基于AR增強現實的汽車實景導航應用研究

劉丞　羅立宏

摘要：隨著汽車服務要求的不斷提升，為廣大汽車用戶提供實景導航、夜景導航、行車記錄以及周邊搜索等服務功能成為普遍應當具備的技術要求。通過AR技術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及發生的故障做出判斷。基于AR技術的汽車實景導航能夠全方位的為駕駛人員提供三維的實景信息，從而保證車輛的安全行駛。

關鍵詞：AR技術;汽車實景;實景導航

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

1 AR技術

AR技術即為增強現實，其原理是利用計算機技術，將顯示的環境虛擬化生成一種極為逼真的視覺、聽覺、感覺的虛擬環境，使用戶可以通過相應的傳感設備來進入生成的虛擬環境之中，從而間接的實現用戶與實際環境之間的交互。AR技術是虛擬現實技術的一種衍生產物，是一種將虛擬事物與現實事物結合在一起的先進的技術手段。我國也在不斷的加大對AR產業的投入與幫扶，將逐漸使得我國成為一個AR產業的應用大國。AR汽車實景導航的最主要特點就是具有將現實環境的極高的虛擬性，以及與駕駛人員極高的交互性，能夠實時的進行三維位置定位，使得駕駛人員在汽車駕駛過程中有更加清晰的實景感受，對街景的導航以及周邊搜索的應用極為方便。AR技術在汽車導航中的應用能夠打破時間和空間的局限性，使駕駛人員能夠迅速的獲取路況信息，并且具有真實可靠性。

2 需求分析

目前的車載導航系統大部分仍是以二維平面的導航系統為主，在使用中駕駛員需要對平面信息進行一定的轉化，從而加大了駕駛信息量的處理時間，給駕駛人員增加疲憊從而影響了駕駛的安全性。AR汽車實景導航有效的解決了上述問題。因此在AR汽車實景導航系統設計中，針對駕駛人員的需求展開了相應的調查分析。設計的系統為手機端的客戶模塊。根據市場的需求調研分析，最終將手機客戶端的功能模塊設定為如下的幾個方面，分別是：AR導航功能、夜間行駛導航功能、汽車行駛記錄功能、周邊信息搜索功能。手機客戶端的使用流程設計分為以下幾個步驟。首先，對車輛路線的導航。用戶在地圖界面上進行定位獲得起始位置，或者輸入起始位置以及終點目標進行定位。在設定好導航路線之后，計算得到最優路徑，以及相關的便捷路徑方案提供給駕駛者選擇，選定好路線并在Android客戶端給用戶進行顯示，同時用戶對路徑的選擇也有自主選擇權。其次，進行AR導航。在駕駛途中，將定位信息與服務器反饋回來的數據加載到導航信息中，同時獲得OBD的數據在Android客戶端給用戶進行顯示，給出了AR三維立體的實景信息。若無反饋數據需及時提醒駕駛人員檢查OBD端口與后臺記錄進行排查處理。最后，提供用戶周邊的搜索。系統根據當前的行駛位置信息，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需求。

3 基于AR技術的汽車實景導航

3.1 AR技術的汽車實景導航系統的架構

本文設計的AR汽車實景導航系統采用的當前普遍使用的C/S架構設計模式。基于安卓系統的開發平臺，利用免費開源的Eclipse的開發工具與Android SDK結合成為開發的資源，運用MySQl后臺數據庫，采用目前流行的Java開發語言進行軟件的開發，采用xml的整體布局格式。根據前述的功能需求分析之后，明確了客戶端的所需要的設計要素，系統的整體邏輯構架的組成。AR汽車實景導航系統分為了視圖層、控制層和模型層三個層次，確定了AR汽車實景導航系統功能實現要素的分類，便于后續開發實現。

3.2 手機客戶端的主頁面設計

當用戶打開手機客戶端之后進入AR汽車實景導航系統的主頁面。根據之前的汽車實景導航需求分析，設計了本文AR汽車實景導航系統的主界面。主頁面主要顯示了實景導航、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，方便駕駛人員觀察，也減少了駕駛人員在汽車行駛途中對手機的界面的操作，賦予了客戶地圖交互的新體驗。并為駕駛人員在主頁面的右上角提供了可以一鍵連接藍牙OBD硬件設備的功能。整個設計界面功能劃分清晰，界面布局合理，界面顯示足夠清晰，造作方便滿足駕駛人員的需求。

3.3 AR實景導航功能

當用戶打開軟件的主界面后，點擊選擇實景導航功能即可進入AR汽車實景導航中。進入AR實景導航中后，首先用戶可以定位需要導航的起始位置和導航終點目的地的位置，可以通過輸入地點名稱，選擇確切的位置信息，也可在地圖中手動定位調整，其中起始位置默認為當前的AR汽車實景導航系統的位置定位。在用戶輸入需要導航的路線起始與終止位置后，手機客戶端即可快速的利用導航算法為用戶提供方便快捷的導航線路，其中包含線路最短、用時最短等線路，也會根據實際的道路交通狀況，選擇適合當前交通狀況的最優路徑方案，避開極為擁堵或施工障礙路線等。并選擇默認的最優路線進行導航，同時也給用戶提供可自主選擇的若干備選導航路線方案。導航路線選定之后，界面直接進入實景導航頁面。在實景導航頁面上會顯示當前汽車的行使速度、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時提醒、導航中的行駛距離方向改變預先提醒和及時播報。全方位的為用戶提供便捷的服務，用戶可以通過導航提示信息進行駕駛，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，預警提示信息。極大地解放了駕駛人員的工作量，使得駕駛更加輕松，安全便捷。

3.4 行程記錄與詳情顯示

AR汽車實景導航系統的行程記錄是通過OBD硬件設備采集數據得到的，該系統可以對駕駛人員的行駛行為進行精確的記錄和分析。并將行程里程、汽車當前行駛速度、行程總耗時、行駛耗油數據顯示在行程記錄的上方，提供給駕駛人員分析自己當前的行駛狀況作為參考依據，方便駕駛者實時調整，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據。

4 結語

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

參考文獻

[1] 馬春陽.汽車維修類專業維修案例實景模擬探析課型研究[J].汽車維護與修理，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