نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجید اعزازی
• مسعود شیرازیان
• فرهاد حسینعلی
• فرزاد حاج محمود عطار

گروه مهندسی نقشه‌برداری، دانشکده‎ مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی، تهران، ایران

چکیده

پیشینه و اهداف: عمل ناوبری که به عنوان یکی از سودمندترین و مؤثرترین ابزارها برای رسیدن به مقصد مطلوب شناخته می‌شود، نقش بیشک و حیاتی در جامعه معاصر ایفا می‌کند. به‌منظور پاسخگویی به نیازهای کاربرانی که به دنبال مسیری به مقصد مورد نظر خود هستند، سامانه های ناوبری به شدت به تعیین مکان تلفن همراه و مقصد مورد نظر بر روی نقشه متکی هستند. در حال حاضر، اکثریت قابل توجهی از خدمات مبتنی بر مکان به شدت به سامانه‌های ناوبری متکی هستند که از سامانه ماهواره ناوبری جهانی (GNSS) برای تعیین مکان تلفن همراه استفاده می‌کنند. با این حال، بسیار مهم است که اذعان کنیم که این روش خاص به دلیل محدودیت‌های فراوان در محیط‌های داخلی قابل اجرا نیست. بهمنظور غلبه بر محدودیت‌های فوق‌الذکر، فناوری‌های زیادی برای موقعیت‌یابی داخلی توسعه یافته اند، که شامل Wi-Fi، بلوتوث، سامانه ناوبری اینرسی(INS)، اولتراسونیک و امواج صوتی است، اما محدود به آن‌ها نیست. بسته به کیفیت موقعیت، دامنه برنامه‌های درگیر در خدمات مبتنی بر مکان می‌تواند بسیار متفاوت باشد. این محدوده، شامل سامانه‌های ناوبری رایج است که نیاز به دقت تا ده‌ها متر دارند، و همچنین سامانه‌های دقیق مکان‌یابی خودکار شیء که نیاز به دقت در سطح سانتی‌متر دارند. در زمینه این مطالعه خاص، یک رویکرد انقلابی که از روش‌های مبتنی بر تصویر استفاده می‌کند برای مقابله با مشکل موقعیت‌یابی موبایل داخلی استفاده شده است.
روش‌ها‌: اجرای روش ناوبری مبتنی بر تصویر، چالش‌های بی‌شماری را به‌وجود می‌آورد که نیاز به بررسی و کاهش کامل به منظور اطمینان از حداکثر دقت، کارایی و مقرون به صرفه بودن دارد. تحقیقات گسترده و جامع برای رسیدگی به این چالش‌ها انجام شده است و هدف اصلی این مطالعه، کمک به پایگاه دانش موجود با بررسی نیازهای دقت تکنیک ناوبری مبتنی بر تصویر است. برای رسیدن به این هدف، یک مدل سه بعدی پیچیده و مفصل از ساختمان مورد نظر بادقت ایجاد شد و موقعیت نقطه کانونی تصویر به عنوان مکان تلفن همراه با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته عکاسی و تطبیق تصویر تعیین شد. ضروری است که برجسته و تأکید کنیم که این تکنیک خاص از حضور گسترده تلفن‌های همراه فعلی که مجهز به دوربین‌های با کیفیت بالا هستند، استفاده می‌کند و در نتیجه، آن را به یک راه حل فوق‌العاده ارزان، سریع، کارآمد و دقیق برای ناوبری داخلی تبدیل می‌کند.
یافته‌ها: نتیجه اولیه این مطالعه، حول ارزیابی جامع دقت موقعیت‌یابی حاصل از استفاده از روش ناوبری مبتنی بر تصویر پیشنهادی است. نتایج حاصل از این پژوهش، پیامدهای عمیق و اساسی برای طراحی و توسعه یک سامانه ناوبری بهینه مبتنی بر تصویر دارد. تجزیه و تحلیل عددی عمیق، دقت پلانمتری متوسط فوق‌العاده 2.5 سانتی‌متر را نشان می‌دهد، بنابراین، اثربخشی شدید روش پیشنهادی در دستیابی به دقت بی‌نظیر در حوزه ناوبری داخلی را تأکید می‌کند.
نتیجه‌گیری: با توجه به یافتههای حاصل از این مطالعه دقیق ، می‌توان به‌طور قاطع و صریح نتیجه گرفت که روش ناوبری مبتنی بر تصویر پیشنهادی در واقع، دارای سطح دقت لازم برای تحقق کلیه الزامات ناوبری داخلی است. علاوه بر این، شیوع گسترده و پذیرش تلفن‌های هوشمند در میان جمعیت عمومی، استفاده از این روش نوآورانه و پیشگامانه را نه تنها بسیار امکان‌پذیر، بلکه به طور فزاینده‌ای عملی می‌کند. نتایج و پیامدهای این مطالعه، به طور قاطع و صریح از کاربرد روش ناوبری مبتنی بر تصویر در بسیاری از برنامه‌های ناوبری داخلی و همچنین برخی از برنامه‌های فضای باز با فاصله نزدیک پشتیبانی می‌کند. بنابراین، کاملاً واضح و آشکار است که این تلاش، تحقیقاتی با موفقیت، راه را برای اجرای یکپارچه و کارآمد یک راه‌حل ناوبری قابل اعتماد و قوی در محیط‌های داخلی و خارجی، هموار کرده است.

کلیدواژه‌ها

• انطباق تصویر
• تعیین موقعیت در داخل محیط
• سامانه ماهواره ناوبری جهانی
• ناوبری

موضوعات

• سامانه اطلاعات مکانی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Accuracy in Image-Based Navigation

نویسندگان [English]

• M. Ezazi
• M. Shirazian
• F. Hosseinali
• F. Haj Mahmoud Attar

Department of Surveying Engineering, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives: The field of navigation, which is widely recognized as one of the most efficient and effective means of reaching a desired destination, holds immense significance in today's society. In order to cater to the needs of users by providing them with accurate routes to their intended destinations, navigation systems rely on the determination of the mobile location and the destination on the map. At present, the majority of location-based services heavily rely on navigation systems that utilize the Global Navigation Satellite System (GNSS) for determining the mobile location. However, it is crucial to acknowledge that this method is not applicable in indoor environments due to a multitude of limitations. Consequently, in order to overcome these limitations, a plethora of technologies have been developed for indoor positioning, such as Wi-Fi, Bluetooth, Inertial Navigation System (INS), ultrasonics, and acoustic waves. The range of applications involved in location-based services varies depending on the position quality (uncertainty), ranging from prevalent navigation that requires accuracy in the tens of meters to precise automatic object location that necessitates centimeter-level accuracy. The focus of this specific study is centered upon the utilization of image-based methods as a novel approach to address the problem of indoor mobile positioning.
Methods: The implementation of the image-based navigation method presents a series of challenges that must be comprehensively addressed in order to ensure its accuracy, efficiency, and cost-effectiveness. Extensive research has been conducted to tackle these challenges, and the aim of this study is to contribute to the existing knowledge base by delving into the accuracy requirements of the image-based navigation technique. To achieve this, a meticulous 3D model of the building was meticulously created, and the position of the image focal point was determined as the mobile location through the utilization of photography and image matching techniques. It is important to highlight the fact that this particular technique capitalizes on the widespread availability of current mobile phones, which are equipped with cameras, thereby rendering it an incredibly inexpensive, rapid, efficient, and accurate solution for indoor navigation.
Findings: The primary outcome of this study revolves around the assessment of positioning accuracy using the proposed image-based navigation method. The results obtained from this research possess significant implications for the design and development of an optimal image-based navigation system. The numerical analysis showcases an impressive average planimetric accuracy of 2.5 centimeters, thereby underscoring the efficacy of the proposed method in achieving precise indoor navigation.
Conclusion: In light of the findings derived from this study, it can be conclusively affirmed that the proposed image-based navigation method possesses a level of accuracy that fulfills all indoor navigation requirements. Furthermore, the widespread adoption of smartphones among the general population ensures that the utilization of this method is highly feasible. The outcomes of this study strongly bolster the applicability of the image-based navigation method for a myriad of indoor navigation applications, as well as certain close-range outdoor applications. Thus, it is evident that this research has paved the way for the implementation of a reliable and efficient navigation solution in both indoor and outdoor environments.

کلیدواژه‌ها [English]

• GNSS
• Image Matching
• Indoor Positioning
• Navigation

COPYRIGHTS 
© 2023 The Author(s).  This is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/)