圖書(shū)館室內(nèi)圖書(shū)定位技術(shù)的分析

江錦紅

摘 要

隨著圖書(shū)館的館藏種類、數(shù)量越來(lái)越豐富以及圖書(shū)館的功能結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，圖書(shū)館館內(nèi)定位技術(shù)備受關(guān)注。本文著重介紹基于射頻的定位技術(shù)，并針對(duì)圖書(shū)館的實(shí)際情況，分析RFID技術(shù)作為圖書(shū)館圖書(shū)定位的原因。

關(guān)鍵詞

圖書(shū)定位;WiFi;藍(lán)牙;RFID;圖書(shū)館

中圖分類號(hào)： G258.6;G250.7 ? ? ?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.064

Abstract

As the types and quantities of libraries are becoming abundant， and the functional structure of libraries is becoming complex，the positioning technology in libraries has attracted much attention.This article focuses on the introduction of radio frequency-based positioning technology，and analyzes the reasons for RFID technology as a library book positioning for the actual situation of the library.

Key Words

Book positioning;WiFi;Bluetooth;RFID;Libraries

21世紀(jì)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，‘物已經(jīng)成為信息通訊的新維度。傳統(tǒng)的圖書(shū)館借閱系統(tǒng)需要讀者先查找索書(shū)號(hào)、在對(duì)照館內(nèi)圖書(shū)布局依序查找圖書(shū)，相當(dāng)煩瑣;尤其是圖書(shū)錯(cuò)架的情況下，找到需要的書(shū)籍更難。實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館圖書(shū)定位是未來(lái)智慧圖書(shū)館建設(shè)的一個(gè)重要分支，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。主流的定位技術(shù)按照信號(hào)載體可以分為基于超聲波定位技術(shù)、紅外線定位技術(shù)及射頻定位技術(shù)等。在無(wú)線技術(shù)的發(fā)展下，基于射頻的定位技術(shù)成為室內(nèi)定位的大熱門(mén)[1]。目前，基于射頻的定位技術(shù)主要有藍(lán)牙技術(shù)，WiFi技術(shù)以及RFID技術(shù)等，并且都有相應(yīng)的研究成果。

1 室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展

1.1 藍(lán)牙室內(nèi)定位的發(fā)展

由于藍(lán)牙技術(shù)低功耗的發(fā)展，低功耗藍(lán)牙已經(jīng)嵌入到越來(lái)越多的設(shè)備端，為其進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。張倬勝[2]等人基于藍(lán)牙ibeacon技術(shù)搭建了智慧圖書(shū)館定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)人員定位。藍(lán)牙定位是依據(jù)接收藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)三邊定位方法[3]或指紋匹配法等方法實(shí)現(xiàn)定位的。

1.2 WiFi室內(nèi)定位的發(fā)展

WiFi技術(shù)可以在不使用通信電纜的情況下，終端以單播或者廣播的形式實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信。RADAR系統(tǒng)是基于WiFi信號(hào)強(qiáng)度的典型定位系統(tǒng)之一，其采用的算法是指紋匹配方法。隨著WiFi的正交頻分復(fù)用技術(shù)引入，RSSI信號(hào)可以細(xì)分成幾個(gè)子信道，可以有效地接收室內(nèi)多徑效應(yīng)，即信道狀態(tài)信息CSI，取得更好的定位效果。張帥[4]等人提出一種綜合選擇策略，綜合RSS最大平均值計(jì)算、方差波動(dòng)性過(guò)濾和互信息分析，達(dá)到了AP選擇組合最優(yōu)化，提高定位精度。通過(guò)指紋算法、指紋與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合、三邊定位方法提高定位精度。

1.3 基于RFID的室內(nèi)圖書(shū)定位技術(shù)

RFID系統(tǒng)物理部分由電子標(biāo)簽、讀寫(xiě)器、天線組成。由于RFID成本下降以及功能提升，使得其廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈、工業(yè)等領(lǐng)域。RFID技術(shù)也逐步應(yīng)用到圖書(shū)上，替代傳統(tǒng)的條碼，實(shí)現(xiàn)基于RFID的自助借還、圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)系統(tǒng)。LANDMARC系統(tǒng)是基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位技術(shù)最典型系統(tǒng)之一。

2 RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館圖書(shū)定位的分析

要實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館內(nèi)圖書(shū)的定位需要從幾個(gè)角度思考：基礎(chǔ)設(shè)施、成本、可行性、標(biāo)準(zhǔn)、定位精度等方面進(jìn)行思考。下面我們來(lái)逐一分析。

2.1 物理基礎(chǔ)

基于藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)需要在圖書(shū)館布置大量的藍(lán)牙基站以及藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)，成本很高。很多圖書(shū)館實(shí)現(xiàn)了WiFi的全覆蓋，WiFi室內(nèi)定位不需要額外的基站。但是以上兩種技術(shù)應(yīng)用的芯片成本相對(duì)較高。

RFID按照工作頻段可以分為低頻、中高頻、超高頻、微波段，其中高頻和超高頻RFID已經(jīng)廣泛應(yīng)用在高校圖書(shū)館以及公共圖書(shū)館，形成與圖書(shū)一一對(duì)應(yīng)的體系，為RFID技術(shù)的拓展奠定了基礎(chǔ)。而且RFID具有非接觸性、能耗成本較低、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不需要頻繁更換芯片，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用穩(wěn)定可靠。

2.2 RFID標(biāo)準(zhǔn)化

ISO/IEC基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系對(duì)物品標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)采集與處理、設(shè)備控制與管理等方面形成一致的標(biāo)準(zhǔn)[5]。此外，高頻和超高頻RFID芯片廣泛應(yīng)用在圖書(shū)館，隨著RFID互操作實(shí)驗(yàn)[6]的完成，高頻和超高頻RFID設(shè)備互用性不再是障礙，館際互借，設(shè)備兼容得到很好的解決。

2.3 防碰撞處理

RF信號(hào)易受室內(nèi)人員、建筑設(shè)計(jì)、相關(guān)設(shè)備的距離與數(shù)量等影響，如WiFi設(shè)備和藍(lán)牙設(shè)備同信道或者近距離干擾比較大[7]。RFID定位系統(tǒng)中，尋找錯(cuò)架圖書(shū)存在多個(gè)讀寫(xiě)器或者多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)發(fā)送請(qǐng)求，造成多路信息碰撞干擾，需要做好防碰撞處理。RFID跟蹤錯(cuò)架圖書(shū)策略有讀者驅(qū)動(dòng)、錯(cuò)架圖書(shū)驅(qū)動(dòng)、管理員驅(qū)動(dòng)、時(shí)間驅(qū)動(dòng)以及混合驅(qū)動(dòng)[8]。采用時(shí)間驅(qū)動(dòng)的方式周期性的查找錯(cuò)架圖書(shū)并整理，并給每個(gè)讀寫(xiě)器設(shè)置一定時(shí)間的偏移，可以有效地改善信息的碰撞。如張麗[9]通過(guò)控制讀寫(xiě)器掃描參考標(biāo)簽與定位標(biāo)簽有效防止標(biāo)簽碰撞造成的干擾，提高定位精度。

2.4 優(yōu)化算法

室內(nèi)定位算法有很多，基于RSSI室內(nèi)定位方法為目前主流的室內(nèi)定位方法，其主要的定位算法有位置指紋匹配、最近鄰居算法、三邊定位算法等。有很多學(xué)者進(jìn)一步優(yōu)化LANDMARC系統(tǒng)、RSSI衰減算法，如優(yōu)化參考標(biāo)簽、讀寫(xiě)器的布置，優(yōu)化選擇鄰居方法，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法優(yōu)化RSSI衰減模型的路徑損耗系數(shù)的等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法或者實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證定位精度的進(jìn)一步提升。

3 總結(jié)

本文主要介紹了射頻室內(nèi)定位技術(shù)，包括WiFi、藍(lán)牙、RFID定位技術(shù)。概述了這幾種定位技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，然后從物理基礎(chǔ)、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、防信號(hào)干擾、優(yōu)化算法等方面對(duì)比不同的定位技術(shù)。RFID芯片具有能耗低、成本低、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，而且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于智能圖書(shū)館建設(shè)中，為圖書(shū)定位奠定了物理基礎(chǔ)。隨著RFID技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善、RFID技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)防信息碰撞措施，以及定位算法不斷優(yōu)化和運(yùn)用，RFID技術(shù)已經(jīng)成為圖書(shū)館圖書(shū)定位的有效方法和主流趨勢(shì)。

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