高校圖書館室內(nèi)用戶位置情景信息獲取及應用*

王衛(wèi)軍

（河南財經(jīng)政法大學圖書館，河南 鄭州 450002）

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高校圖書館室內(nèi)用戶位置情景信息獲取及應用*

王衛(wèi)軍

（河南財經(jīng)政法大學圖書館，河南 鄭州 450002）

［摘要］對位置信息在高校圖書館情景敏感服務中的作用進行了探討，認為用戶室內(nèi)位置信息的獲取對于提升用戶服務質(zhì)量具有重要作用；介紹了智能手機上常見的幾種室內(nèi)定位技術(shù)，認為利用iBeacon設(shè)備進行室內(nèi)定位具有簡單、經(jīng)濟的優(yōu)點；構(gòu)建了一個基于iBeacon的高校圖書館室內(nèi)定位情景敏感服務平臺。

［關(guān)鍵詞］室內(nèi)定位高校圖書館情景敏感信息服務

1　位置信息與高校圖書館情景敏感服務

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市等行業(yè)的不斷興起，位置信息在人們的日常生活中也得到了廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計，我國通過移動互聯(lián)網(wǎng)的位置服務日均請求已經(jīng)超過100億次［1］。隨著智能手機的不斷普及，智能手機終端的價格也在不斷下降，基于Android和IOS系統(tǒng)的手機設(shè)備也基本上都提供了衛(wèi)星定位、WiFi、藍牙等功能。但是隨著人們對位置信息需求的不斷增加，主要用于室外定位的精度較高的衛(wèi)星定位技術(shù)（如GPS等），由于不能穿透建筑物，已經(jīng)不能滿足用戶的定位需求。一些用到定位信息的APP應用軟件在商場、醫(yī)院、地鐵、博物館、圖書館等室內(nèi)的使用，使得室內(nèi)定位服務成為移動互聯(lián)網(wǎng)應用的重要支撐。

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高校圖書館也在不斷提升自己的服務水平和用戶體驗。高校圖書館用戶的信息獲取行為主要是為了滿足自身教學、科研以及學習等方面的需要，用戶的學習環(huán)境非常豐富，用戶行為也更加復雜多樣。用戶往往在不同的時間、地點進行不同的學習、科研活動。因此，高校圖書館依據(jù)用戶的實時情景信息為用戶提供信息服務是圖書館未來的一個發(fā)展方向。高校圖書館開展情景敏感服務主要依據(jù)用戶所處的情景狀態(tài)提供相應的信息服務，情景信息可以劃分為用戶情景和信息資源情景兩種［2］。其中用戶情景中用戶的地理位置信息對于描述用戶在什么時間、什么地點、做了什么事情起著重要的作用。同時，由于高校圖書館用戶的行為往往發(fā)生在教室、圖書館、宿舍等室內(nèi)，因此，研究室內(nèi)用戶位置信息的獲取具有重要意義。筆者主要以高校圖書館為研究對象，對此進行闡述。

2　室內(nèi)位置信息的現(xiàn)有獲取技術(shù)

室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)位置定位，主要采用無線通訊、基站定位、慣導定位等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控［3］。由于衛(wèi)星信號較弱，且到達地面時不能穿透建筑物，所以其不適合室內(nèi)定位。隨著室內(nèi)定位的需求與發(fā)展，目前出現(xiàn)了很多室內(nèi)定位解決方案，如利用通信網(wǎng)絡(luò)的基站定位、WiFi定位、藍牙定位、RFID定位等。由于研究室內(nèi)定位的服務對象為高校圖書館用戶，且該用戶群體使用的終端定位設(shè)備主要為智能手機，所以筆者僅對智能手機設(shè)備上常見的硬件配置（考慮到RFID以及由其演變而來的NFC定位技術(shù)并沒有普遍應用在智能手機上，所以不再闡述）所能提供的定位服務技術(shù)（基站定位、WiFi定位、藍牙定位）進行闡述。

2.1基站定位技術(shù)

基站定位是通過電信移動運營商的網(wǎng)絡(luò)來獲取移動終端用戶位置信息的一種增值業(yè)務。基站定位實際的位置估計算法需要考慮多基站（3個或以上）定位的情況，提供測量的基站數(shù)目越多，測量精度越高。

基站定位精度與其采用的定位技術(shù)、提供業(yè)務的外部環(huán)境（無線電傳播環(huán)境、基站的密度和地理位置、定位所用設(shè)備等）有關(guān)。例如美國FCC推出的定位精度在50米以內(nèi)的概率為67%，定位精度在150米以內(nèi)的概率為95%［4］。在筆者實際的測試中，基站定位的精度受到基站的密度等情況影響很大，不同的地點，不同的手機終端，定位的誤差很大。

2.2WiFi定位技術(shù)

WiFi定位是通過利用無線局域網(wǎng)中的無線接入點實現(xiàn)對接入移動設(shè)備位置的定位，定位主要依靠設(shè)備接收的信號強度RSSI來實現(xiàn)定位。定位方法主要分為兩種：一種是基于已知AP接入點位置的方法，另一種是基于指紋數(shù)據(jù)庫的方法。位置定位精度大約在1～20米之間。為了提升定位的精確度，常常需要多個WiFi信號共同定位。

2.3藍牙定位技術(shù)

藍牙通信是一種短距離、低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后，通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)對用戶進行定位時需要用戶的藍牙設(shè)備開啟，從而對其位置進行判斷。

蘋果公司于2013年9月發(fā)布了基于藍牙的iBeacon技術(shù)用于室內(nèi)定位，該技術(shù)采用的通信協(xié)議為藍牙低功耗版本，具有部署容易、功耗低、成本低的特點。在實際使用中，帶有藍牙的智能手機設(shè)備通過獲取iBeacon的UUID（通用唯一識別碼）和RSSI（接收的信號強度指示）等信息，通過與后臺系統(tǒng)結(jié)合，提供位置感知等服務。iBeacon的工作原理是基于Bluetooth Low Energy（BLE）低功耗藍牙傳輸技術(shù)，iBeacon基站不斷向四周發(fā)送藍牙信號，當智能設(shè)備進入設(shè)定區(qū)域時，就能夠收到信號，只要滿足iBeacon技術(shù)標準的設(shè)備都可以使用［5］。目前支持藍牙4.0的IOS設(shè)備（iPhone4s以上）及安卓4.3以上的系統(tǒng)都可以實現(xiàn)對iBeacon的技術(shù)支持。通過利用iBeacon基站，手機上的APP軟件在感知用戶進入某一特定區(qū)域后，基于該場景位置信息，APP軟件就可以做出相應的動作，使用戶獲取特定信息。

3　高校圖書館情景敏感服務中室內(nèi)位置信息的獲取

在高校圖書館內(nèi)部使用室內(nèi)定位技術(shù)，如果選用基站定位，定位精度明顯不能滿足需要，經(jīng)筆者實際測試，通過基站定位技術(shù)定位到的某圖書館在校園的位置存在偏差。在一些偏僻地區(qū)，整個學校的位置都會存在誤差。表1列出了3種技術(shù)的對比。通過對比，筆者認為高校圖書館室內(nèi)定位技術(shù)的選擇應在WiFi和iBeacon兩者之間。

表1　基站定位、WiFi定位及iBeacon定位對比

通過對WiFi和iBeacon對比分析我們可以得出如下結(jié)論：

從使用的普遍程度看，WiFi要優(yōu)于iBeacon。因為WiFi不僅具有定位功能，更為重要的還具有上網(wǎng)功能，而iBeacon則無法上網(wǎng)瀏覽信息。從這個方面來對比，WiFi更加吸引用戶。同時，iBeacon對于Android系統(tǒng)來說，主要支持4.3版本以上，而目前手機大部分是4.2版本。

從使用習慣上看，WiFi更符合人們的使用習慣，上網(wǎng)獲取信息的需求往往會使用戶更加愿意打開WiFi而不是藍牙設(shè)備。但是目前IOS7.1以上的版本，iBeacon是默認打開的，且無法關(guān)閉［6］，這對用iBeacon進行室內(nèi)導航服務更具變革性的意義。

從定位精度上看，iBeacon的定位精度要高于WiFi。iBeacon通過利用射頻信號的衰減特性，將用戶離基站的距離由近及遠劃分為3個區(qū)域：貼近區(qū)域（10厘米以內(nèi)）、附近區(qū)域（1米以內(nèi)）、較遠區(qū)域（1米以外）。從定位精度看iBeacon更具優(yōu)勢，但是WiFi的信號覆蓋范圍要遠大于iBeacon。

筆者認為，從對高校圖書館的建筑內(nèi)部設(shè)計以及實際定位需要出發(fā)，選用iBeacon來獲取進入圖書館內(nèi)部的用戶位置信息較為簡單且經(jīng)濟劃算。高校圖書館是一個封閉式的建筑物，一般會有幾個入口進入，這就只需要在入口處布置iBeacon設(shè)備就能判斷用戶是否進入圖書館。在圖書館每一層的入口處設(shè)置iBeacon設(shè)備來判斷用戶是否進入某一樓層。在每一樓層的特定房間入口處設(shè)置iBeacon設(shè)備來判斷用戶是否進入某一特定房間。同時，由于iBeacon覆蓋范圍小，只要部署位置妥當，就可以準確獲取用戶進入特定區(qū)域時的信息。在讀者經(jīng)過iBeacon信號區(qū)域時，就可以判定讀者是否來到了某一空間，從而根據(jù)讀者的實時情景信息及以往歷史記錄，通過移動網(wǎng)絡(luò)推送給讀者合適的信息。

4　基于iBeacon定位的高校圖書館情景敏感服務系統(tǒng)

4.1iBeacon在圖書館的應用

4.1.1位置導航

高校圖書館的服務對象是高校教師、學生，每年新生入學，一般都會組織對學生進行入館教育，同時也會通過網(wǎng)上發(fā)布電子版入館指南對學生進行入館教育等。但在實際的入館教育中，并不能達到滿意的效果，如培訓走過場、形式枯燥等。利用iBeacon的位置定位功能，圖書館可以適當?shù)姆绞揭龑W生使用圖書館開發(fā)的相關(guān)移動服務軟件，如圖書館APP等。在新生進入圖書館入口的時候，向其推送圖書館的開放時間、館藏分布等簡單的介紹信息。在新生進入某一空間或接近某一設(shè)備的時候，向其推送該空間或設(shè)備的使用指南信息，如電子閱覽室閱覽指南、自助打印機操作指南等。但在推送時應注意避免亂發(fā)信息，考慮到并不是所有的學生都會主動安裝圖書館移動服務軟件，可考慮僅對新生推薦，且次數(shù)要有一定限制。

4.1.2信息提醒

高校圖書館是教學科研的服務中心，一些圖書館也會經(jīng)常舉辦一些學術(shù)性的講座或數(shù)據(jù)庫的使用培訓。筆者在圖書館的工作實踐發(fā)現(xiàn)，在圖書館進行數(shù)據(jù)庫培訓的時候，往往出現(xiàn)聽眾少的尷尬情況。而到了實際使用的時候?qū)W生又不知道怎么用，而不斷向圖書館工作人員咨詢?nèi)绾问褂?。究其根本原因，是信息沒有讓需要的人獲取到。

通過iBeacon的位置定位功能，設(shè)計如下場景：①可以根據(jù)流通系統(tǒng)中的讀者信息，將相關(guān)講座的舉辦內(nèi)容及時間推送給所有讀者。②如果讀者在獲取此信息后，會場的iBeacon設(shè)備獲取了讀者進入會場的信息，那么通過系統(tǒng)分析處理就認為讀者對該類型的講座感興趣，下次繼續(xù)推送。③為了避免用戶沒有打開獲取iBeacon信息的軟件，下次推送時對專業(yè)相關(guān)的讀者繼續(xù)全部推送，對非相關(guān)專業(yè)的讀者如果推送了一定次數(shù)，該讀者一直沒有來圖書館聽該類型的講座，那么下次就不再推送。通過利用位置信息，能在一定程度上避免圖書館亂發(fā)信息，引起讀者反感。

4.2基于iBeacon的高校圖書館情景敏感系統(tǒng)構(gòu)成

基于iBeacon的高校圖書館室內(nèi)位置感知系統(tǒng)包括藍牙iBeacon基站、移動終端設(shè)備、iBeacon管理服務器3部分。

4.2.1iBeacon基站

高校圖書館情景敏感服務位置信息獲取的硬件設(shè)備。通過其發(fā)送的UUID和RSSI等信息，與手機上的藍牙設(shè)備進行通信，從而獲取用戶的位置。根據(jù)本項目的需要，iBeacon的部署原則如下：A：在圖書館建筑物的入口處部署，便于判斷讀者是否進入圖書館。B：在一個樓層的入口處部署，判斷讀者進入幾樓。C：在具有獨立空間內(nèi)的各個入口處部署，如報告廳、多媒體室、3D放映廳，判斷用戶是否進入該空間。

4.2.2移動終端設(shè)備

移動終端設(shè)備也就是用戶普遍使用的智能手機，常見的移動智能手機運行平臺主要有IOS和Android。手機上的藍牙設(shè)備通過與iBeacon互聯(lián)，從而獲取iBeacon的UUID以及RSSI信息。該信息通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到iBeacon管理服務器后，相關(guān)程序通過分析判斷讀者進入了哪個空間。

4.2.3iBeacon管理服務器

存儲管理各個iBeacon設(shè)備的部署信息，從而判斷用戶進入的位置。

4.3基于iBeacon的高校圖書館情景敏感系統(tǒng)建設(shè)

圖1　高校圖書館iBeacon室內(nèi)定位系統(tǒng)原理

高校圖書館iBeacon室內(nèi)定位系統(tǒng)原理如圖1所示。其工作原理如下：

①當用戶手持安裝了圖書館APP軟件的智能手機接近圖書館內(nèi)某一iBeacon設(shè)備時，手機藍牙接收到發(fā)送自iBeacon設(shè)備的信息（UUID和RSSI），同時將信息通過移動網(wǎng)絡(luò)反饋至iBeacon服務器的位置信息轉(zhuǎn)換模塊進行位置信息轉(zhuǎn)換處理。

②情景敏感存儲、分析及推送模塊主要負責收集用戶的各種情景信息，并將其存儲到數(shù)據(jù)庫；建立用戶情景敏感的模型；收集圖書館的各種信息；向讀者推送合適的信息。

5　結(jié)語

高校圖書館情景敏感服務中用戶室內(nèi)位置信息的獲取通過使用iBeacon來獲取，具有定位精度準確、部署方便的特點。在圖書館領(lǐng)域，iBeacon在美國加州的奧蘭治郡公共圖書館、日本名古屋大學中央圖書館都有一定的應用［7］。但在應用中也存在不足之處，在iBeacon設(shè)備沒有普遍推廣使用的今天，雖然IOS7.1以上系統(tǒng)的藍牙功能是默認打開的［8］，但在Android4.3版本以上系統(tǒng)上使用iBeacon功能是需要用戶自己保持藍牙模塊打開的。同時，為了能夠使用該項技術(shù)還需要iPhone4S及以上或者Android4.3系統(tǒng)，以及支持藍牙4.0的手機，這將會隨著手機的不斷升級換代而解決。但同時我們還要面對的是如何讓用戶更喜歡使用圖書館的APP應用軟件，如何在Android系統(tǒng)上使用戶更愿意打開自己的藍牙設(shè)備。

參考文獻：

［1］張倬勝，等.基于iBeacon的精細室內(nèi)定位方法研究［J］.地理信息世界，2015（2）.

［2］王衛(wèi)軍.高校圖書館情景敏感服務及其情景模型構(gòu)建［J］.情報理論與實踐，2015（2）.

［3］室內(nèi)定位.［2015-12-05］.

［4］ LBS基站定位.［EB/OL］.［2015-12-03］.http：//baike.baidu. com/link？url=Yut2DN4l8CpgWtZTzVd2gRJX0KHk6YdtsI lLsZbQMl2tpJpijnH59rsdKLsNkeGQ7FMaaLK-Y0jI73jrEr zBiK.

［5］Android開發(fā)中iBeacon的使用.［EB/OL］.［2015-12-12］. http：//blog.csdn.net/jie1991liu/article/details/47403455.

［6］ IOS 7.1 iBeacon默認后臺開啟.［EB/OL］.［2015-12-12］. http：//tech2ipo.com/63774.

［7］黃悅深，等.Beacon在基于位置的移動圖書館服務中的應用［J］.圖書情報工作，2015（3）.

［8］發(fā)現(xiàn)了么？IOS 7.1藍牙可在不知情情況下啟動.［EB/OL］. ［2015-12-12］.http：//ipad.91.com/news/jrrd/140314/216647 87.html.

王衛(wèi)軍男，1981年生。碩士，館員。

［分類號］G258.6

收稿日期：（2016-03-31；責編：楊新寬。）

*本文系國家社會科學基金青年項目“移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校圖書館用戶情景敏感服務模式及實證研究”（項目編號：13CTQ046）系列研究成果之一。