桂電圖書館室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

黃朝幫 黃 靜 黃 彬 岑亮軍 鄧景天 李一媛

0 引言

時過境遷，如今的電子產(chǎn)品領(lǐng)域也在高速發(fā)展，電子產(chǎn)品的開發(fā)廠商不僅講究產(chǎn)品本身的外表設(shè)計，而且重視用戶的實用性，是為了提高用戶能夠從該產(chǎn)品中體驗到該產(chǎn)品帶來的效率。

該桂電圖書館室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)含自主定位，智能導(dǎo)航，圖書索引，區(qū)域提示，模型操作等功能。自主定位是當(dāng)用戶點擊當(dāng)前位置按鈕時，手機獲取藍(lán)牙信息，發(fā)送到服務(wù)端，服務(wù)端進過算法計算，將模型的位置坐標(biāo)發(fā)送回手機，圖書館模型中會顯示用戶當(dāng)前位置；索引書籍時，點擊開啟導(dǎo)航時，同樣獲取位置信息。智能導(dǎo)航，導(dǎo)航采用Unity 的Nav 網(wǎng)格模型的自動尋路算法，精準(zhǔn)的算出用戶位置到目標(biāo)的最短路徑，同時生成一條可視化的線路，路線隨用戶位置的變化實時更新，用戶可根據(jù)線路找到目標(biāo)位置。同時導(dǎo)航提供第一人稱視角和第三人稱視角兩種導(dǎo)航模式，為不同用戶帶來更好更便捷的體驗。

1 項目背景

隨著城市化進程加快，信息技術(shù)的發(fā)展催生了物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)又間接孵化了“智慧城市”這一概念。在建設(shè)智慧城市浪潮的推動下，各行各業(yè)紛紛加入到這場技術(shù)與方案的比拼之中。從硬件到軟件、從產(chǎn)品到方案，物聯(lián)網(wǎng)延伸到哪里，市場就存在于哪里。

伴隨著當(dāng)今城市化的發(fā)展，城市居民把更多的時間用在了室內(nèi)，因此室內(nèi)位置信息便擁有了更多的應(yīng)用價值。通過室內(nèi)定位技術(shù)讓多種多樣的硬件設(shè)備、各式各樣的應(yīng)用場景聯(lián)系到一起，進而形成人與物、物與物的相互連接，以此來推動智慧城市的建設(shè)和發(fā)展。

表1 各種定位系統(tǒng)對比

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案與實現(xiàn)

本項目基于華南第一大圖書館—桂林電子科技大學(xué)圖書館通過項目組的技術(shù)攻關(guān)研發(fā)桂電圖書館室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)軟件，以實現(xiàn)圖書搜索、圖書定位和圖書位置導(dǎo)航為一體智能軟件，服務(wù)與廣大師生，為同學(xué)和老師減少找書的繁瑣步驟與困難。通過項目的實施，把書籍位置定位與室內(nèi)導(dǎo)航相結(jié)合，改造傳統(tǒng)的找書方式，大大提供了其便利性。項目的具體實施方案將主要在以下幾個方面：

（1）場景模型的建立

前期對圖書館進行實地拍攝取景，分析其模型結(jié)構(gòu)，通過Maya 和3D MAX兩個建模工具來建立模擬一個比較真實的場景和一個簡模場景，簡模場景用于圖書館遠(yuǎn)景的顯示，真實場景用于圖書館近景顯示，兩種模型的建立對手機渲染減少了不少負(fù)擔(dān)，同時也是解決手機展示模型進行優(yōu)化的一種處理方式。

（2）室內(nèi)定位實現(xiàn)

針對各種定位系統(tǒng)，如藍(lán)牙技術(shù)、UWB、射頻技術(shù)、Wi- Fi技術(shù)等，尤其是藍(lán)牙定位。軟件使用藍(lán)牙室內(nèi)定位，因為藍(lán)牙不受建筑物外壁的阻礙，在圖書館這種相對安靜的環(huán)境定位信號還是很強的，影響較小，而且成本低，同時移動設(shè)備都支持藍(lán)牙功能。要對藍(lán)牙基站進行布點安裝工作。移動設(shè)備接收到藍(lán)牙基站發(fā)出的位置信息傳導(dǎo)軟件中，進而實現(xiàn)定位功能。

藍(lán)牙定位系統(tǒng)的硬件分為5 類:藍(lán)牙i Beacon 基站、讀者終端、智慧圖書館后臺服務(wù)器、管理員終端、3D 監(jiān)管終端。

A.藍(lán)牙i Beacon 基站

藍(lán)牙i Beacon 基站作為智慧圖書館定位的基礎(chǔ)硬件設(shè)備，用于發(fā)送藍(lán)牙RSSI 信號，與移動終端進行通信。

圖1 軟件架構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)硬件部署圖

（3）軟件的交互

A.構(gòu)建室內(nèi)空間模型

圖書館在交互功能上，可實現(xiàn)分層顯示，全景顯示，二維三維顯示，實景顯示等功能，同時使用Unity3D 引擎軟件繪制3D場景，建立具有基本功能的3D 室內(nèi)空間模型。

B.定位設(shè)備部署

定位設(shè)備分為手持終端和藍(lán)牙信號發(fā)射基站兩部分。手持終端被定位人員攜帶即可。藍(lán)牙信號發(fā)射基站將被有序部署在圖書館各層的閱覽室、書庫、自習(xí)室和報告廳等場所。最終需要根據(jù)定位效果確定以及調(diào)整藍(lán)牙信號發(fā)射基站部署規(guī)模。每30平米布置一藍(lán)牙信號發(fā)射基站。主要突出我們的定位導(dǎo)航功能。

3 結(jié)束語

本項目主要是為人們在圖書館尋找書籍時提供實時定位導(dǎo)航服務(wù)。通過使用基于藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)，實現(xiàn)身臨其境的實時跟進功能，為用戶帶來更為方便快捷的導(dǎo)航功能。我們也從項目開發(fā)實現(xiàn)中學(xué)習(xí)到了U3D 的用法以及室內(nèi)定位的原理、程序。