一种用于校区内的复合式导航方法与流程

本发明涉及定位导航技术领域，特别是涉及一种校区实时导航系统。

背景技术：

当前很多大学的校区只有简易标识的校园地图，没有能够体现校园特色的地图，如果需要为某个具体的范围区域量身定制一份标记各个地点的特色地图，利用当前的导航系统技术所存在的最核心的问题如下：

当前存在的导航系统给出的导航路线不是最短路的问题

给出的导航路线存在某些路段实际是不能通行的问题；

对于某个具体的范围区域内的很多地点不能提供导航的问题；

不能提供在某个具体的范围区域的组团区内导航的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种用于校区内的复合式导航方法，利用SPFA最短路径算法，针对天津大学北洋园校区内的道路、建筑给出相应的导航路径并根据定位进行实时导航。

本发明的一种用于校区内的复合式导航方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、在整个校园范围内针对校园内部的道路以及建筑进行取点，记录对应的描述信息以及经纬度坐标，组成点集V；建立点集V中的点与点之间的连通关系；将每对两两可达的点之间建立表示连通的一条边，组成边集E，建立点与点之间的连通关系拓扑图；

步骤2、通过导航定位技术获取当前位置的经纬坐标，在校园中定位当前位置；

步骤3、初始化设置dis[S]＝0，dis[i]＝无穷大，将源点S加入队列，并在队列中进行标记，运用最短路径SPFA算法，得到起点到终点的导航路径，重复进行以下操作，队列为空时算法结束，算法具体包括：

(1)、从队首取出一个结点u，将u标记为不在队列中，遍历所有和u直接相连的结点；

(2)、对于每个和u直接相连的结点v，若满足dis[v]>dis[u]+w(u,v)，则更新dis[v]的值，令dis[v]＝dis[u]+w(u,v)，即对于结点v进行松弛操作。

(3)、若对于dis[v]进行了更新，则检查v的标记，假如点v不在队列中，则将点v的标记更新为在队列中，并将点v加入队尾；

步骤4、将结果显示在地图之上；

步骤5、根据定位定时刷新，判断刷新结果是否偏离规划好的路线，若发生偏离则重新规划。

所述取点对应组团位置，以支持组团内的导航。

与现有技术相比，本发明为学校量身定制，可以精准的提供最短路径，所有提供的路径，都可以通行，校区内所有地点都可以给出精准的导航路径，并且可以实现组团区内的导航。

附图说明

图1为本发明与现有技术的路径准确性对比图，左边为本发明导航算法路径，右边为现有导航算法路径；

图2为本发明与现有技术的组团区内导航导航情况对比图；

图3为本发明全局地图示意图；

图4为本发明的整体流程示意图。

具体实施方式

求单源最短路的SPFA算法的全称是：Shortest Path Faster Algorithm，是西南交通大学段凡丁于1994年发表的。使用SPFA算法，解决给定的图存在负权边的问题。

本发明是利用SPFA算法，根据天津大学北洋园校区的建筑和路况信息，抽象出图模型，设置节点和边，求得最短路径。

以下结合附图对本发明的方案进行详细说明。

如图4所示，为本发明的校园导航方法整体流程示意图。

步骤1、取点：针对校园内部的道路以及建筑，按照地形的复杂程度，每隔10-50米取一个点，记录对应的描述信息以及经纬度坐标，组成点集V。

步骤2、建边：建立点集V中的点与点之间的连通关系；将每对两两可达的点之间建立表示连通的一条边，组成边集E

E＝{(v_i,v_j)|v_i,v_j∈V}

步骤3、建图：根据获取的边集和点集信息，针对整个校园建立一个无向拓扑图。

步骤4、由定位系统定位到用户当前位置，获取当前所在位置的经纬坐标，根据该经纬坐标，在半径为50米的圆形区域寻找点集中与当前位置最接近的点；

步骤5、使用SPFA最短路径算法寻找最短路径。

算法原理：记源点为S，源点S到达点i的路径记为dis[i]，源点S到达点i的最短路径记作dis[S]，初始时，除了dis[S]，其他dis[i]皆为未知，将dis[i]初始化为无穷大，特别的将dis[S]初始化为0。W(i,j)表示从i点到j点的权值，即根据经纬坐标计算出的距离。算法的目的是在运行过程中，通过迭代不断减小dis[]的数值，直至该数组中保存的数值减小为到达该点的实际最短路径的大小。

算法流程：初始化设置dis[S]＝0，dis[i]＝无穷大，将源点S加入队列，并在队列中进行标记。重复进行以下操作，队列为空时算法结束：

(1)、从队首取出一个结点u，将u标记为不在队列中，遍历所有和u直接相连的结点；

(2)、对于每个和u直接相连的结点v，若满足dis[v]>dis[u]+w(u,v)，则更新dis[v]的值，令dis[v]＝dis[u]+w(u,v)，即对于结点v进行松弛操作。

(3)、若对于dis[v]进行了更新，则检查v的标记，假如点v不在队列中，则将点v的标记更新为在队列中，并将点v加入队尾；

步骤6、根据定位定时刷新，判断刷新结果是否偏离规划好的路线，若发生偏离则重新规划。

所得得到的导航地图分成三个层级，每个层级分别由16块，256块，1024块图片构成整张地图；对地图进行缩放时，进入不同层级，显示图片。使用图层覆盖技术，加快页面中图片的加载速度。使用redis缓存，加快数据的加载速度。

天津大学北洋园校区导航系统可以实现校园内的精准导航，相比现有的地图导航，更加的准确。现有导航提供的路径并不是最近的路径，而且对于校园内部的情况不够了解，提供的许多路径实际上是不能通行，许多学校内的地点不可以选为终点，即输入许多学校内的地点是找不到导航路径的，天津大学北洋园校区，由书院制组团构成，现有导航系统是不支持组团内的导航的，而天津大学北洋园校区导航系统为学校量身定制，可以精准的提供最短路径，所有提供的路径，都可以通行，天津大学北洋园校区内所有地点都可以给出精准的导航路径，并且可以实现组团区内的导航。相比现有的导航系统，天津大学北洋园校区导航系统为天津大学北洋园校区，量身定制了新的地图，更能体现天津大学120年悠久的历史文化。