AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)在體育場(chǎng)館的應(yīng)用

吳陸勇

（廈門建發(fā)城服科技有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著體育場(chǎng)館不斷擴(kuò)大，觀眾體驗(yàn)要求提高，傳統(tǒng)導(dǎo)航導(dǎo)覽方式面臨挑戰(zhàn)。在科技快速發(fā)展時(shí)代，AR技術(shù)廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)導(dǎo)航局限性日益凸顯。AR技術(shù)通過虛擬信息和實(shí)際環(huán)境結(jié)合，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化導(dǎo)航和互動(dòng)內(nèi)容，改進(jìn)觀眾體驗(yàn)。AR導(dǎo)覽技術(shù)在體育場(chǎng)館應(yīng)用備受關(guān)注。引入AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)成為提升場(chǎng)館體驗(yàn)、適應(yīng)觀眾需求的重要途徑[1]。

1 AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)概況

AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)利用中心機(jī)房的智能導(dǎo)航服務(wù)器、服務(wù)器軟件和網(wǎng)絡(luò)層的定向天線4G/5G和無線AP設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的導(dǎo)航和導(dǎo)覽功能。前端藍(lán)牙點(diǎn)設(shè)備為用戶提供與系統(tǒng)互動(dòng)的接口，通過移動(dòng)設(shè)備獲取個(gè)性化導(dǎo)航和導(dǎo)覽信息。這一完整系統(tǒng)架構(gòu)為體育館觀眾提供優(yōu)質(zhì)定制化的導(dǎo)航體驗(yàn)。

1.1 機(jī)房

AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)的中心機(jī)房位于體育館內(nèi)的數(shù)據(jù)機(jī)房中。該機(jī)房作為系統(tǒng)的核心樞紐，承擔(dān)著數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分發(fā)的重要功能。其中，智能導(dǎo)航服務(wù)器是系統(tǒng)的核心組件之一，負(fù)責(zé)處理用戶請(qǐng)求、計(jì)算導(dǎo)航路徑，并提供相應(yīng)的導(dǎo)覽信息。服務(wù)器軟件包括定位引擎、3D點(diǎn)云地圖和應(yīng)用程序，通過這些軟件的協(xié)同作用，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航功能。

1.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸

為了實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸，AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)采用了定向天線的4G/5G網(wǎng)絡(luò)，以及無線AP（Wi-Fi）設(shè)備。定向天線能夠提供定向傳輸，增強(qiáng)信號(hào)覆蓋范圍和穩(wěn)定性，從而支持系統(tǒng)在體育館范圍內(nèi)的大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸。無線AP設(shè)備則提供穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)連接，使用戶能夠通過手機(jī)、平板或其他終端設(shè)備訪問系統(tǒng)，獲取實(shí)時(shí)導(dǎo)航和導(dǎo)覽信息。

1.3 前端設(shè)備

在AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)中，前端設(shè)備通過藍(lán)牙點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與用戶的互動(dòng)。這些藍(lán)牙點(diǎn)分布在體育館的不同區(qū)域，包括內(nèi)部、地下停車場(chǎng)和商業(yè)區(qū)，為用戶提供全方位的導(dǎo)航和導(dǎo)覽服務(wù)。用戶可以通過與藍(lán)牙點(diǎn)的連接，獲取與所處位置和環(huán)境相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，例如路徑指引、附近服務(wù)設(shè)施信息等。藍(lán)牙點(diǎn)作為前端設(shè)備的一部分，有效地銜接了系統(tǒng)的后端處理和用戶體驗(yàn)，為用戶提供了更便捷和個(gè)性化的服務(wù)。如圖1所示。

圖1 AR導(dǎo)航系統(tǒng)示意圖

2 AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)是通過AI+AR技術(shù)構(gòu)建的一套AR應(yīng)用平臺(tái)，以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種場(chǎng)景展示空間的數(shù)字化構(gòu)建[2]。該系統(tǒng)利用高精度空間計(jì)算技術(shù)，將體育場(chǎng)館的實(shí)際場(chǎng)景與虛擬信息相結(jié)合，為觀眾提供全新的導(dǎo)航和導(dǎo)覽體驗(yàn)。此外，系統(tǒng)還構(gòu)建了一套空間感知計(jì)算平臺(tái)，以便實(shí)時(shí)定位、路徑規(guī)劃和信息展示等關(guān)鍵功能。系統(tǒng)架構(gòu)包括以下關(guān)鍵組件和模塊。

（1）數(shù)據(jù)采集與處理模塊：該模塊負(fù)責(zé)收集和處理體育場(chǎng)館的空間數(shù)據(jù)，包括場(chǎng)館的平面布局、建筑結(jié)構(gòu)、座位分布等。通過高精度的數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)，將實(shí)際場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的空間模型。

（2）位置感知與定位模塊：利用定位引擎和傳感器技術(shù)，該模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)觀眾位置的實(shí)時(shí)感知和定位。通過準(zhǔn)確的位置信息，系統(tǒng)能夠?yàn)橛^眾提供個(gè)性化的導(dǎo)航路徑和導(dǎo)覽內(nèi)容。

（3）導(dǎo)航引擎與路徑規(guī)劃模塊：該模塊基于AI技術(shù)，通過分析觀眾位置、目的地和場(chǎng)館結(jié)構(gòu)等因素，生成最佳的導(dǎo)航路徑。導(dǎo)航引擎利用路徑規(guī)劃算法和實(shí)時(shí)交通信息，為觀眾提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的導(dǎo)航指引。

（4）信息展示與AR技術(shù)模塊：利用AR技術(shù)，該模塊將虛擬信息與實(shí)際場(chǎng)景相融合，為觀眾提供豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容。通過AR眼鏡或移動(dòng)設(shè)備，觀眾可以看到疊加在實(shí)際場(chǎng)景上的虛擬標(biāo)記、文字說明、多媒體內(nèi)容等，以增強(qiáng)觀眾的場(chǎng)館體驗(yàn)。

2.2 功能模塊

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)具備導(dǎo)航、導(dǎo)覽、營(yíng)銷和互動(dòng)等功能模塊，通過模塊的設(shè)計(jì)和整合，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的導(dǎo)航指引、豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容、個(gè)性化的營(yíng)銷推廣以及互動(dòng)娛樂體驗(yàn)。觀眾可以根據(jù)自身需求和興趣選擇不同的功能模塊，提升觀賞體驗(yàn)、增加參與感，并與場(chǎng)館實(shí)現(xiàn)更緊密的互動(dòng)。這些功能模塊的綜合應(yīng)用為體育場(chǎng)館帶來全新的體驗(yàn)和增值服務(wù)，推動(dòng)了體育場(chǎng)館的現(xiàn)代化發(fā)展和觀眾參與度的提升。

（1）AR導(dǎo)航模塊。AR導(dǎo)航模塊通過高精度定位和路徑規(guī)劃算法，為觀眾提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航指引。觀眾可以通過移動(dòng)設(shè)備或AR眼鏡實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)航路徑，并根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景中的AR標(biāo)記指引找到所需位置。

（2）AR導(dǎo)覽模塊。AR導(dǎo)覽模塊利用AR技術(shù)，將虛擬信息與實(shí)際場(chǎng)景相結(jié)合，為觀眾呈現(xiàn)豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容。觀眾可以通過AR設(shè)備觀看實(shí)際場(chǎng)景，并獲得與場(chǎng)館相關(guān)的虛擬標(biāo)記、文字說明、多媒體內(nèi)容等，增強(qiáng)了觀眾的參與感和體驗(yàn)質(zhì)量。

（3）AR營(yíng)銷模塊。AR營(yíng)銷模塊通過AR技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為體育場(chǎng)館提供了個(gè)性化的營(yíng)銷和推廣方式。觀眾可以通過AR應(yīng)用與場(chǎng)館中的廣告、品牌互動(dòng)，增加了與品牌的互動(dòng)

（4）AR互動(dòng)模塊。AR互動(dòng)模塊通過體育場(chǎng)館的互動(dòng)設(shè)施和AR技術(shù)的結(jié)合，為觀眾提供豐富的娛樂和互動(dòng)體驗(yàn)。觀眾可以參與AR互動(dòng)游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)等活動(dòng)，增加了觀眾的參與度和滿意度。該模塊創(chuàng)造了一種嶄新的體育場(chǎng)館互動(dòng)方式，使觀眾更加投入并享受與場(chǎng)館的互動(dòng)體驗(yàn)。

2.3 信息展示

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航技術(shù)系統(tǒng)通過多源傳感器采集全面場(chǎng)景數(shù)據(jù)，經(jīng)云計(jì)算重建高精度數(shù)字地圖，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)定位和高保真的虛擬與實(shí)際環(huán)境融合，給觀眾真實(shí)穩(wěn)定的AR體驗(yàn)。同時(shí)確保不同移動(dòng)設(shè)備的兼容性，并可實(shí)時(shí)更新導(dǎo)覽信息，保證觀眾獲取準(zhǔn)確導(dǎo)航信息。該系統(tǒng)整合多數(shù)據(jù)源、云計(jì)算和精準(zhǔn)交互技術(shù)，使觀眾在場(chǎng)館內(nèi)實(shí)現(xiàn)沉浸式個(gè)性化導(dǎo)覽與互動(dòng)。

2.3.1 數(shù)據(jù)采集

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)利用相機(jī)、ToF（Time-of-Flight）、IMU（Inertial Measurement Unit）、激光雷達(dá)、WiFi、藍(lán)牙等多源傳感器和多種移動(dòng)設(shè)備對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[3]。通過這些傳感器，系統(tǒng)盡可能捕獲現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的全量信息，并在完成預(yù)處理后將其傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行后續(xù)處理。

2.3.2 場(chǎng)景重建和地圖構(gòu)建

在云端，系統(tǒng)利用強(qiáng)大的計(jì)算資源進(jìn)行多源信息的恢復(fù)，重建場(chǎng)景的三維點(diǎn)云、幾何結(jié)構(gòu)和語義信息，構(gòu)建高精度的場(chǎng)景地圖，該地圖包含了豐富的空間信息，如建筑物結(jié)構(gòu)、座位分布、通道布置等，為觀眾提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航和導(dǎo)覽信息。

2.3.3 定位和渲染

場(chǎng)景中的特征采集和實(shí)時(shí)穩(wěn)定以及真實(shí)感的AR體驗(yàn)依賴于設(shè)備的高精度實(shí)時(shí)定位和高保真的渲染與虛實(shí)融合。系統(tǒng)通過高精度定位技術(shù)，如差分GPS、慣性導(dǎo)航等，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀眾位置的實(shí)時(shí)感知和定位。同時(shí)，利用先進(jìn)的渲染技術(shù)和虛實(shí)融合算法，將虛擬信息與實(shí)際場(chǎng)景無縫融合，為觀眾呈現(xiàn)出逼真的AR體驗(yàn)。

2.3.4 移動(dòng)端兼容性和數(shù)據(jù)更新

除了信息展示，系統(tǒng)還要保證對(duì)各類移動(dòng)端的兼容性，并提供移動(dòng)端數(shù)據(jù)更新和校準(zhǔn)功能。觀眾可以通過移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)、平板等，訪問系統(tǒng)并獲取實(shí)時(shí)更新的導(dǎo)航和導(dǎo)覽信息。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)觀眾的位置和需求，實(shí)時(shí)更新相關(guān)數(shù)據(jù)，確保觀眾獲取的信息與實(shí)際場(chǎng)景保持一致。同時(shí)，系統(tǒng)還提供數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能，以提高定位和展示的準(zhǔn)確性。

2.4 用戶交互

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)通過用戶交互設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用戶與系統(tǒng)之間的便捷交互。用戶使用設(shè)備的攝像頭掃描環(huán)境，使用獲取準(zhǔn)確的定位和姿態(tài)信息，并獲得特定的導(dǎo)覽內(nèi)容。系統(tǒng)的AI算法和空間感知計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了高效的圖像處理和場(chǎng)景匹配，為用戶提供個(gè)性化和立體化的導(dǎo)覽體驗(yàn)。

2.4.1 便捷的用戶交互方式

體育場(chǎng)館AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了便捷的用戶交互方式。用戶可以使用手機(jī)、平板電腦等設(shè)備的攝像頭對(duì)環(huán)境進(jìn)行掃描，將獲取的圖像傳輸?shù)娇臻g感知計(jì)算平臺(tái)。在空間感知計(jì)算平臺(tái)中，通過AI算法對(duì)圖像進(jìn)行分析和處理，提取關(guān)鍵信息和空間建模信息，并與系統(tǒng)內(nèi)部的場(chǎng)景數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配。

2.4.2 實(shí)時(shí)定位和姿態(tài)信息

在匹配過程中，系統(tǒng)可以獲取圖像對(duì)應(yīng)視角的位置和姿態(tài)信息，并將這些信息返回到用戶的移動(dòng)設(shè)備。通過這種方式，用戶可以實(shí)時(shí)獲得自己在場(chǎng)館中的位置和朝向，提供了準(zhǔn)確的定位功能。系統(tǒng)的平均定位精度在0.5米之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了全域高精度環(huán)境定位，使得用戶在場(chǎng)館中能夠獲得準(zhǔn)確的定位信息。

2.4.3 指導(dǎo)性導(dǎo)覽服務(wù)

基于準(zhǔn)確的定位信息，系統(tǒng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)館的指定性導(dǎo)覽服務(wù)。用戶可以根據(jù)自身需求，在移動(dòng)設(shè)備上選擇特定的場(chǎng)館導(dǎo)覽模塊。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的選擇和位置信息，為其提供有針對(duì)性的導(dǎo)覽內(nèi)容，例如特定展覽、歷史講解等。這種立體化的游覽體驗(yàn)使用戶能夠更加深入地了解體育場(chǎng)館的特點(diǎn)和歷史，提升了用戶對(duì)場(chǎng)館的互動(dòng)感和參與度。

3 AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)系統(tǒng)的成果和未來研究方向及改進(jìn)建議

該系統(tǒng)通過AI+AR技術(shù)的融合，通過精準(zhǔn)的定位、豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容和個(gè)性化的服務(wù)，為觀眾提供了全新的體育館參觀體驗(yàn)[4]。觀眾可以更便捷地導(dǎo)航、深入了解場(chǎng)館，并與虛擬信息進(jìn)行互動(dòng)。這為體育場(chǎng)館的現(xiàn)代化發(fā)展和觀眾參與度的提升提供了有力的支持。

3.1 主要應(yīng)用成果

（1）高精度定位和導(dǎo)航功能：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精度的定位和導(dǎo)航功能，使觀眾能夠準(zhǔn)確獲取自己在體育場(chǎng)館的位置，并獲得個(gè)性化的導(dǎo)航路徑，提升了觀眾的參觀效率和便利性。

（2）豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容和虛擬信息展示：系統(tǒng)通過AR技術(shù)為觀眾提供了豐富的導(dǎo)覽內(nèi)容，包括虛擬標(biāo)記、文字說明、多媒體內(nèi)容等，豐富了觀眾的參觀體驗(yàn)和知識(shí)獲取。

（3）與用戶的互動(dòng)和個(gè)性化服務(wù)：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與用戶的互動(dòng)和個(gè)性化服務(wù)，觀眾可以根據(jù)自身需求，在移動(dòng)設(shè)備上選擇特定的導(dǎo)覽模塊，獲得與場(chǎng)館相關(guān)的個(gè)性化導(dǎo)覽內(nèi)容，增加了觀眾對(duì)體育場(chǎng)館的互動(dòng)感和滿意度。

3.2 未來研究方向

（1）加強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性：通過引入更高效的算法和硬件設(shè)備，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力和穩(wěn)定性，確保用戶在導(dǎo)航和導(dǎo)覽過程中能夠獲得流暢、準(zhǔn)確的體驗(yàn)。

（2）拓展系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和場(chǎng)景：除了體育場(chǎng)館，可以將AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)擴(kuò)展到其他類型的場(chǎng)館，如博物館、展覽館等。這將進(jìn)一步豐富系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，滿足更廣泛的用戶需求。

（3）加強(qiáng)用戶反饋和改進(jìn)機(jī)制：建立有效的用戶反饋渠道，收集用戶的意見和建議，以改進(jìn)系統(tǒng)的功能和用戶體驗(yàn)。持續(xù)的用戶參與和改進(jìn)將推動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，并使其更加符合用戶的需求和期望。

4 結(jié)束語

總體而言，AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)在體育場(chǎng)館的應(yīng)用為觀眾提供了全新的參觀體驗(yàn)和互動(dòng)方式。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)館內(nèi)的精準(zhǔn)定位和導(dǎo)航，觀眾可以輕松探索場(chǎng)館各處，并獲得個(gè)性化導(dǎo)覽內(nèi)容，增強(qiáng)了參與感和興趣。這不僅提升了觀眾的滿意度，比如提高參觀效率，豐富參觀內(nèi)容等。同時(shí)，它的應(yīng)用也優(yōu)化了場(chǎng)館的運(yùn)營(yíng)和管理。未來，隨著AR導(dǎo)航導(dǎo)覽技術(shù)的發(fā)展，體育場(chǎng)館的應(yīng)用前景將更加廣闊。