智能無人機(jī)導(dǎo)游技術(shù)與探索*

高 揚(yáng)，姜 秦，溫佳旭，魏秀玲

（吉林動畫學(xué)院，吉林 長春 130012）

隨著人們生活水平的提高，外出旅游已經(jīng)成為人們放松休閑的主要活動之一。經(jīng)過近40年的發(fā)展，中國旅游業(yè)的產(chǎn)業(yè)形象日益鮮明，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在不斷壯大，毫無懸念地在中國發(fā)展速度最快行業(yè)中占據(jù)一席之地。目前，中國旅游業(yè)面臨著種種問題，傳統(tǒng)的旅游方式都是團(tuán)隊組織[1]，這在很大程度上制約了游客游玩的自主性。旅游方式急需要由粗放型經(jīng)營向集約化經(jīng)營轉(zhuǎn)變，特別是對旅游質(zhì)量和旅游體驗(yàn)的重視，由滿足人們旅游基本需求向高質(zhì)量旅游服務(wù)轉(zhuǎn)變。并且隨著手機(jī)作為現(xiàn)在最常用的移動終端，旅游導(dǎo)航類的APP 也是層出不窮，但是人們更希望有一款智能化的簡單易于用戶使用的智能旅游導(dǎo)航軟件，來更好地為人們的出行服務(wù)，同時景區(qū)管理人員也很希望有一款軟件能夠更好地宣傳景區(qū)，吸引更多的游客來旅游，帶動當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，充分利用無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以智能手機(jī)作為移動終端，設(shè)計一款自助的、智能的導(dǎo)游系統(tǒng)來滿足游客的需求是非常有必要的[2]。同時，無人機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，在多個領(lǐng)域嶄露頭角，但目前在導(dǎo)游領(lǐng)域，尚未有無人機(jī)的高效應(yīng)用。無人機(jī)擁有不受地形限制、空間定位準(zhǔn)確、占用空間小等特點(diǎn)?！爸悄軐?dǎo)游+無人機(jī)”不只是一個簡單的代替導(dǎo)游的工具，而是一套針對園區(qū)旅游體驗(yàn)的優(yōu)化方案，能夠解決一系列旅游業(yè)的重點(diǎn)問題。同時也能為現(xiàn)今無人機(jī)制造業(yè)、旅游業(yè)提供新的轉(zhuǎn)型方案。

1 旅游助手APP

移動互聯(lián)技術(shù)的飛速發(fā)展及移動終端設(shè)備的普及，使智慧旅游迅速成為旅游業(yè)發(fā)展的重要途徑，基于移動設(shè)備的旅游相關(guān)APP 成為實(shí)現(xiàn)智慧旅游的重要載體[2]。作為全新的面向全場景的分布式操作，HarmonyOS 在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有著巨大的潛力?；贖armonyOS平臺的智慧旅游APP的開發(fā)旨在通過移動互聯(lián)技術(shù)提高旅游的信息化水平，滿足人們自由化、個性化、體驗(yàn)化旅游的需求，進(jìn)一步改善旅游服務(wù)的總體質(zhì)量，推進(jìn)旅游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此研究基于HarmonyOS的旅游助手APP軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

旅游助手APP 結(jié)合人們?nèi)粘Ｂ糜蔚男枰靡苿討?yīng)用開發(fā)技術(shù)，分析HarmoyOS 平臺下旅游輔助信息系統(tǒng)的功能需求，研究系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架、關(guān)鍵技術(shù)。通過該APP 的應(yīng)用，旅游者將能夠隨時隨地獲取旅游景點(diǎn)最新的天氣和新聞資訊，享受實(shí)時的路況信息提醒及定位導(dǎo)航服務(wù)，即時查看附近商家及休閑娛樂場所的優(yōu)惠信息，實(shí)現(xiàn)游、購、娛和吃、住、行的一體化服務(wù)，為旅游用戶提供便利。同時利用無人機(jī)實(shí)時采集數(shù)據(jù)，通過云端與用戶手機(jī)APP 及時交換信息。游客可通過APP 或小程序，觀看無人機(jī)航拍景區(qū)景色，也可實(shí)時從無人機(jī)視角看風(fēng)景。實(shí)時提供景區(qū)游客分布情況，游客可通過APP 查看，自行選擇游玩路線；游客可通過APP 訪問數(shù)據(jù)庫了解景區(qū)文化和歷史。

2 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

2.1 軟件

旅游助手APP 軟件以功能集中、操作簡單、使用方便為基本原則，滿足用戶日常旅游的實(shí)際需要。經(jīng)過調(diào)研分析，旅游助手軟件主要包括用戶登錄與注冊、城市定位與導(dǎo)航、氣象信息及生活指數(shù)查詢、好友信息分享等基本功能模塊。旅游助手APP 軟件的系統(tǒng)功能可以具體描述如下。

用戶登錄模塊。新用戶注冊后在登錄界面成功登錄后，方可進(jìn)入系統(tǒng)使用相關(guān)功能。

城市選擇模塊。點(diǎn)擊定位，自動定位到所在城市；支持在文本框中輸入目標(biāo)城市搜索城市信息。

氣象信息查詢模塊。獲取定位城市的氣象信息，如溫度、風(fēng)力，并能夠顯示溫度變化曲線圖，針對穿衣、旅游、洗車、感冒、運(yùn)動、紫外線強(qiáng)度等生活指數(shù)給出建議。

定位與導(dǎo)航模塊。支持隨時隨地查看道路擁堵情況，支持導(dǎo)航功能。

旅游生活模塊。在查看天氣狀況和路線的同時，也可搜索到定位地點(diǎn)附近詳細(xì)的休閑娛樂等信息。

無人機(jī)導(dǎo)游模塊。基于無人機(jī)平臺，實(shí)現(xiàn)園區(qū)定位導(dǎo)航、景區(qū)語音講解。運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)對園區(qū)數(shù)據(jù)分析，提供管理與優(yōu)化方案[1]。

旅游助手APP 是以DevEco Studio 為開發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)的移動應(yīng)用軟件，HarmonyOS 具備分布式軟總線、分布式數(shù)據(jù)管理和分布式安全3 大核心能力。

分布式軟總線讓多設(shè)備融合為“一個設(shè)備”，帶來設(shè)備內(nèi)和設(shè)備間高吞吐、低時延、高可靠的流暢連接體驗(yàn)。分布式數(shù)據(jù)管理讓跨設(shè)備數(shù)據(jù)訪問如同訪問本地，大大提升跨設(shè)備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程讀寫和檢索性能等。分布式安全確保正確的人、用正確的設(shè)備、正確使用數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶進(jìn)行解鎖、付款、登錄等行為時系統(tǒng)會主動拉出認(rèn)證請求，并通過分布式技術(shù)可信互聯(lián)能力，協(xié)同身份認(rèn)證確保正確的人；HarmonyOS 能夠把手機(jī)的內(nèi)核級安全能力擴(kuò)展到其他終端，進(jìn)而提升全場景設(shè)備的安全性，通過設(shè)備能力互助，共同抵御攻擊，保障智能家居網(wǎng)絡(luò)安全；HarmonyOS 通過定義數(shù)據(jù)和設(shè)備的安全級別，對數(shù)據(jù)和設(shè)備都進(jìn)行了分類分級保護(hù)，確保數(shù)據(jù)流通安全可信。

DevEco Studio 開發(fā)平臺具有如下特點(diǎn)：①多設(shè)備統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境。支持多種HarmonyOS 設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)，包括手機(jī)（Phone）、平板（Tablet）、車機(jī)（Car）、智慧屏（TV）、智能穿戴（Wearable）、輕量級智能穿戴（Lite Wearable）和智慧視覺（Smart Vision）設(shè)備。②支持多語言的代碼開發(fā)和調(diào)試。包括Java、XML（ Extensible Markup Language ） 、 C/C++ 、 JS（JavaScript）、CSS（Cascading Style Sheets）和HML（HarmonyOS Markup Language）。③支持FA（Feature Ability）和PA（Particle Ability）快速開發(fā)。通過工程向?qū)Э焖賱?chuàng)建FA/PA 工程模板，一鍵式打包成HAP（HarmonyOS Ability Package）。④支持分布式多端應(yīng)用開發(fā)。一個工程和一份代碼可跨設(shè)備運(yùn)行，支持不同設(shè)備界面的實(shí)時預(yù)覽和差異化開發(fā)，實(shí)現(xiàn)代碼的最大化重用。⑤支持多設(shè)備模擬器。提供多設(shè)備的模擬器資源，包括手機(jī)、平板、車機(jī)、智慧屏、智能穿戴設(shè)備的模擬器，方便開發(fā)者高效調(diào)試。⑥支持多設(shè)備預(yù)覽器。提供JS 和Java 預(yù)覽器功能，可以實(shí)時查看應(yīng)用的布局效果，支持實(shí)時預(yù)覽和動態(tài)預(yù)覽；同時還支持多設(shè)備同時預(yù)覽，查看同一個布局文件在不同設(shè)備上的呈現(xiàn)效果。

2.2 硬件

基于無人機(jī)平臺，運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能導(dǎo)游系統(tǒng)主要包括以下組成部分：導(dǎo)游無人機(jī)、巡視無人機(jī)、APP 或小程序、云端服務(wù)器。其中，導(dǎo)游無人機(jī)的核心模塊為GPS、音頻、通訊，巡視無人機(jī)的核心模塊為監(jiān)測、GPS、通訊。

3 運(yùn)行模式

系統(tǒng)的運(yùn)行模式如圖1 所示。巡視無人機(jī)采集景區(qū)數(shù)據(jù)信息上傳服務(wù)器，服務(wù)器處理后，實(shí)現(xiàn)控制導(dǎo)游無人機(jī)，用戶可通過APP 或小程序訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)[3]，與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)內(nèi)的所有組件都采用模塊化設(shè)計，便于日后的升級與維護(hù)。

圖1 系統(tǒng)運(yùn)行模式

系統(tǒng)配有本地控制系統(tǒng)，如在線網(wǎng)絡(luò)通訊不可用時，可啟動離線控制，保障系統(tǒng)運(yùn)行的安全。無人機(jī)的續(xù)航時間不超過30 min，通過GPS 導(dǎo)航為無人機(jī)設(shè)定固定的航行路線，盡可能地避開游客旅游路線，避免無人機(jī)因天氣等因素為強(qiáng)迫電機(jī)產(chǎn)生更多的沖力來保持懸停，導(dǎo)致消耗更多電池能量，使其意外墜落，對游客的生命安全造成威脅。另外，避免在強(qiáng)風(fēng)條件下飛行，以防墜落到周邊建筑物甚至傷及無辜。

配有自動巡航蓄電系統(tǒng)，系統(tǒng)包含：①供電模塊（全自動機(jī)場，如圖2 所示），用于為無人機(jī)更換電池或提供充電電源；②無人機(jī)充電模塊，用于安裝在無人機(jī)上接收所述供電模塊提供的電能；③時間控制模塊，用于控制無人機(jī)定時起飛和定時回航充電。上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)定時起飛巡航，定時返航充電，無需人員監(jiān)管便可自動巡航，確保實(shí)時監(jiān)控或者定時監(jiān)控，提高了無人機(jī)工作效率。

圖2 全自動機(jī)場

全自動機(jī)場。無人機(jī)電力不足時，通過GPS 巡航自動進(jìn)入全自動機(jī)場，可由機(jī)械臂為無人機(jī)自動更換電池，也可通過無線充電對無人機(jī)補(bǔ)電。

4 技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)如下：①系統(tǒng)在服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域，運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)提供服務(wù)，解決了園區(qū)管理與維護(hù)、游客導(dǎo)航服務(wù)的問題，提出了自動化、智能化、模塊化的方案。②系統(tǒng)為提供旅游相關(guān)服務(wù)，基于無人機(jī)平臺，實(shí)現(xiàn)園區(qū)定位導(dǎo)航、景區(qū)語音講解；運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)對園區(qū)數(shù)據(jù)分析，提供管理與優(yōu)化方案。③系統(tǒng)的全自動機(jī)場概念，實(shí)現(xiàn)在無人機(jī)電力不足時，通過GPS 巡航自動進(jìn)入全自動機(jī)場，可由機(jī)械臂為無人機(jī)自動更換電池，也可通過無線充電對無人機(jī)補(bǔ)電。④使用方面，游客可通過APP 或小程序，觀看無人機(jī)航拍景區(qū)景色，也可實(shí)時從無人機(jī)視角看風(fēng)景；實(shí)時提供景區(qū)游客分布情況，游客可通過APP查看，自行選擇游玩路線；游客還可通過APP 訪問數(shù)據(jù)庫了解景區(qū)文化和歷史。

5 結(jié)束語

旅游助手APP 實(shí)現(xiàn)了自助導(dǎo)游的基本功能，利用HarmonyOS 的特性，游客在游玩時使用手機(jī)終端進(jìn)行搜索﹑定位，配以電子地圖，可以很方便地搜索景區(qū)景點(diǎn)，并能方便地查詢景點(diǎn)周邊的住宿﹑餐飲等信息。此系統(tǒng)的出現(xiàn)將會在很大程度上緩解導(dǎo)游資源不足的問題，而且可以更好地滿足游客個性化的需要。在管理方面，通過GPS 定位系統(tǒng)可以方便地查看景點(diǎn)的游客情況，更加合理地對景點(diǎn)進(jìn)行管理。