技术领域
[0001] 本
发明属于户外导盲领域，尤其涉及一种基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法。
背景技术
[0002] 利用现代信息技术来弥补盲人在行走
时空间
感知的缺失，是提高盲人行
动能力的重要手段。现阶段，在
电子信息、计算机信息领域，已经出现了诸多的成果，如利用RFID、红外、蓝牙、WiFi、
超声波等技术所开发的路障侦测工具，利用
语音识别与交互技术实现的盲人语音
导航系统；同时，基于
计算机视觉、图像解译技术进行障碍识别与局部路径引导的研究也逐步得到推广，并且出现了一些集成以上技术所开发的导盲
机器人及相关设备。以上研究的成果可以为盲人出行时的局部活动提供较好的辅助支持，但是仅仅依靠信息感知技术还无法完全满足盲人出行的需求。
[0003] 首先，出现的一些路障侦测系统、语音导盲系统需要解决一个关键核心问题即“路上及附近的地物到底是什么”、“它们与道路的空间关系是什么”，这需要结合地理信息技术及地理信息库进行回答。其次，以路障侦测为目的导盲辅助工具关注于提示盲人如何绕开障碍物，但由于对行走路径的整体信息、障碍物多少、危险度信息等内容关注的还不够，导致在盲人出行路径特别是全局路径、中长距离路径规划中，其应用能力尚显不足。最后，依赖电子信息技术进行盲人引导，可能需要集成多种电子元件、
传感器，从而导致工具笨重、结构复杂、成本高昂等问题，在不同程度上阻碍了相关工具的实用化推广。
[0004] 实际情况下，盲人在出行时，所关注的最主要是地理信息。户外活动时，盲人对地理信息产生了非常规的特殊需求，对于城市地理信息在
精度、综合性、实时性等方面的需求更甚于普通人群；他们除了需要准确地获取周围建筑、
桥梁、通道等信息外，更加需要精确地感知台阶高低、护栏长短、沟堑深浅等地物信息，需要实时地得到行动引导。为了构建一个较为实用的盲人户外导航用
地理信息系统，最重要的是其数据需求及建模方式，这就需要理解盲人出行行为特征并提炼出相关地理信息需求，在此
基础上，对这些地理信息进行获取、建模与入库，最后才能利用相关的地理信息技术实施实时、精确引导。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法，旨在利用地理信息相关技术实现对盲人户外的实时、精确引导。
[0006] 本发明是这样实现的，一种基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法包括：
[0007] (1)整个城市空间由一系列城市空间单元
覆盖；城市空间单元分为路径单元与功能单元，功能单元包括复杂功能单元与简单功能单元，复杂功能单元由复杂功能单元或简单功能单元或路径单元中的一种或多种组成；
[0008] (2)除障碍物与附属物之外，其他功能单元被赋予满足盲人某种需求的功能，并通过入口与路径单元进行相连；
[0009] (3)用于描述城市空间单元的语义及扩展
框架，公众以VGI的方式提供动态导盲信息；
[0010] (4)通过路径单元与功能单元入口的关联，保存城市空间单元的拓扑信息。
[0011] 进一步，所述的基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法具体包括三个层次：基础数据模型设计、语义扩展策略设计、拓扑关系保存策略设计。
[0012] 进一步，该方法将地理空间对象建模成功能单元、路径单元和障碍三大类类型，功能单元具体包括复杂单元与简单单元，复杂单元由复杂单元/简单单元/道路组成，从而实现多尺度组织；除障碍物与特殊地形之外，功能单元被赋予满足盲人需求的功能，并通过
接口与道路进行相连。
[0013] 进一步，(1)接口具有一些共用的方法和属性，属性包括唯一标识、标准名、
别名、层次、几何信息，以及用于实现语义扩展的XML描述
片段；
[0014] 别名用于记录对象的其他名称；
[0015] 层次为了标识不同层级的地物，从而使后期的数据存储、搜索与导航都更加高效；
[0016] XML片段被用于保存对象的语义扩展；
[0017] (2)道路对象中，交通道路将不允许盲人行走，只能被用于交通转乘路径计算，可行走道路具有不同的类型并拥有子对象，危险度被用于标识可行走道路的危险程度；
[0018] (3)通用对象分为简单通用对象与复杂通用对象，简单通用对象不含子对象，复杂通用对象包含子对象；
[0019] 功能对象分为简单功能对象和复杂功能对象，简单功能对象继承于简单对象，并拥有功能标签以及入口，复杂功能对象除了拥有功能标签、入口外，还包含了内部对象以及道路的唯一标识串；
[0020] 每个入口拥有
位置、几何信息属性，与入口相连的每个道路的ID也将被保存在入口中，用于参与后期拓扑计算；
[0021] 障碍物属于简单对象，拥有危险度属性；障碍物被赋予是否是临时地物这一属性，该属性用于标识该障碍物是长期障碍物还是临时障碍物，障碍物还包括具有功能的障碍物类，该具有功能的障碍物类比其他障碍物多了功能种类这一属性；
[0022] 特征地形用于表示地面上特殊的辅助物和不规则地形。
[0023] 进一步，在对盲人的一些特殊需求进行分析基础之上定义了语义描述类型，主要包括与公共交通相关的信息、外形相关信息、时间相关信息、功能信息，用户利用XML中的xs:any进行扩展，并定义新的数据结构，加入到语义描述框架中。
[0024] 进一步，所述的基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法实现了地理对象之间拓扑关系的有机存储，对象之间的拓扑关系划分成四大类：
[0025] ①功能单元与路径单元之间的拓扑关系；
[0026] ②复杂功能单元与简单功能单元之间的拓扑关系；
[0027] ③路径单元与路径单元之间的拓扑关系；
[0028] ④障碍物与路径单元之间的拓扑关系；
[0029] 对于①的拓扑关系，如果路径单元不包含在功能单元内，通过功能单元入口与路径单元拓扑边建立关联；如果路径单元被包含在功能单元内，使用InTargetObjectId记录路径单元所在的复杂功能单元唯一标识；
[0030] 对于②的拓扑关系，使用InTargetObjectId属性记录简单功能单元所在的复杂功能单元唯一标识；
[0031] 对于③的拓扑关系，通过路径单元拓扑边建立关联，描述道路联通性；
[0032] 对于④的拓扑关系，在障碍物对象中通过OnTargetPathId属性记录其所处的路径单元唯一标识。
[0033] 本发明与
现有技术相比，主要优势在于：
[0034] ①将城市地理空间对象抽象为功能单元、路径单元和障碍物三大类型，使得城市地理空间建模更加简洁，更加适合盲人户外出行对空间信息的需求；
[0035] ②基于功能单元的地理空间建模策略，并结合采用面向对象技术和现代
软件工程技术，实现了地理空间对象多细节层次建模；
[0036] ③设计了地理空间对象之间拓扑关系显示存储策略，实现了拓扑关系的有效存储，便于盲人户外出行的全局路径规划和局部寻径分析；
[0037] ④设计了地理空间对象语义描述和扩展框架，从而更好地指导盲人出行的路径规划和时间规划；
[0038] ⑤赋予道路上的各种障碍物对于盲人行走的危险度系数，为盲人出行低
风险路径规划提供重要依据。
附图说明
[0039] 图1是本发明
实施例提供的基础数据组织方法设计
框图。
具体实施方式
[0040] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本发明不存在软件或方法的创新。
[0041] 本发明是这样实现的，一种基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法包括：
[0042] (1)整个城市空间由一系列城市空间单元覆盖；城市空间单元分为路径单元与功能单元，功能单元包括复杂功能单元与简单功能单元，复杂功能单元可由复杂功能单元或简单功能单元或路径单元中的一种或多种组成；
[0043] (2)除障碍物与附属物之外，其他功能单元被赋予满足盲人某种需求的功能，并通过入口与路径单元进行相连；
[0044] (3)用于描述城市空间单元的语义及扩展框架，公众可以以VGI的方式提供动态导盲信息；
[0045] (4)通过路径单元与功能单元入口的关联，保存城市空间单元的拓扑信息。
[0046] 进一步，所述的基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法具体包括三个层次：基础数据模型设计、语义扩展策略设计、拓扑关系保存策略设计。
[0047] 进一步，该方法将地理空间对象建模成功能单元、路径单元和障碍三大类类型，功能单元具体包括复杂单元与简单单元，复杂单元由复杂单元/简单单元/道路组成，从而实现多尺度组织；除障碍物与特殊地形之外，功能单元被赋予满足盲人需求的功能，并通过接口与道路进行相连。
[0048] 进一步，(1)接口具有一些共用的方法和属性，属性包括唯一标识、标准名、别名、层次、几何信息，以及用于实现语义扩展的XML描述片段；
[0049] 别名用于记录对象的其他名称；
[0050] 层次为了标识不同层级的地物，从而使后期的数据存储、搜索与导航都更加高效；
[0051] XML片段被用于保存对象的语义扩展；
[0052] (2)道路对象中，交通道路将不允许盲人行走，只能被用于交通转乘等路径计算，可行走道路具有不同的类型并拥有子对象，危险度被用于标识可行走道路的危险程度；
[0053] (3)通用对象分为简单通用对象与复杂通用对象，简单通用对象不含子对象，复杂通用对象包含子对象；
[0054] 功能对象分为简单功能对象和复杂功能对象，简单功能对象继承于简单对象，并拥有功能标签以及入口，复杂功能对象除了拥有功能标签、入口外，还包含了内部对象以及道路的唯一标识串；
[0055] 每个入口拥有位置、几何信息属性，与入口相连的每个道路的ID也将被保存在入口中，用于参与后期拓扑计算；
[0056] 障碍物属于简单对象，拥有危险度属性；障碍物被赋予是否是临时地物这一属性，该属性用于标识该障碍物是长期障碍物还是临时障碍物，继承于障碍物还包括具有功能的障碍物类，该具有功能的障碍物类比其他障碍物多了功能种类这一属性；
[0057] 特征地形用于表示地面上特殊的辅助物和不规则地形。
[0058] 进一步，本发明利用Xml Schema语义建模机制定义了路径单元和功能单元语义信息描述框架。该语义框架定义了6种基本语义描述类型：WorkTimeInDayType、WorkDaysInWeekType、BusDirectionType、BusInformationType、WarningHintType和AppearanceType；在这些基本类型基础上定义了14种具体功能语义描述类型：StudyingType、ShoppingType、DietType、EntertainmentType、ExerciseType、TreatmentType、ResidingType、MailingType、BankingType、TransportationType、WarningType、TelecommunicatingType、DisposingType、ExcretionType；最后，根据具体功能语义描述类型定义了：简单功能单元语义描述类型FuntionalObjDesType、复杂功能单元语义描述类型ComplexFuntionalObjDesType和路径单元语义描述类型PathDesType。在对盲人的一些特殊需求进行分析基础之上定义了语义描述类型，主要包括与公共交通相关的信息、外形相关信息、时间相关信息、功能信息，用户利用XML中的xs:any进行扩展，并定义新的数据结构，加入到语义描述框架中。
[0059] 进一步，所述的基于通道与功能单元的户外导盲空间数据组织方法实现了地理对象之间拓扑关系的有机存储，对象之间的拓扑关系划分成四大类：
[0060] ①功能单元与路径单元之间的拓扑关系；
[0061] ②复杂功能单元与简单功能单元之间的拓扑关系；
[0062] ③路径单元与路径单元之间的拓扑关系；
[0063] ④障碍物与路径单元之间的拓扑关系；
[0064] 对于①的拓扑关系，如果路径单元不包含在功能单元内，通过功能单元入口与路径单元拓扑边建立关联；如果路径单元被包含在功能单元内，使用InTargetObjectId记录路径单元所在的复杂功能单元唯一标识；
[0065] 对于②的拓扑关系，使用InTargetObjectId属性记录简单功能单元所在的复杂功能单元唯一标识；
[0066] 对于③的拓扑关系，通过路径单元拓扑边建立关联，描述道路联通性；
[0067] 对于④的拓扑关系，在障碍物对象中通过OnTargetPathId属性记录其所处的路径单元唯一标识。
[0068] 本发明与现有技术相比，主要优势在于：
[0069] ①将城市地理空间对象抽象为功能单元、路径单元和障碍物三大类型，使得城市地理空间建模更加简洁，更加适合盲人户外出行对空间信息的需求；
[0070] ②基于功能单元的地理空间建模策略，并结合采用面向对象技术和现代
软件工程技术，实现了地理空间对象多细节层次建模；
[0071] ③设计了地理空间对象之间拓扑关系显示存储策略，实现了拓扑关系的有效存储，便于盲人户外出行的全局路径规划和局部寻径分析；
[0072] ④设计了地理空间对象语义描述和扩展框架，从而更好地指导盲人出行的路径规划和时间规划；
[0073] ⑤赋予道路上的各种障碍物对于盲人行走的危险度系数，为盲人出行低风险路径规划提供重要依据。
[0074] 以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
