基于AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的汽車實(shí)景導(dǎo)航應(yīng)用研究

劉丞　羅立宏

摘要：隨著汽車服務(wù)要求的不斷提升，為廣大汽車用戶提供實(shí)景導(dǎo)航、夜景導(dǎo)航、行車記錄以及周邊搜索等服務(wù)功能成為普遍應(yīng)當(dāng)具備的技術(shù)要求。通過AR技術(shù)能夠快速的為駕駛員提供判斷車輛所處的路況信息，線路提示以及查詢功能等，駕駛員能夠快速有效的對車輛的狀態(tài)及發(fā)生的故障做出判斷?；贏R技術(shù)的汽車實(shí)景導(dǎo)航能夠全方位的為駕駛?cè)藛T提供三維的實(shí)景信息，從而保證車輛的安全行駛。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù);汽車實(shí)景;實(shí)景導(dǎo)航

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0084-01

1 AR技術(shù)

AR技術(shù)即為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，其原理是利用計算機(jī)技術(shù)，將顯示的環(huán)境虛擬化生成一種極為逼真的視覺、聽覺、感覺的虛擬環(huán)境，使用戶可以通過相應(yīng)的傳感設(shè)備來進(jìn)入生成的虛擬環(huán)境之中，從而間接的實(shí)現(xiàn)用戶與實(shí)際環(huán)境之間的交互。AR技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一種衍生產(chǎn)物，是一種將虛擬事物與現(xiàn)實(shí)事物結(jié)合在一起的先進(jìn)的技術(shù)手段。我國也在不斷的加大對AR產(chǎn)業(yè)的投入與幫扶，將逐漸使得我國成為一個AR產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用大國。AR汽車實(shí)景導(dǎo)航的最主要特點(diǎn)就是具有將現(xiàn)實(shí)環(huán)境的極高的虛擬性，以及與駕駛?cè)藛T極高的交互性，能夠?qū)崟r的進(jìn)行三維位置定位，使得駕駛?cè)藛T在汽車駕駛過程中有更加清晰的實(shí)景感受，對街景的導(dǎo)航以及周邊搜索的應(yīng)用極為方便。AR技術(shù)在汽車導(dǎo)航中的應(yīng)用能夠打破時間和空間的局限性，使駕駛?cè)藛T能夠迅速的獲取路況信息，并且具有真實(shí)可靠性。

2 需求分析

目前的車載導(dǎo)航系統(tǒng)大部分仍是以二維平面的導(dǎo)航系統(tǒng)為主，在使用中駕駛員需要對平面信息進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化，從而加大了駕駛信息量的處理時間，給駕駛?cè)藛T增加疲憊從而影響了駕駛的安全性。AR汽車實(shí)景導(dǎo)航有效的解決了上述問題。因此在AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計中，針對駕駛?cè)藛T的需求展開了相應(yīng)的調(diào)查分析。設(shè)計的系統(tǒng)為手機(jī)端的客戶模塊。根據(jù)市場的需求調(diào)研分析，最終將手機(jī)客戶端的功能模塊設(shè)定為如下的幾個方面，分別是：AR導(dǎo)航功能、夜間行駛導(dǎo)航功能、汽車行駛記錄功能、周邊信息搜索功能。手機(jī)客戶端的使用流程設(shè)計分為以下幾個步驟。首先，對車輛路線的導(dǎo)航。用戶在地圖界面上進(jìn)行定位獲得起始位置，或者輸入起始位置以及終點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行定位。在設(shè)定好導(dǎo)航路線之后，計算得到最優(yōu)路徑，以及相關(guān)的便捷路徑方案提供給駕駛者選擇，選定好路線并在Android客戶端給用戶進(jìn)行顯示，同時用戶對路徑的選擇也有自主選擇權(quán)。其次，進(jìn)行AR導(dǎo)航。在駕駛途中，將定位信息與服務(wù)器反饋回來的數(shù)據(jù)加載到導(dǎo)航信息中，同時獲得OBD的數(shù)據(jù)在Android客戶端給用戶進(jìn)行顯示，給出了AR三維立體的實(shí)景信息。若無反饋數(shù)據(jù)需及時提醒駕駛?cè)藛T檢查OBD端口與后臺記錄進(jìn)行排查處理。最后，提供用戶周邊的搜索。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的行駛位置信息，行駛路線狀況，自動的在客戶端界面上顯示附近的加油站、汽車維修店等信息，為用戶提供方便快捷的周邊資源信息，滿足駕駛途中用戶的相關(guān)需求。

3 基于AR技術(shù)的汽車實(shí)景導(dǎo)航

3.1 AR技術(shù)的汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)的架構(gòu)

本文設(shè)計的AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)采用的當(dāng)前普遍使用的C/S架構(gòu)設(shè)計模式。基于安卓系統(tǒng)的開發(fā)平臺，利用免費(fèi)開源的Eclipse的開發(fā)工具與Android SDK結(jié)合成為開發(fā)的資源，運(yùn)用MySQl后臺數(shù)據(jù)庫，采用目前流行的Java開發(fā)語言進(jìn)行軟件的開發(fā)，采用xml的整體布局格式。根據(jù)前述的功能需求分析之后，明確了客戶端的所需要的設(shè)計要素，系統(tǒng)的整體邏輯構(gòu)架的組成。AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)分為了視圖層、控制層和模型層三個層次，確定了AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要素的分類，便于后續(xù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。

3.2 手機(jī)客戶端的主頁面設(shè)計

當(dāng)用戶打開手機(jī)客戶端之后進(jìn)入AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)的主頁面。根據(jù)之前的汽車實(shí)景導(dǎo)航需求分析，設(shè)計了本文AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)的主界面。主頁面主要顯示了實(shí)景導(dǎo)航、行程記錄、行程詳情等功能，每個功能界面有清晰的顯示和便捷的操作，方便駕駛?cè)藛T觀察，也減少了駕駛?cè)藛T在汽車行駛途中對手機(jī)的界面的操作，賦予了客戶地圖交互的新體驗(yàn)。并為駕駛?cè)藛T在主頁面的右上角提供了可以一鍵連接藍(lán)牙OBD硬件設(shè)備的功能。整個設(shè)計界面功能劃分清晰，界面布局合理，界面顯示足夠清晰，造作方便滿足駕駛?cè)藛T的需求。

3.3 AR實(shí)景導(dǎo)航功能

當(dāng)用戶打開軟件的主界面后，點(diǎn)擊選擇實(shí)景導(dǎo)航功能即可進(jìn)入AR汽車實(shí)景導(dǎo)航中。進(jìn)入AR實(shí)景導(dǎo)航中后，首先用戶可以定位需要導(dǎo)航的起始位置和導(dǎo)航終點(diǎn)目的地的位置，可以通過輸入地點(diǎn)名稱，選擇確切的位置信息，也可在地圖中手動定位調(diào)整，其中起始位置默認(rèn)為當(dāng)前的AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)的位置定位。在用戶輸入需要導(dǎo)航的路線起始與終止位置后，手機(jī)客戶端即可快速的利用導(dǎo)航算法為用戶提供方便快捷的導(dǎo)航線路，其中包含線路最短、用時最短等線路，也會根據(jù)實(shí)際的道路交通狀況，選擇適合當(dāng)前交通狀況的最優(yōu)路徑方案，避開極為擁堵或施工障礙路線等。并選擇默認(rèn)的最優(yōu)路線進(jìn)行導(dǎo)航，同時也給用戶提供可自主選擇的若干備選導(dǎo)航路線方案。導(dǎo)航路線選定之后，界面直接進(jìn)入實(shí)景導(dǎo)航頁面。在實(shí)景導(dǎo)航頁面上會顯示當(dāng)前汽車的行使速度、各線路的名稱、汽車所處的三維位置信息、路段的限速和路況信息的實(shí)時提醒、導(dǎo)航中的行駛距離方向改變預(yù)先提醒和及時播報。全方位的為用戶提供便捷的服務(wù)，用戶可以通過導(dǎo)航提示信息進(jìn)行駕駛，并觀察路況信息。不僅可以為駕駛員提供全方位的路況信息，同時也為駕駛員提供及時有效的行駛指導(dǎo)，預(yù)警提示信息。極大地解放了駕駛?cè)藛T的工作量，使得駕駛更加輕松，安全便捷。

3.4 行程記錄與詳情顯示

AR汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)的行程記錄是通過OBD硬件設(shè)備采集數(shù)據(jù)得到的，該系統(tǒng)可以對駕駛?cè)藛T的行駛行為進(jìn)行精確的記錄和分析。并將行程里程、汽車當(dāng)前行駛速度、行程總耗時、行駛耗油數(shù)據(jù)顯示在行程記錄的上方，提供給駕駛?cè)藛T分析自己當(dāng)前的行駛狀況作為參考依據(jù)，方便駕駛者實(shí)時調(diào)整，在行程詳情中，可以提供給用戶類似行程記錄儀的功能，用戶可設(shè)置將行駛中汽車的狀況，行駛視頻記錄下來，其中也包括汽車的行駛數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

通過AR技術(shù)的運(yùn)用，汽車導(dǎo)航更為高效便捷。本文采用OBD硬件設(shè)備對汽車的行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，并在基于AR技術(shù)的汽車實(shí)景導(dǎo)航系統(tǒng)客戶端上進(jìn)行分析計算，得到汽車的行駛狀況、故障信息的預(yù)警。AR汽車實(shí)景導(dǎo)航，可為用戶提供區(qū)別與平面導(dǎo)航所不同的立體實(shí)景感受。使駕駛者更加真實(shí)的感受路況信息，不僅為用戶提供導(dǎo)航功能，還通過AR導(dǎo)航算法為駕駛者提供更快捷、更安全的全方位導(dǎo)航體驗(yàn)，獲得更多更真實(shí)的駕駛信息與駕駛路線的推送。打造了AR汽車實(shí)景導(dǎo)航新理念的全新體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬春陽.汽車維修類專業(yè)維修案例實(shí)景模擬探析課型研究[J].汽車維護(hù)與修理，2018（04）：60-62.

Application of AR-based Augmented Reality in Vehicle Scene Navigation

LIU Cheng，LUO Li-hong

（Guangdong University of Technology，Guangzhou Guangdong? 512000）

Abstract：With the continuous improvement of automobile service requirements， providing service functions such as live navigation， night navigation， driving record and peripheral search for the vast number of automobile users has become a universal technical requirement. Through AR technology， the driver can quickly provide information to judge the road condition， route hints and inquiry functions. The driver can quickly and effectively make judgments on the state of the vehicle and the occurrence of faults. Real-world vehicle navigation based on AR technology can provide drivers with three-dimensional real-world information in an all-round way， so as to ensure the safe driving of vehicles.

Key words：AR technology; automobile scene; scene navigation