基于iBeacon圖書館室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

李鼎甲 楊婉琪

摘 要：基于iBeacon定位技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)圖書館下的室內(nèi)智能定位導(dǎo)航，使讀者更快找到所需圖書資源，自助完成書籍查詢和路徑指引，減少借閱時(shí)間，改善借閱體驗(yàn)。通過布置簡(jiǎn)單iBeacon網(wǎng)絡(luò)，利用其信號(hào)輻射范圍不重疊等優(yōu)勢(shì)，減少iBeacon 發(fā)射器的使用數(shù)量，降低成本。路徑指引只在路徑交叉處顯示相對(duì)方向，不進(jìn)行多角度精確定位，簡(jiǎn)單易處理，大幅降低處理復(fù)雜度和時(shí)間。利用智能移動(dòng)終端及微信小程序，針對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的圖書館，改善借閱體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；智能圖書館； iBeacon；微信小程序

引言

近年來，定位導(dǎo)航技術(shù)逐步發(fā)展，但目前主流的GPS等技術(shù)多應(yīng)用于室外，在室內(nèi)由于遮擋物眾多而無法精確定位。本項(xiàng)目使用了簡(jiǎn)單便捷的iBeacon技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖書館內(nèi)部的智能定位導(dǎo)航和自助借閱，從而更好地引導(dǎo)讀者獲取所需的館藏資源，節(jié)約了寶貴時(shí)間。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)步驟

（1）構(gòu)建簡(jiǎn)單iBeacon網(wǎng)絡(luò)，采用定位算法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)精確定位。

（2）構(gòu)建導(dǎo)航服務(wù)引擎，根據(jù)室內(nèi)路徑相對(duì)方向及書柜標(biāo)號(hào)確定路線，指引用戶到達(dá)終點(diǎn)。

（3）實(shí)現(xiàn)Android連接的終端設(shè)計(jì)。

（4）實(shí)現(xiàn)圖書館位置服務(wù)功能。例如：圖書智能檢索、圖書自助導(dǎo)引、消息推送、手機(jī)自助借閱書籍等服務(wù)。

1.2硬件選擇

包括多個(gè)帶有標(biāo)號(hào)的iBeacon發(fā)射器，多個(gè)帶有標(biāo)號(hào)的書柜，多組方向標(biāo)識(shí)，移動(dòng)端，服務(wù)器，所述移動(dòng)終端和服務(wù)器無線連接，iBeacon發(fā)射器通過藍(lán)牙和移動(dòng)終端連接，書柜按標(biāo)號(hào)順序排放，其特征為所述多個(gè)帶有標(biāo)號(hào)的iBeacon發(fā)射器安放在圖書館路徑交匯處，其信號(hào)輻射范圍不重疊，路徑交匯處設(shè)置相對(duì)路徑方向標(biāo)識(shí)。

1.3微信平臺(tái)開發(fā)與連接

圖書館在微信公眾平臺(tái)開設(shè)公眾賬號(hào)，并與微信小程序進(jìn)行關(guān)聯(lián)。根據(jù)圖書館平面布局分析iBeacon發(fā)射器所需數(shù)量，通過微信公眾平臺(tái)添加設(shè)備，每添加一個(gè)設(shè)備即生成一組設(shè)備號(hào)。通過iBeacon設(shè)備供應(yīng)商提供的方法與微信設(shè)備號(hào)綁定在對(duì)應(yīng)設(shè)備上，打開手機(jī)藍(lán)牙，進(jìn)入微信“搖一搖”，出現(xiàn)“周邊”代表成功接收到信號(hào)，即表示連接成功。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1定位階段

先布置簡(jiǎn)單iBeacon網(wǎng)絡(luò)，將多個(gè)帶有標(biāo)號(hào)的iBeacon發(fā)射器安放在圖書館路徑交匯處，使其信號(hào)輻射范圍恰不重疊，在路徑交匯處通過帶有符號(hào)的箭頭在地面或其它位置標(biāo)識(shí)相對(duì)方向。設(shè)置iBeacon發(fā)射器參數(shù)，每個(gè)iBeacon發(fā)射器的數(shù)據(jù)由四種資訊構(gòu)成，分別為UUID，Major，Minor，Measured Power，其中，UUID為128位標(biāo)識(shí)符，具有全局唯一性。Major和Minor，為16位的標(biāo)識(shí)符由iBeacon發(fā)布者自行設(shè)定，本實(shí)施例中Major設(shè)置統(tǒng)一編號(hào)代表某個(gè)圖書館或其它使用場(chǎng)所，Minor的高8位和低8位分別為iBeacon發(fā)射器標(biāo)號(hào)字符的ASCII碼如A1為01000001 00110001。Measured Power是iBeacon模塊與接收器之間相距1m時(shí)的參考接收信號(hào)強(qiáng)度（RSSI）。接收器根據(jù)該參考RSSI與接收信號(hào)的強(qiáng)度來推算發(fā)送模塊與接收器的距離。本例中即用戶與接收器的信號(hào)強(qiáng)弱。

用戶手持移動(dòng)終端進(jìn)入到iBeacon發(fā)射器的藍(lán)牙輻射范圍，接收模塊接收到信息并讀取UUID、Major、Minor、Measured Power內(nèi)容。首先通過UUID、Major排除非本系統(tǒng)信號(hào)，正常信號(hào)通過Minor和Measured Power的數(shù)值向服務(wù)器提交查找請(qǐng)求，服務(wù)器查找結(jié)果后返回移動(dòng)終端，移動(dòng)終端的顯示模塊在屏幕上顯示方向，當(dāng)然也可以顯示一個(gè)虛擬的圖書館在此基礎(chǔ)上顯示方向（如圖1所示）。方向帶有標(biāo)號(hào)，和地面或其它位置標(biāo)識(shí)相對(duì)方向設(shè)置規(guī)則一致。如果查詢到的結(jié)果有多個(gè)方向如用戶從門進(jìn)入到17號(hào)書柜沿著靠門方向行走，先接收到標(biāo)號(hào)為C4的iBeacon發(fā)射器信號(hào)對(duì)應(yīng)：C4->17 a c 4代表a或c方向遠(yuǎn)近相同都要經(jīng)過4個(gè)路徑交匯處，此時(shí)同時(shí)顯示兩個(gè)方向由用戶自行選擇并告知預(yù)計(jì)距離為4個(gè)路徑交匯口（也可根據(jù)需要換成實(shí)際距離）。

隨著用戶在不同位置路徑的改變，相對(duì)目的書柜的方向也在改變，每次經(jīng)過交匯路徑有可能調(diào)整方向時(shí)都查找新的方向，重新顯示。當(dāng)?shù)竭_(dá)和目的書柜最近一個(gè)iBeacon發(fā)射器時(shí)候（A2->17 b 0）標(biāo)號(hào)為A2的iBeacon發(fā)射器距離17號(hào)書柜交匯路徑為0確定為終點(diǎn)書柜，提示用戶。

2.2導(dǎo)航路線確定

設(shè)置圖書館室內(nèi)路徑相對(duì)方向方法為：在路徑交匯處用帶有符號(hào)的箭頭在地面或其它位置標(biāo)識(shí)相對(duì)方向。確定路徑方向和相對(duì)距離在移動(dòng)終端顯示方法為：當(dāng)移動(dòng)終端接收到某個(gè)iBeacon發(fā)射器的信號(hào)后，確定其標(biāo)號(hào)，向服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求，查找當(dāng)前iBeacon發(fā)射器相對(duì)于終點(diǎn)書柜的方向信息，距離信息，查詢結(jié)果返回并顯示。

2.3程序設(shè)計(jì)與接口綁定

使用WXML和WXSS描述語言構(gòu)建視圖層，基于JavaScript的搭建邏輯層框架，并在視圖層與邏輯層間提供了數(shù)據(jù)傳輸和事件系統(tǒng)，引入微信JS-SDK進(jìn)行iBeacon設(shè)備接口連接和調(diào)用。

通過微信小程序進(jìn)入書籍檢索界面，輸入圖書名搜索圖書的時(shí)候，系統(tǒng)界面會(huì)顯示書籍所在位置，并可引導(dǎo)讀者到達(dá)對(duì)應(yīng)位置，實(shí)現(xiàn)圖書自助導(dǎo)引與借閱。

3 創(chuàng)新性

（1）布置簡(jiǎn)單信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)便捷高效的室內(nèi)定位與導(dǎo)航。

（2）重構(gòu)檢索算法，移動(dòng)終端實(shí)時(shí)顯示位置信息，在路徑交匯處指示相對(duì)方向，實(shí)現(xiàn)自助導(dǎo)引。

（3）充分利用智能移動(dòng)終端普及的優(yōu)勢(shì)，自助完成書籍查詢，書柜路徑導(dǎo)引，書籍借閱功能，減少借閱時(shí)間，改善借閱體驗(yàn)。

4 結(jié)語

本文基于iBeacon發(fā)射器與微信結(jié)合設(shè)計(jì)圖書館自助導(dǎo)引和借閱系統(tǒng)，通過布置簡(jiǎn)單iBeacon網(wǎng)絡(luò)，其信號(hào)輻射范圍不重疊有利于減少iBeacon發(fā)射器的使用數(shù)量，降低成本。路徑指引只顯示相對(duì)方向，而不是全部路徑，降低處理復(fù)雜度和時(shí)間，不進(jìn)行多角度精確定位簡(jiǎn)單易處理。同時(shí)充分利用智能移動(dòng)終端普及的優(yōu)勢(shì)，自助完成書籍查詢，書柜路徑導(dǎo)引，書籍借閱功能，減少借閱時(shí)間，改善借閱體驗(yàn)。室內(nèi)定位在圖書館的應(yīng)用還有很大潛能，在未來的推廣過程中可以根據(jù)用戶需要增加更多功能以滿足用戶需求，享受閱讀樂趣。

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