自動避開這些障礙物，反之，則會根據(jù)最短距離的計算，選擇得出一個既合理又科學(xué)的路徑回放軌跡。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下第一，本發(fā)明大幅度提升了軌跡回放的性能，且具有顯著的軌跡路徑最優(yōu)選擇及智能避障功能。
第二，本發(fā)明應(yīng)用方便，準(zhǔn)確度高，實用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)定位系統(tǒng)中， 如醫(yī)院的嬰兒防盜系統(tǒng)和精神病人照看系統(tǒng)等。


圖1為本發(fā)明具體實施例一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法的流程圖；圖2為本發(fā)明具體實施例室內(nèi)定位系統(tǒng)中CAD地圖柵格化與軌跡回放避障功能架構(gòu)圖；圖3為未經(jīng)優(yōu)化的軌跡回放示意圖；圖4為使用本發(fā)明具體實施例一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法后的軌跡回放示意圖。
具體實施方式
下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。 實施例
室內(nèi)定位系統(tǒng)主要由三部分組成，即通訊網(wǎng)絡(luò)(如Zigbee、GPS、WIFI等)、定位對象(人或物)攜帶的電子標(biāo)簽和監(jiān)控中心。室內(nèi)定位系統(tǒng)的工作原理是定位對象隨身攜帶的電子標(biāo)簽，通過定位系統(tǒng)模塊獲取其定位信息，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)接收到的電子標(biāo)簽的定位信息，將各個定位對象的運(yùn)行軌跡以符號化的形式顯示在電子地圖上。通訊網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)監(jiān)控中心和移動定位對象之間的數(shù)據(jù)的傳輸，是系統(tǒng)的傳輸裝置；電子標(biāo)簽是室內(nèi)定位系統(tǒng)的重要組成部分，它相當(dāng)于整個系統(tǒng)的“傳感器”，由定位對象隨身攜帶；監(jiān)控中心是整個定位系統(tǒng)的通信樞紐和業(yè)務(wù)展示核心，負(fù)責(zé)接收電子標(biāo)簽的定位信息數(shù)據(jù)和下發(fā)控制指令，同時負(fù)責(zé)存儲標(biāo)簽數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)控制命令，為客戶端的實時監(jiān)控和歷史回放數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)保障。
如圖1，一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，包括以下步驟 Sl 將室內(nèi)的CAD地圖導(dǎo)入室內(nèi)定位系統(tǒng)的監(jiān)控中心。
S2 監(jiān)控中心自動獲取導(dǎo)入的當(dāng)前地圖的邊界、比例尺和障礙物的坐標(biāo)。
S3 監(jiān)控中心標(biāo)識識別障礙物，并將當(dāng)前地圖區(qū)域柵格化，并對地圖的規(guī)格布景色優(yōu)化。
S4:監(jiān)控中心通過通訊網(wǎng)絡(luò)記錄、存儲定位對象攜帶的電子標(biāo)簽移動的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
S5 監(jiān)控中心采用A*算法優(yōu)化記錄的軌跡數(shù)據(jù)，記錄最優(yōu)的避障軌跡數(shù)據(jù)。
S6 監(jiān)控中心按照優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡點(diǎn)和軌跡線的繪制。
其中，所述步驟S3進(jìn)一步包括監(jiān)控中心自動分析當(dāng)前地圖場景，并對地圖室內(nèi)場景進(jìn)行柵格化，對障礙物的坐標(biāo)做特別標(biāo)識；柵格化時，對于障礙物占地面積不足滿格的，監(jiān)控中心默認(rèn)為滿格； 為避免柵格化障礙物占有面積與其實際面積產(chǎn)生的誤差，在系統(tǒng)對地圖進(jìn)行柵格化后，若有明顯不合理，系統(tǒng)也支持人工手動調(diào)整，以實現(xiàn)對地圖規(guī)格布景的優(yōu)化。
如監(jiān)控中心默認(rèn)某障礙物為全封閉狀態(tài)，理論上，監(jiān)控對象無法正常通過，但在實際應(yīng)用中，該障礙物又恰恰有缺口，可以通過，則可以人工對障礙物進(jìn)行調(diào)整操作。
其中，所述步驟S4進(jìn)一步包括監(jiān)控中心每隔一段時間會記錄一次定位對象攜帶的電子標(biāo)簽在電子地圖上的位置坐標(biāo)；記錄的間隔時間，用戶可以根據(jù)實際需要自行配置，一般以秒為單位。
其中，所述步驟S5進(jìn)一步包括軌跡數(shù)據(jù)優(yōu)化主要是以啟發(fā)式搜索算法中的A*算法為基礎(chǔ)，對記錄的兩兩軌跡坐標(biāo)點(diǎn)間進(jìn)行最優(yōu)最短路徑搜索。A*算法主要用于對定位目標(biāo)的移動軌跡回放，掌握定位目標(biāo)的實時情況和記錄，提高對定位目標(biāo)的管理和監(jiān)督，防止突發(fā)情況的發(fā)生，如資產(chǎn)設(shè)備遭到偷竊、人員區(qū)域報警等事件發(fā)生。同時，實現(xiàn)基于A*算法的智能避障功能，系統(tǒng)可自動識別矢量地圖障礙物標(biāo)識，改進(jìn)移動節(jié)點(diǎn)運(yùn)動軌跡，使軌跡可以避開障礙物(如墻壁、家具等) 表現(xiàn)得更加真實。該算法在室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法中的具體實現(xiàn)方式如下A*算法本身是通過對節(jié)點(diǎn)間距離的估價，選出最優(yōu)路徑。即在初始節(jié)點(diǎn)時，算法分別向該節(jié)點(diǎn)的上、下、左、右四個方向同時進(jìn)行逐步搜索，分別計算出不同方向到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，算法本身的篩選算法，會逐步比較得出最佳方向，從而形成最佳路徑選擇；監(jiān)控中心結(jié)合該算法，在兩兩節(jié)點(diǎn)間選擇路徑時，會將室內(nèi)的障礙物節(jié)點(diǎn)默認(rèn)設(shè)置為死節(jié)點(diǎn)，則在選擇路徑時，優(yōu)先判斷當(dāng)前方向是否為死節(jié)點(diǎn)，若是則會自動避開這些障礙物，反之，則會根據(jù)最短距離的計算，選擇得出一個既合理又科學(xué)的路徑回放軌跡。
其中，步驟S6進(jìn)一步包括監(jiān)控中心按照優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡點(diǎn)和軌跡線的繪制后，將經(jīng)過優(yōu)化的軌跡路徑顯示出來。用戶可以在監(jiān)控中心，通過選擇需要監(jiān)控的對象姓名、起始時間等，將其移動軌跡在CAD電子地圖上加以重現(xiàn)，進(jìn)行動態(tài)回放。室內(nèi)定位系統(tǒng)中CAD地圖柵格化與軌跡回放避障功能架構(gòu)圖見圖2。
本實施例中所述優(yōu)化方法應(yīng)用方便，準(zhǔn)確度高，實用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)定位系統(tǒng)中，如醫(yī)院的嬰兒防盜系統(tǒng)和精神病人照看系統(tǒng)等。未經(jīng)優(yōu)化的軌跡回放示意圖見圖3 (黑色橫向條狀物為障礙物)，由該圖可以明顯看出未采用本發(fā)明的優(yōu)化算法的回放的軌跡，較容易發(fā)生軌跡穿墻現(xiàn)象，真實性、實用性很低。優(yōu)化后的軌跡回放示意圖見圖4 (黑色橫向條狀物為障礙物)，經(jīng)過本實施例所述優(yōu)化方法優(yōu)化后的軌跡路徑避免了軌跡穿墻現(xiàn)象，可以明顯看出監(jiān)控的定位對象行走的軌跡，畫面更真實合理、準(zhǔn)確度更高。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下第一，本發(fā)明大幅度提升了軌跡回放的性能，且具有顯著的軌跡路徑最優(yōu)選擇及智能避障功能。
第二，本發(fā)明應(yīng)用方便，準(zhǔn)確度高，實用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)定位系統(tǒng)中， 如醫(yī)院的嬰兒防盜系統(tǒng)和精神病人照看系統(tǒng)等。
本發(fā)明優(yōu)選實施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟s1將室內(nèi)的CAD地圖導(dǎo)入室內(nèi)定位系統(tǒng)的監(jiān)控中心；s2監(jiān)控中心自動獲取導(dǎo)入的當(dāng)前地圖的邊界、比例尺和障礙物的坐標(biāo)；s3監(jiān)控中心標(biāo)識識別障礙物，并將當(dāng)前地圖區(qū)域柵格化，并對地圖的規(guī)格布景色優(yōu)化；S4:監(jiān)控中心通過通訊網(wǎng)絡(luò)記錄、存儲定位對象攜帶的電子標(biāo)簽移動的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)；s5監(jiān)控中心采用A*算法優(yōu)化記錄的軌跡數(shù)據(jù)，記錄最優(yōu)的避障軌跡數(shù)據(jù)；s6監(jiān)控中心按照優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡點(diǎn)和軌跡線的繪制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)一步包括監(jiān)控中心自動分析當(dāng)前地圖場景，并對地圖室內(nèi)場景進(jìn)行柵格化，對障礙物的坐標(biāo)做特別標(biāo)識；柵格化時，對于障礙物占地面積不足滿格的，監(jiān)控中心默認(rèn)為滿格； 為避免柵格化障礙物占有面積與其實際面積產(chǎn)生的誤差，在系統(tǒng)對地圖進(jìn)行柵格化后，若有明顯不合理，系統(tǒng)也支持人工手動調(diào)整，以實現(xiàn)對地圖規(guī)格布景的優(yōu)化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S4進(jìn)一步包括監(jiān)控中心每隔一段時間會記錄一次定位對象攜帶的電子標(biāo)簽在電子地圖上的位置坐標(biāo)；記錄的間隔時間，用戶可以根據(jù)實際需要自行配置，一般以秒為單位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S5進(jìn)一步包括A*算法本身是通過對節(jié)點(diǎn)間距離的估價，選出最優(yōu)路徑；即在初始節(jié)點(diǎn)時，算法分別向該節(jié)點(diǎn)的上、下、左、右四個方向同時進(jìn)行逐步搜索，分別計算出不同方向到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離，算法本身的篩選算法，會逐步比較得出最佳方向，從而形成最佳路徑選擇；監(jiān)控中心結(jié)合該算法，在兩兩節(jié)點(diǎn)間選擇路徑時，會將室內(nèi)的障礙物節(jié)點(diǎn)默認(rèn)設(shè)置為死節(jié)點(diǎn)，則在選擇路徑時，優(yōu)先判斷當(dāng)前方向是否為死節(jié)點(diǎn)，若是則會自動避開這些障礙物，反之，則會根據(jù)最短距離的計算，選擇得出一個既合理又科學(xué)的路徑回放軌跡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種室內(nèi)定位系統(tǒng)中軌跡回放功能的優(yōu)化方法，包括以下步驟S1將室內(nèi)的CAD地圖導(dǎo)入室內(nèi)定位系統(tǒng)的監(jiān)控中心；S2監(jiān)控中心自動獲取導(dǎo)入的當(dāng)前地圖的邊界、比例尺和障礙物的坐標(biāo)；S3監(jiān)控中心標(biāo)識識別障礙物，并將當(dāng)前地圖區(qū)域柵格化，并對地圖的規(guī)格布景色優(yōu)化；S4監(jiān)控中心通過通訊網(wǎng)絡(luò)記錄、存儲定位對象攜帶的電子標(biāo)簽移動的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)；S5監(jiān)控中心采用A*算法優(yōu)化記錄的軌跡數(shù)據(jù)，記錄最優(yōu)的避障軌跡數(shù)據(jù)；S6監(jiān)控中心按照優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡點(diǎn)和軌跡線的繪制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明大幅度提升了軌跡回放的性能，且具有顯著的軌跡路徑最優(yōu)選擇及智能避障功能。
文檔編號G01C21/32GK102521328SQ201110400719
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者李志 申請人:上海京頤信息科技有限公司