本發(fā)明屬于導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種基于SuperMap的應(yīng)急逃生導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)：

隨著地上空間資源緊張形式的加劇，使得地下空間開(kāi)發(fā)變得越來(lái)越普遍，地下空間的布局規(guī)劃等也變得越來(lái)越復(fù)雜。由于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)工藝、設(shè)計(jì)材料、地下空間人類活動(dòng)以及自然災(zāi)害等因素的影響，地下空間難免會(huì)發(fā)生一些緊急事件，在非緊急情況下，由于地下空間的復(fù)雜性，人們對(duì)地下環(huán)境難以短時(shí)間了解，也使人們對(duì)陌生地下空間位置導(dǎo)航的需求逐漸增強(qiáng)。

對(duì)于地下空間人員的定位與逃生技術(shù)在國(guó)內(nèi)外研究較早，最早研究的地下環(huán)境是煤礦，相關(guān)的定位技術(shù)與逃生導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。隨著其他類型地下空間的開(kāi)發(fā)，相關(guān)技術(shù)應(yīng)用也逐漸擴(kuò)展到其他非礦井的地下空間中。

但是在當(dāng)前各類定位與逃生導(dǎo)航技術(shù)中，只有管理系統(tǒng)才能看到地下人員的實(shí)時(shí)位置，而地下人員只能憑借經(jīng)驗(yàn)或者建筑標(biāo)識(shí)確定自身位置，以及在對(duì)人員逃生的指引中，只是物理上的對(duì)固定逃生線路的引導(dǎo)，如：安全指示牌、安全燈光等建筑設(shè)施或物理學(xué)信號(hào)的引導(dǎo)，逃生人員無(wú)法獲知整個(gè)地下的情況。目前還沒(méi)有相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有GPS數(shù)據(jù)的前提下，實(shí)現(xiàn)地下人員對(duì)自身實(shí)時(shí)位置、逃生線路的可視化，以及人員逃生過(guò)程中導(dǎo)航線路轉(zhuǎn)向提示技術(shù)以及通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)逃生導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于SuperMap的應(yīng)急逃生導(dǎo)航方法，設(shè)計(jì)合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于SuperMap的應(yīng)急逃生導(dǎo)航方法，包括如下步驟：

步驟1：使用Supermap提供的移動(dòng)終開(kāi)發(fā)工具Supermap iMobile for Android與Android開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)可顯示地下人員實(shí)時(shí)位置、實(shí)時(shí)導(dǎo)航線路與語(yǔ)音播報(bào)的基于Android系統(tǒng)的移動(dòng)終端；

步驟2：使用Supermap提供的地圖繪制與分析工具Supermap iDesktop 8C繪制地下地圖，并根據(jù)地圖進(jìn)行配準(zhǔn)和路徑分析，經(jīng)過(guò)多次網(wǎng)絡(luò)分析，將地圖導(dǎo)入到步驟1設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端；

步驟3：將地下人員實(shí)際地下位置數(shù)據(jù)和逃生線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成SuperMap地圖中可顯示的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并將坐標(biāo)數(shù)據(jù)添加到移動(dòng)終端的地圖中；

步驟4：移動(dòng)終端對(duì)逃生線路進(jìn)行處理，根據(jù)人員朝向和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，設(shè)定轉(zhuǎn)向提示及轉(zhuǎn)向預(yù)告數(shù)據(jù)；

步驟5：移動(dòng)終端將含有轉(zhuǎn)向提示信息的逃生導(dǎo)航線路轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)短的語(yǔ)音播報(bào)文本，進(jìn)行語(yǔ)音導(dǎo)航。

優(yōu)選地，所述移動(dòng)終端包括SuperMap地圖顯示模塊、當(dāng)前位置險(xiǎn)情顯示模塊、導(dǎo)航轉(zhuǎn)向模塊、線路導(dǎo)引模塊以及導(dǎo)航語(yǔ)音播報(bào)模塊。

優(yōu)選地，在步驟2中，具體包括如下步驟：

步驟2.1：將地下空間真實(shí)地理圖導(dǎo)入到Supermap iDesktop中；

步驟2.2：進(jìn)行去燥、配準(zhǔn)、設(shè)置比例尺；

步驟2.3：經(jīng)過(guò)拓?fù)錁?gòu)網(wǎng)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集；

步驟2.4：經(jīng)過(guò)各種數(shù)據(jù)集分析，確定線路網(wǎng)絡(luò)的連通性，并判斷是否符合后續(xù)操作要求；

若：判斷結(jié)果是符合后續(xù)操作要求，則執(zhí)行步驟2.5；

或判斷結(jié)果是不符合后續(xù)操作要求，則執(zhí)行步驟2.3；

步驟2.5：成功生成正確的地下空間地圖數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述位置數(shù)據(jù)為地圖中的坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)，逃生線路數(shù)據(jù)為有序的坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)序列。

根據(jù)人員當(dāng)前朝向和當(dāng)前運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立人員轉(zhuǎn)向模型，用來(lái)測(cè)算人員當(dāng)前的轉(zhuǎn)向，最終生成轉(zhuǎn)向提示文本數(shù)據(jù)。

語(yǔ)音播報(bào)的文本數(shù)據(jù)來(lái)源于步驟4中的文本數(shù)據(jù)，步驟5根據(jù)當(dāng)前人員地理位置和轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)，建立符合人體感官需要的語(yǔ)音文本，繼而使用第三方語(yǔ)音引擎——科大訊飛播報(bào)給地下人員，進(jìn)行路徑導(dǎo)航。

本發(fā)明所帶來(lái)的有益技術(shù)效果：

地下人員通過(guò)移動(dòng)終端實(shí)時(shí)掌握自身位置，并且導(dǎo)航線路語(yǔ)音播報(bào)清晰、轉(zhuǎn)向提示準(zhǔn)確，能夠滿足應(yīng)急情況下的人員逃生自救需求。

本發(fā)明主要應(yīng)用在以下情景中：

1、地下人員對(duì)初到某地下環(huán)境中，對(duì)周圍環(huán)境陌生；

2、地下人員進(jìn)入一個(gè)陌生環(huán)境需要進(jìn)行路勁導(dǎo)引或者需求最短路徑時(shí)；

3、地下險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，人員需要快速逃生，但卻缺少正確、有效導(dǎo)引時(shí)。

附圖說(shuō)明

圖1為基于Supermap的地下空間應(yīng)急逃生導(dǎo)航系統(tǒng)整體架構(gòu)圖。

圖2為地下空間地圖繪制方法流程圖。

圖3為使用SuperMap iDesktop 8C繪制的地下空間地圖。

圖4為移動(dòng)終端的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為定位點(diǎn)與坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。

圖6為人員移動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

本發(fā)明在對(duì)已有地下人員定位與傳統(tǒng)逃生自救導(dǎo)航系統(tǒng)研究學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地下人員定位的自主性可視化，并創(chuàng)造性地將針對(duì)每位地下人員的逃生線路以語(yǔ)音的形式播報(bào)給地下人員，指引地下人員在緊急時(shí)刻完成逃生過(guò)程。整體架構(gòu)如圖1所示。

基于整個(gè)架構(gòu)，本發(fā)明的主要應(yīng)用技術(shù)包括了：(1)繪制地下空間地圖；(2)地下人員可攜帶的移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)；(3)地下人員定位信息、應(yīng)急逃生線路的可視化；(4)應(yīng)急逃生線路轉(zhuǎn)向模型設(shè)計(jì)；(5)逃生導(dǎo)航中語(yǔ)音播報(bào)文本設(shè)計(jì)。

繪制地下空間地圖：精確的地下空間電子地圖數(shù)據(jù)是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。本發(fā)明中使用的地下空間地圖數(shù)據(jù)是通過(guò)SuperMap iDesktop地圖繪制工具，進(jìn)行配準(zhǔn)等一系列工序設(shè)計(jì)完成的，具體繪制流程如圖2所示。由圖2可知，本發(fā)明在生成準(zhǔn)確的地圖數(shù)據(jù)之前，要經(jīng)過(guò)反復(fù)的拓?fù)渑c網(wǎng)絡(luò)分析，以確保后續(xù)工作是在地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)備基礎(chǔ)上開(kāi)展的。從而保證人員定位準(zhǔn)確且符合實(shí)際，保證線路數(shù)據(jù)正確顯示。地下地圖繪制實(shí)例如圖3。

地下人員可攜帶的移動(dòng)端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：地下地圖繪制模塊，可以將地下空間的實(shí)際地理地圖轉(zhuǎn)化成可以用計(jì)算機(jī)處理的地圖數(shù)據(jù)，如坐標(biāo)系中的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)(x,y)、比例尺等數(shù)據(jù)。針對(duì)地圖數(shù)據(jù)的顯示、后期人員定位顯示、導(dǎo)航線路數(shù)據(jù)的可視，本發(fā)明需要設(shè)計(jì)人員攜帶設(shè)備中的移動(dòng)端系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要模塊組成如圖4所示。

地下人員定位、應(yīng)急逃生線路可視化：在實(shí)際礦井中對(duì)人員的定位技術(shù)，是基于傳感設(shè)備進(jìn)行人員位置識(shí)別的，本發(fā)明中沒(méi)有對(duì)定位技術(shù)進(jìn)行發(fā)明，而是對(duì)原有的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行了一次轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的地圖可識(shí)別的坐標(biāo)點(diǎn)。如圖5所示。通過(guò)此對(duì)應(yīng)關(guān)系，便可將人員的位置直接標(biāo)注到移動(dòng)端的地圖中。由于服務(wù)器端生成的人員線路為坐標(biāo)點(diǎn)序列，則同樣可以經(jīng)過(guò)兩兩坐標(biāo)點(diǎn)順序連線的方式，繪制到地圖中，從而實(shí)現(xiàn)了地下人員對(duì)自身位置的可視與逃生線路的可視化。

應(yīng)急逃生線路轉(zhuǎn)向模型設(shè)計(jì)：服務(wù)器端根據(jù)人員位置和狀態(tài)生成特定的逃生線路之后(具體生成算法不是本發(fā)明的重點(diǎn))，便可以開(kāi)展轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)了。由于逃生線路是坐標(biāo)點(diǎn)序列，所以，根據(jù)Supermap地圖提供的坐標(biāo)系特點(diǎn)，本發(fā)明采用如下模型，確定人員應(yīng)急逃生中的轉(zhuǎn)向問(wèn)題。

首先限定：

由于地下空間面積小，對(duì)于地球球面可以忽略不計(jì)，所以線路中的點(diǎn)可以視為在同一平面內(nèi)；

整個(gè)地下空間中深度可以忽略不計(jì)；

各種電子儀器設(shè)備等對(duì)地磁影響忽略不計(jì)；

默認(rèn)手機(jī)移動(dòng)端朝向與人員朝向一致；

模型設(shè)計(jì)中主要涉及的方向問(wèn)題包括：地下人員朝向判斷、人員移動(dòng)方向設(shè)計(jì)。下面對(duì)人員朝向進(jìn)行建模。

人員朝向模型：設(shè)人員當(dāng)前位置點(diǎn)為A(Xa，Ya)，選取A點(diǎn)正北側(cè)點(diǎn)B(Xb，Yb)，其中Xa＝Xb且Ya＜Yb。

①取向量為地下空間的正北向，通過(guò)手機(jī)方位傳感器獲取方位角度α，即是當(dāng)前人員朝向；

②取人員朝向直線l_AC上一點(diǎn)C(Xc,Yc)

設(shè)直線l_AC的方程為:y＝k_AC*x+b (I)；

由方位角α分析可得

將A(Xa，Ya)，α帶入(I)(II)可得直線l_AC方程。

③根據(jù)方位角α，判斷C(Xc,Yc)位置，設(shè)Xc為符合要求的任意值，從而求出人員在地下的方向向量

人員移動(dòng)方向模型：設(shè)人員當(dāng)前位置點(diǎn)為A(Xa，Ya)，選取逃生線路中的下一位置點(diǎn)D(Xd，Yd)。取移動(dòng)方向向量下面確定人員轉(zhuǎn)向信息。

①由余弦定理，計(jì)算人員朝向和移動(dòng)方向的夾角

②根據(jù)β值和坐標(biāo)位置關(guān)系，最終確定人員轉(zhuǎn)向信息。

具體轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)相關(guān)角度圖如圖6所示。

逃生導(dǎo)航中語(yǔ)音播報(bào)文本設(shè)計(jì)：由于地下人員在緊急情況下對(duì)自身感官，具有一定的依賴度，所以，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)逃生線路可視的基礎(chǔ)上，利用聲音這一感官，將逃生信息播報(bào)給用戶，提高地下人員對(duì)本系統(tǒng)的信任度。本模塊設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱人體在緊急情況下獲取有效信息程度的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)音播報(bào)信息要在充分闡述逃生路徑的基礎(chǔ)上，還要做到精簡(jiǎn)。同時(shí)還要包含下一轉(zhuǎn)向點(diǎn)提示信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：本發(fā)明主要通過(guò)第三方地圖工具，實(shí)現(xiàn)無(wú)GPS數(shù)據(jù)的條件下，地下人員對(duì)自身位置、逃生線路的可視，以及在逃生導(dǎo)航過(guò)程中方向的真實(shí)準(zhǔn)確把握，提高地下人員在緊急情況下，高效的逃生自救。本發(fā)明基于SuperMap提供的繪圖工具SuperMap iDesktop 8C和SDK——SuperMap iMobile for Android以及科大訊飛提供的語(yǔ)音助手SDK，實(shí)現(xiàn)所需的地圖數(shù)據(jù)和導(dǎo)航的語(yǔ)音效果。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。