【摘 要】
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在室内导航领域中,室内定位和路径规划方法是影响导航质量的关键因素,新一代信息技术的发展为室内导航的研究与应用增添了新的活力。其中建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）和增强现实（Augmented Reality,AR）技术凭借模型“所见即所得”和三维空间数据信息丰富等特点,可以为室内定位方法和路径规划算法提供模型和数据支持。因此论文将BIM、AR技术与
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在室内导航领域中,室内定位和路径规划方法是影响导航质量的关键因素,新一代信息技术的发展为室内导航的研究与应用增添了新的活力。其中建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）和增强现实（Augmented Reality,AR）技术凭借模型“所见即所得”和三维空间数据信息丰富等特点,可以为室内定位方法和路径规划算法提供模型和数据支持。因此论文将BIM、AR技术与室内导航相结合,提出了基于BIM和AR技术的室内导航方法。首先利用BIM技术进行室内空间模型构建,并基于IFC标准解析模型构件数据信息,对AR标识节点进行选取从而构建室内导航路网。其次基于导航路网,对室内定位与路径规划进行研究,提出了一种基于BIM和AR技术的室内定位方法和一种基于建筑和空间信息的室内增强现实导航算法（IARA,Indoor Augmented Reality Navigation Algorithm Based on Architecture and Spatial Information）,实现了室内定位和导航。最后以数据模型、导航路网、IARA算法为基础,进行了基于BIM和AR技术的室内导航系统开发,并在项目中进行了实际应用,验证了基于BIM和AR技术的室内导航方法正确可行。具体工作如下:1.获取工业基础类标准（Industry Foundation Class,IFC）数据并进行处理。利用BIM建模技术进行模型构建,并利用手机摄像头等传感器使用EasyAR程序的Spatial Map功能,扫描室内建筑物生成点云数据。基于IFC标准对室内导航模型进行解析,完成了数据的提取、分类和储存。2.构建了基于BIM和AR技术的室内导航路网。基于BIM模型和AR标识节点,根据提取的语义信息数据选取导航节点,映射后进行空间剖分,完成室内导航路网的构建。3.提出了一种基于BIM和AR技术的室内定位方法。以AR技术中视觉和惯性导航定位为基础,完成了摄像机标定。之后引入Revit坐标系,恒定Revit测量基点,进行了坐标系转换,获取了AR标识节点的不同位置坐标,完成了节点匹配,实现了基于BIM和AR技术的室内定位。4.提出了IARA算法。以蚁群算法为基础,根据BIM-AR室内导航路网,引入了AR标识节点个数、利用率以及路径距离等多目标优化参数,提出了IARA算法,并且以地铁站负一层区域为例进行了算法验证。5.研究了BIM和AR集成方法。利用IFC解析的室内数据,基于元素ID关联机制,完成语义和几何信息的对照,实现了BIM和AR集成。6.构建了基于BIM和AR技术的室内导航系统并进行了应用。对室内导航系统的总体架构和详细功能进行了设计,基于Unity和EasyAR软件进行研发,实现了室内AR导航、BIM-AR模型总览等功能,并进行了实际应用。应用结果表明论文提出的基于BIM和AR技术的室内导航方法正确可行。
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