【摘 要】
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室内路径查询作为智慧建筑、无人驾驶、应急消防等领域中实现引导智能体进行择路的重要问题之一,是人、车辆、机器人等智能体进行移动作业的基础。现如今人等智能体处于室内的时间较多,对室内路径的需求也愈加复杂和多样化,因此为各智能体查询出满足其多样化需求的路径是当前室内路径查询的重要问题之一。目前,室内查询系统的路径主要以某一类智能体的最短距离作为最优路径计算的主要标准,尚少考虑满足多个约束条件的路径查询;
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室内路径查询作为智慧建筑、无人驾驶、应急消防等领域中实现引导智能体进行择路的重要问题之一,是人、车辆、机器人等智能体进行移动作业的基础。现如今人等智能体处于室内的时间较多,对室内路径的需求也愈加复杂和多样化,因此为各智能体查询出满足其多样化需求的路径是当前室内路径查询的重要问题之一。目前,室内查询系统的路径主要以某一类智能体的最短距离作为最优路径计算的主要标准,尚少考虑满足多个约束条件的路径查询;室外路径查询发展的较为成熟,然而其路径查询方法大多基于拓扑路网。若室内路径查询也采用拓扑路网,将会导致查询出的路径出现路径穿墙、迂回等问题。作为建筑领域信息化的重要工具,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是建筑的数字化表达,包含着建筑的几何与语义信息,可为室内路径查询提供可靠的基础数据和良好的三维展示效果。因此,本文提出一种基于BIM混合路网的多约束室内路径查询方法。本论文针对日常中的任意智能体所面临的不同场景以及需要K条精准参考路径的特殊场景进行基于BIM混合路网的多约束室内路径查询方法研究。其中有关的路网部分,分别建立相应的三角面路网以及基于栅格的拓扑路网。三角面路网可以更好的拟合建筑的几何形状,从而查询不同场景下的可通行路径。基于拓扑的栅格路网可以更好的将建筑内的语义信息融合到K路径查询中,且经此路网的查询出的路径可以为处在特殊场景下的人们提供更加精准的路径。主要内容如下:(1)提出面向多场景约束的BIM路网构建与室内路径查询方法。该方法主要根据日常生活中具有不同移动能力的任意智能体所面临的多个场景,对最大攀爬坡度、最低可通行高度、最大攀爬高度以及最小可通行宽度的内切圆半径这四个参数进行不同限制,创建出多场景约束的实体高度场以及多场景约束的连续跨区域;而后生成简单多边形轮廓线以及室内三角面路网,构建出不同智能体所处场景下的三角面路网。然后提出了多场景约束的室内路径查询方法,为具有不同移动能力的智能体所面临的不同室内路网进行起点至终点的最短路径查询。最后,通过对扫地机器人的工作场景、残疾人士的活动场景以及车辆的驾驶场景这三种场景开展实验,研究证明所提出算法的合理性与可行性。(2)提出面向K最优约束的BIM路网构建与室内路径查询方法。该路径查询方法可为用户提供K条最优路径的选择。以室内消防场景为背景,本文将根据多种约束条件,即融合距离约束、消防设施数量约束、危险区域数量约束进行室内消防路径查询方法研究,最终为用户提供了三条路径,即最短路径、消防救援路径以及安全逃生路径。首先通过BIM技术对室内基于栅格的拓扑路网中的数据以及消防信息进行提取,搭建出消防综合路网数据,再通过设计函数,调节函数系数,确定多约束条件下的消防综合路网。然后通过扩散原理和Dijkstra算法生成满足多约束条件下的K条路径,为消防疏散提供更多人性化,个性化的路径选择。最后通过实验以及三维展示,验证了本方法的可行性与实用性。
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