КОНЦЕПЦИЯ НАВИГАТОРА-СПРАВОЧНИКА, С ЭЛЕМЕНТАМИ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

THE CONCEPT OF A NAVIGATOR-DIRECTORY, WITH ELEMENTS OF AUGMENTED REALITY

David Gafurov

student, Department of Regional and Sectoral Development Strategies, Surgut state University,

Russia, Surgut

АННОТАЦИЯ

Данная работа посвящена разработке концепции мобильного приложения, объединяющего функции навигатора и справочника с использованием технологии дополненной реальности (AR). Приложение предназначено для решения проблем ориентации в университетских корпусах, предоставления информации о преподавателях и оптимизации маршрутов между аудиториями. В статье подробно рассматриваются функциональные возможности приложения, его преимущества перед традиционными методами навигации, а также перспективы внедрения и дальнейшего развития.

ABSTRACT

This work is devoted to the development of the concept of a mobile application that combines the functions of a navigator and a directory using augmented reality (AR) technology. The application is designed to solve the problems of orientation in university buildings, provide information about teachers and optimize routes between classrooms. The article discusses in detail the functionality of the application, its advantages over traditional navigation methods, as well as the prospects for implementation and further development.

Ключевые слова: мобильное приложение, дополненная реальность, навигация, справочник, университет, AR-технологии.

Keywords: mobile application, augmented reality, navigation, directory, university, AR technologies.

1. Введение

Традиционные методы ориентирования в стенах корпусов институтов не отвечают потребностям студентов первокурсников, абитуриентов и сотрудников университета. Недавно поступившие студенты так же сталкиваются с проблемой, когда они не могут заранее узнать который преподаватель, ведет ту, или иную дисциплину, а также как он выглядит, что приводит к неприятным ситуациям. В новом здании со сложной архитектурой тяжело составлять маршруты между аудиториями так, чтобы не приходилось совершать лишние действия, вследствие чего случаются опоздания на занятия.

Современные технологии, такие как дополненная реальность, позволяют решить подобные проблемы, предлагая новые возможности для создания интерактивных приложений, способных улучшить взаимодействие пользователей с информацией. Одним из перспективных вариантов является разработка навигатора-справочника, который визуализирует данные о кабинетах, кафедрах и их преподавателей с помощью AR. Такое приложение может стать полезным инструментом для студентов, которые не знакомы с инфраструктурой корпусов ВУЗа.

Целью данного исследования является описание концепции мобильного приложения, сочетающего функции справочника и навигатора с элементами дополненной реальности.

2. Предметная область

Разработка мобильных приложений-навигаторов для помещений представляет собой сложную междисциплинарную область, объединяющую технологии позиционирования, компьютерного зрения, трёхмерного моделирования и проектирования пользовательских интерфейсов. В отличие от традиционных навигационных систем для открытых пространств, использующих спутниковые технологии GPS или ГЛОНАСС, навигация внутри помещений сталкивается с принципиально иными техническими вызовами, связанными с отсутствием прямого сигнала от спутников, сложной архитектурой зданий и необходимостью высокой точности позиционирования. Современные решения в этой области опираются на альтернативные технологии определения местоположения, включая использование сигналов Wi-Fi и Bluetooth Low Energy (BLE), геомагнитного поля зданий, компьютерного зрения и дополненной реальности. Особое значение приобретает интеграция различных методов позиционирования для повышения точности и надёжности навигации, что требует сложных алгоритмов обработки данных и сенсорной информации с мобильных устройств.

Важной составляющей предметной области является трёхмерное моделирование помещений, которое может осуществляться различными методами - от ручного проектирования в CAD-системах до автоматизированного создания цифровых двойников с помощью лазерного сканирования и фотограмметрии. Эти модели должны не только точно отражать физическую структуру здания, но и содержать семантическую информацию о функциональном назначении помещений, что необходимо для интеллектуальной навигации. Особую сложность представляет поддержание актуальности таких моделей в условиях постоянных изменений внутренней планировки зданий.

Технологии дополненной реальности (AR) стали ключевым элементом современных навигационных решений, позволяя накладывать цифровую информацию на реальное окружение пользователя. Реализация AR-навигации требует решения задач распознавания помещений и объектов, трекинга движения пользователя в реальном времени и визуализации маршрутов с учётом особенностей мобильных платформ. При этом необходимо учитывать ограничения мобильных устройств по производительности и энергопотреблению, что влияет на выбор алгоритмов и методов визуализации.

3. Обзор аналогов

Проведенный анализ существующих решений для навигации внутри помещений, таких как Google Indoor Maps*, Meridian (Aruba), Here Indoor Map, MazeMap, IndoorAtlas и NavVis IndoorViewer, позволил выявить их ключевые преимущества и недостатки. Большинство аналогов предлагают базовые функции, такие как прокладка маршрутов, поиск помещений и отображение информации о зданиях, однако они имеют ряд ограничений: зависимость от интернета, отсутствие интеграции с локальными университетскими системами, недостаточная точность навигации в сложных архитектурных пространствах, а также высокая стоимость внедрения и поддержки. Например, Google Indoor Maps* не всегда покрывает все здания, а Meridian требует установки дополнительного оборудования (BLE-маяков), что увеличивает затраты. IndoorAtlas, несмотря на инновационное геомагнитное позиционирование, может давать сбои в зданиях с сильными магнитными помехами. NavVis IndoorViewer предлагает детализированные 3D-модели, но их создание требует значительных ресурсов. При этом ни одно из рассмотренных решений не сочетает в себе все необходимые для университета функции: интерактивную навигацию с AR, актуальную информацию о преподавателях и интеграцию с расписанием занятий.

4. Требования к приложению

Разрабатываемый навигатор-справочник для СурГУ должен представлять собой комплексное решение, сочетающее в себе передовые технологии позиционирования и интуитивно понятный интерфейс, ориентированный на потребности студентов и сотрудников университета. Ключевым требованием является обеспечение высокой точности навигации как внутри зданий, так и на территории кампуса, что достигается за счет реализации гибридной системы позиционирования. Для работы в помещениях, где сигналы GPS недоступны, приложение будет использовать комбинацию технологий дополненной реальности, геомагнитного позиционирования и визуальных маркеров, что позволит определять местоположение пользователя с точностью до нескольких метров. При этом критически важной функцией является возможность работы в автономном режиме, когда карты зданий и базовая навигационная информация загружаются заранее и доступны без подключения к интернету, что особенно актуально для зон со слабым покрытием сотовой сети.

Интеграция с университетскими информационными системами представляет собой важнейший аспект разработки, позволяющий обеспечить синхронизацию данных о расписании занятий, местоположении преподавателей и состоянии аудиторий в реальном времени. Это требует создания надежного API для взаимодействия с существующими базами данных университета и реализации механизмов оперативного обновления информации, например, при временном закрытии аудиторий на ремонт или изменении расписания. Особое внимание уделяется вопросам доступности приложения для различных категорий пользователей, включая студентов с ограниченными возможностями. Для этого предусматривается реализация голосового сопровождения маршрута, поддержка экранных дикторов и других вспомогательных технологий, а также разработка максимально интуитивного интерфейса, не требующего длительного обучения.

Технологии дополненной реальности занимают центральное место в проекте, обеспечивая наложение виртуальных маршрутов на реальное изображение с камеры смартфона, что значительно упрощает ориентацию в сложных университетских корпусах. Пользователи смогут видеть стрелки-указатели и текстовые подсказки, интегрированные в реальное окружение, а также получать доступ к трехмерным моделям аудиторий и кафедр, что особенно полезно для предварительного ознакомления с планировкой помещений.

Основной функционал приложения включает в себя интеллектуальную систему навигации, способную строить оптимальные маршруты между аудиториями. Справочная часть приложения предоставляет доступ к обширной базе данных о преподавателях, включая их фотографии, контактные данные и расписание консультаций, а также информацию о кафедрах, лабораториях и проводимых мероприятиях. Модуль работы с расписанием не только отображает актуальное расписание занятий, но и может отправлять уведомления о предстоящих парах или изменениях в учебном процессе. Дополнительные возможности, такие как система отзывов о помещениях и преподавателях, а также возможность работы в полностью автономном режиме, делают приложение универсальным инструментом для повседневной жизни университета, значительно повышающим комфорт и эффективность работы всех категорий пользователей.

5. Заключение

Разработанная концепция приложения позволяет пользователям не только быстро находить нужные аудитории, но и получать дополнительную информацию о преподавателях и кафедрах, что способствует снижению уровня стресса и неопределенности у новых студентов и сотрудников.

Таким образом, предложенное решение представляет собой перспективный инструмент для улучшения навигации и информационной поддержки в сложных пространственных структурах, что может значительно повысить качество взаимодействия пользователей с окружающей средой.

*(По требованию Роскомнадзора информируем, что иностранное лицо, владеющее информационными ресурсами Google является нарушителем законодательства Российской Федерации – прим. ред.)

Список литературы:

1. Azuma, R. T. A survey of augmented reality // Presence: Teleoperators & Virtual Environments – 1997. – 6(4), – C. 355–385.
2. Höllerer, T., & Feiner, S. Mobile augmented reality systems // Telegeoinformatics: Location-Based Computing and Services – 2004. – C. 221–260.
3. Raknim, P., & Lan, K. C. Toward real-time indoor localization in wireless sensor networks // IEEE Transactions on Industrial Informatics – 2015. –  11(2). –  C. 374– 383.
4. Carmigniani, J., & Furht, B. Augmented reality: An overview // In Handbook of augmented reality. Springer, New York, NY. – 2011. – C. 3–46.
5. Behringer, R., et al. Using augmented reality to support situated learning // Journal of Educational Technology Systems. – 2008. –36(4). – C 405-424.