内容简介
本书系统地梳理了增强现实环境下的智能定位与导航关键技术，围绕复杂场景中的语义建图、多源感知融合、行人轨迹推理、路径规划引导与三维渲染等核心问题展开深入探讨。本书共分为10章，涵盖数字化室内语义地图低成本构建和更新方法、数据驱动的步行导航定位方法、面向惯性导航的速度自编码器、基于扩散模型的惯性导航与迭代优化，以及基于惯性传感器和WiFi信号的室内外联合导航方法等。在系统实现方面，本书还详细介绍了增强现实导航系统的三维建模、空间感知、路径渲染、跟踪修正机制与误差补偿策略，以及其在真实场景中的大规模部署与实地验证。最后展望了多模态大模型、数字孪生、自监督惯性导航等新兴方向对增强现实交互系统的赋能潜力。
本书可供增强现实、计算机视觉、空间定位、智能导航与人机交互等领域的研究人员和工程技术人员阅读，也可作为相关专业学生的参考用书。
目录介绍
目录
第1章绪论1
1.1背景与意义1
1.2研究现状与发展动态3
1.2.1数字化室内语义地图重建技术4
1.2.2低质量传感器标定研究6
1.2.3基于惯性传感器的定位与导航研究7
1.2.4基于信号指纹的室内定位方法9
1.2.5基于视觉信息的室内定位方法10
1.2.6多传感器融合定位技术12
1.3面临的挑战13
1.4主要研究内容15
1.5全书结构安排19
本章参考文献20
第2章研究框架与基础知识28
2.1研究框架介绍28
2.2传感器及其数据介绍29
2.2.1惯性传感器30
2.2.2视觉传感器31
2.2.3GPS32
2.2.4无线信号传感器33
2.2.5数字化二维室内地图34
2.2.6室内三维点云模型34
2.3优化算法介绍35
2.3.1卡尔曼滤波算法35
2.3.2粒子滤波算法36
2.4常用数据集37
2.5常用评价指标38
本章参考文献39
第3章数字化室内语义地图低成本自动化构建和更新方法42
3.1引言42
3.2室内语义地图构建方法44
3.2.1地理位置信息获取44
3.2.2场景图建模方法45
3.2.3图像定位算法46
3.2.4语义信息定位方法47
3.3室内语义地图更新方法49
3.3.1室内空间模型49
3.3.2室内语义地图的更新问题49
3.3.3室内实体位置和语义的抽象数据结构51
3.3.4室内地图语义信息的更新算法55
增强现实智能定位与导航技术｜目录｜3.4实验结果与分析58
3.4.1室内语义地图构建实验评测58
3.4.2室内语义地图更新实验评测61
本章小结66
本章参考文献66
第4章数据驱动的步行导航定位方法71
4.1引言71
4.2数据驱动的步行导航框架设计73
4.3数据驱动的步行导航算法73
4.3.1计步算法73
4.3.2位移估计75
4.3.3真值标注75
4.3.4步幅航向模型75
4.3.5位置估算77
4.4实验结果与分析78
4.4.1实验设置78
4.4.2核心模块的性能评估79
4.4.3位置评估81
4.4.4消融实验82
4.4.5讨论与局限性83
本章小结84
本章参考文献84
第5章面向惯性导航的速度自编码器89
5.1引言89
5.2系统概述90
5.2.1基础知识90
5.2.2设计视角91
5.3算法设计92
5.3.1速度自编码器93
5.3.2训练速度自编码器94
5.3.3网络架构94
5.3.4推理95
5.4实验结果与分析95
5.4.1实验设置95
5.4.2整体性能96
5.4.3消融研究96
5.4.4局限性与未来工作97
本章小结97
本章参考文献98
第6章基于扩散模型的惯性导航与迭代优化100
6.1引言100
6.2基于扩散模型的惯性导航框架设计102
6.3扩散模型驱动的迭代优化算法103
6.3.1编码器103
6.3.2噪声自适应特征调制104
6.3.3特征对齐机制104
6.3.4基于扩散的时间建模104
6.3.5多任务损失105
6.4实验结果与分析105
6.4.1数据集105
6.4.2评估指标106
6.4.3基线方法106
6.4.4训练配置106
6.4.5整体性能107
6.4.6消融实验108
本章小结109
本章参考文献109
第7章基于惯性传感器和WiFi信号的室内外联合导航方法111
7.1引言111
7.2室内外联合导航框架设计113
7.2.1室内外联合路径规划的应用实例113
7.2.2室内外联合路径规划框架114
7.2.3室内外联合路径规划系统的假设与局限116
7.3室内外联合导航算法116
7.3.1个人轨迹生成方法116
7.3.2轨迹提纯方法119
7.3.3基于轨迹的用户引导方法123
7.4实验结果与分析125
7.4.1IONavi导航系统实现细节125
7.4.2评估方法和实验设置125
7.4.3性能评估126
本章小结129
本章参考文献130
第8章基于惯性传感器和点云融合的室内导航方法132
8.1引言132
8.2惯性传感器和点云融合室内导航框架设计134
8.3惯性传感器和点云融合室内导航算法136
8.3.1系统框架136
8.3.2点云轨迹生成方法138
8.3.3姿态鲁棒性138
8.3.4多维路径地图生成方法139
8.3.5三维路径地图重建140
8.3.6基于三维路径地图的导航方法141
8.4实验结果与分析143
8.4.1系统实现143
8.4.2系统评估方法与实验设置144
8.4.3性能评估144
本章小结148
本章参考文献148
第9章面向增强现实的室内外沉浸式导航系统150
9.1引言150
9.2系统设计152
9.2.1三维模型重建与管理模块152
9.2.2视觉定位与空间感知模块153
9.2.3导航渲染与路径引导模块154
9.3系统实现155
9.3.1客户端模块实现与部署156
9.3.2服务器端计算与模型服务157
9.3.3跟踪修正与误差补偿机制158
9.3.4多场景部署与实地应用验证159
9.4实验结果与分析160
9.4.1定位精度分析160
9.4.2导航体验与任务效率评估161
9.4.3鲁棒性与适应性分析162
本章小结163
本章参考文献164
第10章结语165
10.1总结165
10.2未来展望166
本章参考文献171