基于条码识别技术及GIS技术的定位方法及定位系统

摘要

本发明涉及一种基于条码识别技术及GIS技术的定位方法及系统，它包括地理信息系统、条码标签生成单元、条码标签、条码识别单元和显示单元，所述地理信息系统均与条码标签生成单元、条码识别单元和显示单元连接，所述条码标签生成单元与条码标签连接，所述条码标签与条码识别单元连接。本发明的有益效果是：在高遮挡环境下可实现基于电子地图的定位效果；定位精度可控性，在任何可布置条码标签的空间内均可达到定位效果；对设备和材料无特殊要求，无须在需定位的地方安置特殊仪器；操作简单，推广容易，可结合智能手机等常用移动设备，达到定位效果。

说明书

技术领域

本发明涉及基于条码识别技术及GIS技术的定位方法及定位系统。

背景技术

目前，人们所使用的定位技术有如下几种：

1、GPS定位技术

随着GPS的普及，采用卫星来定位的技术已经非常普及。用户通过设 备———GPS信号接收机，当捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天 线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些 数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出 用户所在地理位置的经纬度信息，达到地理定位的目的。但是，由于卫星运 行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为 的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度一般只有5-10米。所以，一般民 用的GPS大多用在车载导航系统的定位，结合车身的长度，5-10米的定位精 度是可以让人忍受的。而且，由于使用GPS定位离不开卫星信号，所以在树 木比较繁茂的地方、高楼大厦之间、还有室内等高遮挡环境下，信号接收机 无法接受卫星信号的地方，就无法实现定位。

2、移动定位技术

美国通信委员会(FCC)在1996年通过了增强911法案(在1999年再 次修订)，要求手机运营商必须知道每一部手机的地理位置(误差控制在 50-100m之内)。任何一部手机拨打美国紧急服务电话911，政府就要知道其 位置，即使用户自身不知道身在哪里。FCC的这一法案，极大地促进了移动 定位技术及其相关服务业务研究的发展。

3G时代的到来又为移动定位技术的发展开启了新的篇章。随着数据传输 能力的提高，终端多媒体能力的普及以及终端芯片中内置GPS方案的出现， 针对移动定位技术的限制越来越少。目前，全球范围内普遍使用的3G移动 定位技术主要有4种，分别是基于网络的CELL-ID，TOA/TDOA定位技术，基 于终端的OTDOA定位技术以及网络与终端混合的A-GPS定位技术。

移动定位技术的飞速发展和全球移动用户数量的迅猛增长，也为基于用 户位置的移动定位业务(Location Based Service，LBS)提供了前所未有 的发展机遇和极其诱人的市场前景。

3、室内定位技术

即使GPS系统和诸多移动定位技术在室外定位应用服务中取得了巨大成 功，但是在复杂的室内环境中，例如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、 地下停车场、矿井等环境中，它们的表现就不太令人满意了。以GPS系统为 例，在室内定位时经常由于无法接受到卫星信号而导致定位失败或者定位误 差过大，致使系统不能正常使用。为了弥补室内定位的空白，各种各样新颖 的室内定位技术如雨后春笋般应运而生，这其中包括室内GPS定位技术、室 内无线定位技术(Wi-Fi，蓝牙，RFID，光跟踪，超声波，红外线，超宽带， 无线传感器等)。

存在以下缺点：

(1)诸如WIFI，蓝牙，RFID等无线定位技术按照都需要架设发射源因 此产生一笔不菲的费用，另外还存在覆盖范围重叠等棘手的问题。例如一个 展览馆内3个相距分别为2米展览品，如果采用蓝牙定位，则需要架设3个 发射源，并且蓝牙的覆盖范围是15米左右，必然产生覆盖范围重叠的问题， 对整个定位系统的运行、维护都带来很大的麻烦。

(2)通用性低，例如展览馆采用蓝牙技术来定位展品，那么用户携带 的智能手机、PDA等设备不包含蓝牙则无法定位。因此采用上述的无线定位 技术往往需要开发专门的设备来使整套设备有效的运行，整套系统的成本则 直线上升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于条码识别定位的方法及GIS 系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于条码识别定位的 GIS系统，它包括地理信息系统、条码标签生成单元、条码标签、条码识别 单元和显示单元，地理信息系统均与条码标签生成单元、条码识别单元和显 示单元连接，条码标签生成单元与条码标签连接，条码标签与条码识别单元 连接；

地理信息系统，将采集到地理实体信息整理保存数据到地理信息系统内 的数据库，并将指定的地理实体数据输出给条码生成单元，并识别和处理从 条码识别单元传输过来的数据；

条码标签生成单元，用于接受地理实体信息系统输出的指定数据，并将 这些数据转化成条码标签；

条码标签，它包含条码信息，一般可张贴或印制在指示牌、标识牌或信 息牌上；

条码识别单元，对条码进行解析，识别条码内包含的信息，并将信息输 出给地理信息系统；

显示单元；用于显示地理信息系统输出的地图信息、查询信息或分析结 果，显示信息为影像信息或音频文字信息。

一种基于条码识别定位的方法，它包括以下步骤：

步骤1：信息初始化，将地理实体信息转化为条码信息，并形成条码标 签；

步骤2：定位，将条码信息转化为地理实体信息，并显示。

进一步的，步骤1包括以下子步骤：

(1)对实地进行测量，收集地理实体信息；

(2)通过地理信息系统的数据采集功能，将地理实体信息整理并保存 进地理信息系统的数据库中；

(3)地理信息系统检查数据库中包含需要条码定位的地理实体，将该 地理实体的特定信息输出至条码生成单元；

(4)条码生成单元接受实体的特定信息后，将其转化为条码信息，形 成条码标签；

(5)将包含特定信息的条码标签布置在相应的地理实体中，此地理实 体为道路、建筑物、公园等传统的室外空间资源；也包括器物、家具、房间 等室内空间资源。

进一步的，步骤2包括以下子步骤：

(1)用带有条码识别单元的仪器，扫描布置在相应地理实体处的条码 标签；

(2)获得条码标签内的条码信息；

(3)将条码信息传输至地理信息系统；

(4)地理信息系统获取条码信息后，检索数据库获得包含该条码信息 的地理实体信息；

(5)地理信息系统结合数据库内其他信息，将地理实体信息输出到显 示单元。

进一步的，地理信息系统将地理实体信息整理并保存进数据库的同时， 对实体数据的错误内容进行编辑和修改。

进一步的，地理信息系统传输至条码生成单元的特定信息为地理信息系 统通过数据检索获得的地理实体信息。

进一步的，条码标签为一维条码标签或二维条码标签。

本发明的有益效果是：

第一：在高遮挡环境下可实现基于电子地图的定位效果。

第二：定位精度可控性，在任何可布置条码标签的空间内均可达到定位 效果。

第三：对设备和材料无特殊要求，无须在需定位的地方安置特殊仪器。

第四：操作简单，推广容易，可结合智能手机等常用移动设备，达到定 位效果。

附图说明

图1为本发明定位系统结构框图；

图2为本发明定位方法的信息初始化的流程图；

图3为本发明定位方法的定位流程图；

图4为本发明应用于展馆内的定位系统的结构框图；

图5为图4定位方法的定位流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种基于条码识别定位的GIS系统，它包括地理信息系统、 条码标签生成单元、条码标签、条码识别单元和显示单元，地理信息系统均 与条码标签生成单元、条码识别单元和显示单元连接，条码标签生成单元与 条码标签连接，条码标签与条码识别单元连接；

地理信息系统，将采集到地理实体信息整理保存数据到地理信息系统内 的数据库，并将指定的地理实体数据输出给条码生成单元，并识别和处理从 条码识别单元传输过来的数据；

条码标签生成单元，用于接受地理信息系统输出的指定数据，并将这些 数据转化成条码标签；

条码标签，它包含条码信息，一般可张贴或印制在指示牌、标识牌或信 息牌上；

条码识别单元，对条码进行解析，识别条码内包含的信息，并将信息输 出给地理信息系统；

显示单元；用于显示地理信息系统输出的地图信息、查询信息或分析结 果，显示信息为影像信息或音频文字信息。

地理信息系统(GIS)具备大多数功能较全的GIS一般均具备的基本功 能，例如：

1、数据采集与编辑功能：包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与 分析。

2、地理数据库管理系统的基本功能：包括数据库定义、数据库的建立 与维护、数据库操作、通讯功能等。

3、制图功能：根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量 地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以 根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交 通图、等高城图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图， 如坡度图、坡向图、剖面图等等。

4、空间查询与空间分析功能：包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置 分析、空间集合分析、地学分析。

如图2和图3所示，一种基于条码识别定位的方法，它包括以下步骤：

步骤1：信息初始化，将地理实体信息转化为条码信息，并形成条码标 签；

(1)对实地进行测量，收集地理实体信息；

该地理实体包括传统意义上的道路、河流、建筑等室外的地理元素。也 包括室内的走廊、房间、柱子、家具等很少移动的实体。同时还包括一些路 口、路标、指示牌等需要进行信息注解的实际地理位置。所谓的实体信息， 包括该实体空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等。(注： 图形数据可包括三维图形数据，用于制作三维电子地图。属性数据除了包括 传统GIS(地理信息系统)用于描述实体的属性特征的数据外，还多加一个 判断值。该判断值是GIS用于判断是否该实体需要条码定位的重要参数。

(2)通过地理信息系统的数据采集功能，将地理实体信息整理并保存 进地理信息系统的数据库中，同时为了消除数据采集的错误，对实体数据进 行编辑和修改；

(3)地理信息系统检查数据库中包含需要条码定位的地理实体，将该 地理实体的特定信息输出至条码生成单元，此特定信息必须为地理信息系统 通过数据检索获得的地理实体信息，如：实体的id(身份识别)信息、实体 的地理位置信息等；

(4)条码生成单元接受实体的特定信息后，将其转化为条码信息，形 成条码标签，条码标签可以是二维条码标签，也可以是一维条码标签，如果 该实体的特定信息量大，则必须使用二维条码标签；

(5)将包含特定信息的条码标签布置在相应的地理实体的信息牌中， 此地理实体信息牌一般为道路的指示牌或展览馆的器物标识牌等。

步骤2：定位，将条码信息转化为地理实体信息，并显示。

(1)用带有条码识别单元的仪器，扫描布置在相应地理实体处的条码 标签；

(2)获得条码标签内的条码信息；

(3)将条码信息传输至地理信息系统；

(4)地理信息系统获取条码信息后，检索数据库获得包含该条码信息 的地理实体信息；

(5)地理信息系统结合数据库内其他信息，将地理实体信息输出到显 示单元，可以将描绘有标识该实体的电子地图输出给显示单元，也可以把该 实体的地理位置信息、周边位置信息等等以语音的方式发送给显示单元。用 户通过显示单元，可获取到具备该条码信息的实体详细地理位置信息，已获 取对该实体的定位信息。

所谓条码(条形码的简称)，就是一种利用光电扫描阅读设备识读并实现 数据自动输入计算机的特殊编号。严格地讲，它是由一组规则排列的条、空 及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。

图4为本发明应用于展馆内的定位系统的结构框图。涉及移动通信技术， GIS技术，以智能手机应用为例的嵌入式系统技术，以及二维条码识别技术。

定位系统包括地理实体，智能手机终端，移动通信网络，三维展馆GIS 应用服务器，移动通信网络与三维展馆GIS应用服务器连接，智能手机终端 与地理实体连接。

地理实体上设有贴有二维条码标签的信息牌。

地理实体，可以是展馆内一个展厅，也可以是展厅中的一个展柜，当然 也可以是展柜中的一个展览品。要求地理实体，必须在三维展馆GIS应用服 务器中存储有详细信息。同时要求该地理实体，具备信息牌，该信息牌中必 须有二维条码标签。该二维条码所包含的信息在本实施例中是该地理实体的 id号。

智能手机终端，包括二维条码标签扫描单元、移动通信单元、浏览单元 和显示单元，二维条码标签扫描单元与浏览单元连接，浏览单元与移动通信 单元和显示单元连接。

二维条码标签扫描单元，该扫描单元在智能手机内一般可以由摄像头来 代替，能拍摄地理实体信息牌中的二维条码标签；

移动通信单元，能通过4G、3G、GPRS、CDMA或GSM等相关技术链接移 动通信网络，用于数据的发送及接收；

浏览单元，该单元能识别并处理摄像头所拍摄的二维条码标签所包含的 信息，将此信息转换为地理实体的id号，并通过移动通信单元、移动通讯 网络发送给三维展馆GIS应用服务器，浏览单元也能接受并处理从三维展馆 GIS应用服务器经移动通讯网络发送过来的三维电子地图数据，将其输出给 显示单元用于显示，同时该浏览单元也能处理经按键或触摸垫从用户接收的 输入；

显示单元，用于输出从浏览单元接收的信息，在显示单元中，如果接收 的信息是图像信息，则显示在诸如手机屏幕的用户接口上，如果接收的是包 含定位信息的音频信息，则通过手机的扬声器，或者手机耳机输出给用户。

移动通信网络，该网络由移动通信运营商架设。在本实例中，是链接三 维展馆GIS应用服务器和智能手机终端的纽带，智能手机终端产生的数据传 输给三维展馆GIS应用服务器，同时将三维展馆GI S应用服务器输出的数据 传输给智能手机终端。其核心可以是4G、3G、GPRS、CDMA或GSM等无线接 入技术。

三维展馆GIS应用服务器，在本实例中，三维展馆GIS应用服务器架设 在互联网上，接受移动通信网络的访问。三维展馆GIS应用服务器保存了整 个展馆的三维地理数据，包括所有展馆内的地理实体数据。通过对这些数据 的处理，三维展馆GIS应用服务器能输出整个展馆的三维电子地图。同时， 三维展馆GIS应用服务器能接收并处理智能手机终端传送过来的id信息， 将该id信息所代表的地理实体指示在三维电子地图中，输出给智能手机终 端。

图5是图4定位方法的定位流程图。具体流程如下：

(1)智能手机终端拍摄信息牌中的二维条码标签；

(2)智能手机终端识别该二维条码标签所包含的id信息；将其通过移 动通讯网络转发给三维展馆GIS应用服务器；

(3)三维展馆GIS应用服务器接收id信息，并检索出id信息所包含 的实体信息；

(4)三维展馆GIS应用服务器处理id信息所包含的实体信息，结合整 个展馆所有的实体信息，描绘出一张指示该实体的三维电子地图，并通过移 动通讯网络传输给智能手机终端；

(5)智能手机终端将该实体高亮显示在整个展馆的三维电子地图中， 从而达到地理定位的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。