基于在线群智感知的即插即用室内导航技术研究

Accurate indoor navigation can not only provide for the customers good location-based services, but also serves as the catalyzer for stimulating economic growth. It’s an important way to implement the strategy of “Internet plus” and expand the space of network economy. However, due to the high cost for constructing floor plan, low navigation flexibility, and so on, existing indoor navigation systems can hardly apply widely in reality. This project studies the problem of online crowd sensing for plug-and-play indoor navigation. Without knowing the floor plan, by using the commodity off-the shelf (COTS) mobile devices of participants for online crowd-sensing, we exploit data fusion techniques for multi-source sensory data to build weighted and directed network topology. With the network topology as a global reference frame, by analyzing the distribution of online participants, we propose zero time-delay and time-delay tolerated plug-and-play indoor navigation systems. Also we analyze the impact of participant distribution on network topology construction and navigation performance, and apply the constructed network topology for indoor localization and floor plan construction. The major merits are its flexibility and low cost, with a temptation of providing a new solution for light-weight visual indoor navigation service, prompting the large-scale usage of indoor navigation and the development of location-based service. The important theoretical and real values are obvious.

精准的室内导航不仅给顾客带来全方位的基于位置的服务，更成为刺激企业经济增长的催化剂，是实施我国“互联网+”战略、扩充网络经济空间的一个重要载体。然而，当前的室内导航系统，受室内地图采集成本高、导航灵活性低等因素制约，难以真正进入大众视野。本项目拟研究基于在线群智感知的即插即用可视化室内导航技术。在室内平面图未知条件下，借助在线群智感知参与者的商用现货移动设备，通过对其感知的多源数据进行融合，生成加权、有向网络拓扑。以此拓扑为全局参照框架，分别设计无时延和容时延的即插即用可视化室内导航系统。分析参与者分布特征对拓扑构建及导航性能的影响，研究基于网络拓扑的室内定位与室内平面图构建等应用。本项目具备高度灵活性和低成本等优点，力图为轻量级、可视化室内导航服务提供新的解决方案，促进室内导航的大规模应用，推动基于位置服务的不断发展，其重要的理论与现实意义不言而喻。

室内定位与数字化地图是当前主流室内导航技术的基本要素，也是移动计算领域的热门研究方向之一。然而，由于室内地图资源的严重贫乏和高维护成本，以及定位技术的低精度和高延迟，室内导航这一“最后一公里”问题并未得到有效解决，精准的室内导航服务依然是商家和用户的需求痛点。.位置锁定、路径计算与导航跟踪，是室内导航的基本功能。传统的室内导航技术是在室内平面地图上进行用户定位与导航跟踪，但室内地图通常难以获取，或成本过于高昂，使室内导航系统难以大规模应用。换个角度看，导航路径本质上是由一些点和边组成的拓扑图，图的起点和终点代表用户的当前位置与目标位置，而其中的关键点则提示用户需要在此改变行走模式（如左/右转、上/下楼等）。只要导航系统能实时提示用户在关键点处改变行走模式，导航用户就能成功到达目的地而不会偏离导航路径。如果能寻找到一种拓扑，使得拓扑中的每个点都对应于室内空间中的一个区域，那么导航功能中的位置锁定、路径计算与跟踪服务都可以在该拓扑中进行。本项目旨在利用室内活动用户的多源感知信息（如可见光、WiFi等信号），采取数据融合技术，构建一个加权、有向的全局网络拓扑，以此作为室内导航的全局参照框架，为用户提供室内导航服务。本项目以构建虚拟拓扑为全局参照框架，将用户所处的物理空间（即室内步行空间）映射至虚拟的信息空间，从而把物理空间中的用户定位、导航跟踪等问题转化为信息空间中的数据匹配问题，彻底摆脱对室内地图的依赖。