定位信息及导航信息传输给虚 拟现实显示系统3,以将定位信息及导航信息经过虚拟现实显示系统3展示给使用者。
[0022] 所述实时信息输出模块可包括一第一人称视角图像输出模块、一使用者室内定位 输出模块、一使用者行进路线跟踪模块及一定位信息手动修正模块。所述第一人称视角图 像输出模块用于以第一人称视角的方式实时输出室内使用者的相对位置及朝向位置信息； 所述使用者室内定位模块用于实时输出使用者在室内的精确位置信息;所述使用者行进路 线跟踪模块用于输出从开始起的行进路线信息;所述定位信息手动修正模块用于根据实际 场景输出定位信息进行手动修正的信息。针对普遍存在的长距离跟踪后的漂移问题，三维 模拟系统1可以采用消防人员自主校正的方法。当消防员进入到建筑内后，可根据三维场景 和定位信息采用人工交互的方式，在已知定位点通过手持设备等方式对传感器定位信息进 行校正。本实施例中，所述三维模拟系统1是使用Microsoft Visual Studio 2008软件，基 于Win32控制台和OpenSceneGraph技术进行开发。
[0023] 虚拟场景和现实场景的融合，需要将使用者的定位信息进行坐标变换，加入到三 维建筑信息。本实施例中，通过使用Microsoft Visual Studio 2008软件，基于Win32控制 台和OpenSceneGraph技术进行开发数据接口，将调用捷联惯导系统2采集信息并解析使用 者位置信息及姿态信息，接入到三维场景中，动态对使用者位置信息进行更新和显示。 [0024] 所述虚拟现实显示系统3用于对火场虚拟场景的显示和导航，具体的，所述虚拟现 实显示系统3可同时以第一人称视角的方式显示使用者的相对位置及朝向位置、使用者在 室内的精确位置以及使用者从开始起的行进路线，从而为使用者提供导航。所述虚拟现实 显示系统3可为腕式显示器或头戴式显示器，如眼镜/头盔显示器、手持显示设备等。进一 步，所述虚拟现实显示系统3为一头戴式虚拟现实显示系统3,从而以第一视角，根据使用者 位置信息在建筑三维场景进行行动和漫游显示，并保持使用者的行进目视方向一致，以实 现复杂火场条件下的增强虚拟现实。同时，在虚拟场景中显示建筑中关键结构如房间、安全 出口的位置信息，以及回放消防救援人员自身的路径记录。
[0025]本发明提供的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，将人员室内定位技术与虚拟 现实等技术相融合，建立建筑内火场导航系统，实现建筑火灾能见度低、环境复杂等救援条 件下的救援人员位置实时感知与疏散/撤离引导。同时，通过利用室内定位技术，实现火场 情况下消防人员位置定位、朝向探测等，并通过虚拟现实技术，在消防员随身携带的显示终 端显示消防人员建筑中自身所在位置、消防人员朝向、三维运动轨迹、建筑各类安全出口位 置等，进行火场导航。该基于虚拟现实技术的建筑内导航系统中位移信息不是由加速度积 分得出，而是用每一步位移叠加而成，计算量少，所以能实时输出；并且航向信息是根据陀 螺仪输出和电子罗盘输出做出的最优估计。
[0026]另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，这些依据本发明精神 所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
【主权项】
1. 一种基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，包括一三维模拟系统、一捷联惯导系统 及一虚拟现实显示系统;所述捷联惯导系统包括电子罗盘、陀螺仪、加速度计及气压计，用 于获取使用者的定位信息包括朝向信息及姿态信息;所述三维模拟系统用于对建筑结构及 场景进行三维建模，并对捷联惯导系统输入的定位信息进行坐标变换，将定位信息加入到 三维建模后的三维建筑信息中，然后将处理结果输出给虚拟现实显示系统显示给使用者； 所述虚拟现实显示系统接收三维模拟系统输出的处理结果，并显示给使用者，用于虚拟场 景的显不和导航。2. 如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，捷联惯导系 统测得相对惯性空间的加速度和角加速度及沿载体轴的分量，然后使用行人航迹推测算 法，对加速度和角加速度的分量进行计算，获得使用者的步数、步长及航向，并将使用者的 步数、步长及航向转换到地理坐标系内的分量。3. 如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，所述三维模拟系统包括 一三维建模模块、一定位信息接收模块，以及一实时信息输出模块，所述三维建模模块利用 建筑结构的真实信息进行三维建模;所述定位信息接收模块接收捷联惯导系统输出的定位 信息，并将定位信息处理后传输给实时信息输出模块;所述实时信息输出模块将解析后的 定位信息及导航信息传输给虚拟现实显示系统。4. 如权利要求3所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，所述定位信 息接收模块对使用者的朝向信息及姿态信息相关位置信息进行采集及解析，形成导航信 息，并将其传输给实时信息输出模块。5. 如权利要求3所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，所述实时信 息输出模块包括一第一人称视角图像输出模块、一使用者室内定位输出模块、一使用者行 进路线跟踪模块及一定位信息手动修正模块。6. 如权利要求5所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，第一人称视 角图像输出模块以第一人称视角的方式实时输出室内使用者的相对位置及朝向位置信息； 所述使用者室内定位模块实时输出使用者在室内的精确位置信息;所述使用者行进路线跟 踪模块输出从开始起的行进路线信息;所述定位信息手动修正模块根据实际场景输出定位 信息进行手动修正。7. 如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，所述虚拟现 实显示系统同时以第一人称视角的方式显示使用者的相对位置及朝向位置、使用者在室内 的精确位置，为使用者提供导航并记录使用者从开始起的行进路线。8. 如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，其特征在于，所述虚拟现 实显示系统为头戴式显示器。
【专利摘要】本发明涉及一种基于虚拟现实技术的建筑内导航系统，包括一三维模拟系统、一捷联惯导系统及一虚拟现实显示系统；所述捷联惯导系统包括电子罗盘、陀螺仪加速度计及气压计，用于获取使用者的定位信息包括朝向信息及姿态信息；所述三维模拟系统用于对建筑结构及场景进行三维建模，并对捷联惯导系统输入的定位信息进行坐标变换，将定位信息加入到三维建模后的三维建筑信息中，然后将处理结果输出给虚拟现实显示系统显示给使用者；所述虚拟现实显示系统接收三维模拟系统输出的处理结果，并显示给使用者，用于虚拟场景的显示和导航。
【IPC分类】G01C21/00
【公开号】CN105547285
【申请号】CN201610062981
【发明人】陈涛, 周钊, 魏蓓蓓
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月30日