高校圖書館室內(nèi)用戶位置情景信息獲取及應(yīng)用*

王衛(wèi)軍

（河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)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(yīng)用*

王衛(wèi)軍

（河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)圖書館，河南 鄭州 450002）

［摘要］對(duì)位置信息在高校圖書館情景敏感服務(wù)中的作用進(jìn)行了探討，認(rèn)為用戶室內(nèi)位置信息的獲取對(duì)于提升用戶服務(wù)質(zhì)量具有重要作用；介紹了智能手機(jī)上常見(jiàn)的幾種室內(nèi)定位技術(shù)，認(rèn)為利用iBeacon設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)定位具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)；構(gòu)建了一個(gè)基于iBeacon的高校圖書館室內(nèi)定位情景敏感服務(wù)平臺(tái)。

［關(guān)鍵詞］室內(nèi)定位高校圖書館情景敏感信息服務(wù)

1　位置信息與高校圖書館情景敏感服務(wù)

隨著移動(dòng)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(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的位置服務(wù)日均請(qǐng)求已經(jīng)超過(guò)100億次［1］。隨著智能手機(jī)的不斷普及，智能手機(jī)終端的價(jià)格也在不斷下降，基于Android和IOS系統(tǒng)的手機(jī)設(shè)備也基本上都提供了衛(wèi)星定位、WiFi、藍(lán)牙等功能。但是隨著人們對(duì)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(yīng)用軟件在商場(chǎng)、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(wù)成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(wù)水平和用戶體驗(yàn)。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(xué)、科研以及學(xué)習(xí)等方面的需要，用戶的學(xué)習(xí)環(huán)境非常豐富，用戶行為也更加復(fù)雜多樣。用戶往往在不同的時(shí)間、地點(diǎn)進(jìn)行不同的學(xué)習(xí)、科研活動(dòng)。因此，高校圖書館依據(jù)用戶的實(shí)時(shí)情景信息為用戶提供信息服務(wù)是圖書館未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。高校圖書館開(kāi)展情景敏感服務(wù)主要依據(jù)用戶所處的情景狀態(tài)提供相應(yīng)的信息服務(wù)，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(duì)于描述用戶在什么時(shí)間、什么地點(diǎn)、做了什么事情起著重要的作用。同時(shí)，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(duì)象，對(duì)此進(jìn)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(shí)現(xiàn)位置定位，主要采用無(wú)線通訊、基站定位、慣導(dǎo)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(shí)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(hào)較弱，且到達(dá)地面時(shí)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(lán)牙定位、RFID定位等。由于研究室內(nèi)定位的服務(wù)對(duì)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(jī)，所以筆者僅對(duì)智能手機(jī)設(shè)備上常見(jiàn)的硬件配置（考慮到RFID以及由其演變而來(lái)的NFC定位技術(shù)并沒(méi)有普遍應(yīng)用在智能手機(jī)上，所以不再闡述）所能提供的定位服務(wù)技術(shù)（基站定位、WiFi定位、藍(lán)牙定位）進(jìn)行闡述。

2.1基站定位技術(shù)

基站定位是通過(guò)電信移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲取移動(dòng)終端用戶位置信息的一種增值業(yè)務(wù)。基站定位實(shí)際的位置估計(jì)算法需要考慮多基站（3個(gè)或以上）定位的情況，提供測(cè)量的基站數(shù)目越多，測(cè)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(wù)的外部環(huán)境（無(wú)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(guó)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(shí)際的測(cè)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(diǎn)，不同的手機(jī)終端，定位的誤差很大。

2.2WiFi定位技術(shù)

WiFi定位是通過(guò)利用無(wú)線局域網(wǎng)中的無(wú)線接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接入移動(dòng)設(shè)備位置的定位，定位主要依靠設(shè)備接收的信號(hào)強(qiáng)度RSSI來(lái)實(shí)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(diǎn)位置的方法，另一種是基于指紋數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)WiFi信號(hào)共同定位。

2.3藍(lán)牙定位技術(shù)

藍(lán)牙通信是一種短距離、低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)后，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行定位時(shí)需要用戶的藍(lán)牙設(shè)備開(kāi)啟，從而對(duì)其位置進(jìn)行判斷。

蘋果公司于2013年9月發(fā)布了基于藍(lán)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(lán)牙低功耗版本，具有部署容易、功耗低、成本低的特點(diǎn)。在實(shí)際使用中，帶有藍(lán)牙的智能手機(jī)設(shè)備通過(guò)獲取iBeacon的UUID（通用唯一識(shí)別碼）和RSSI（接收的信號(hào)強(qiáng)度指示）等信息，通過(guò)與后臺(tái)系統(tǒng)結(jié)合，提供位置感知等服務(wù)。iBeacon的工作原理是基于Bluetooth Low Energy（BLE）低功耗藍(lán)牙傳輸技術(shù)，iBeacon基站不斷向四周發(fā)送藍(lán)牙信號(hào)，當(dāng)智能設(shè)備進(jìn)入設(shè)定區(qū)域時(shí)，就能夠收到信號(hào)，只要滿足iBeacon技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備都可以使用［5］。目前支持藍(lán)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(shí)現(xiàn)對(duì)iBeacon的技術(shù)支持。通過(guò)利用iBeacon基站，手機(jī)上的APP軟件在感知用戶進(jìn)入某一特定區(qū)域后，基于該場(chǎng)景位置信息，APP軟件就可以做出相應(yīng)的動(dòng)作，使用戶獲取特定信息。

3　高校圖書館情景敏感服務(wù)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(shí)際測(cè)試，通過(guò)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(gè)學(xué)校的位置都會(huì)存在誤差。表1列出了3種技術(shù)的對(duì)比。通過(guò)對(duì)比，筆者認(rèn)為高校圖書館室內(nèi)定位技術(shù)的選擇應(yīng)在WiFi和iBeacon兩者之間。

表1　基站定位、WiFi定位及iBeacon定位對(duì)比

通過(guò)對(duì)WiFi和iBeacon對(duì)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?yàn)閃iFi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(wú)法上網(wǎng)瀏覽信息。從這個(gè)方面來(lái)對(duì)比，WiFi更加吸引用戶。同時(shí)，iBeacon對(duì)于Android系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要支持4.3版本以上，而目前手機(jī)大部分是4.2版本。

從使用習(xí)慣上看，WiFi更符合人們的使用習(xí)慣，上網(wǎng)獲取信息的需求往往會(huì)使用戶更加愿意打開(kāi)WiFi而不是藍(lán)牙設(shè)備。但是目前IOS7.1以上的版本，iBeacon是默認(rèn)打開(kāi)的，且無(wú)法關(guān)閉［6］，這對(duì)用iBeacon進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)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(guò)利用射頻信號(hào)的衰減特性，將用戶離基站的距離由近及遠(yuǎn)劃分為3個(gè)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(yuǎn)區(qū)域（1米以外）。從定位精度看iBeacon更具優(yōu)勢(shì)，但是WiFi的信號(hào)覆蓋范圍要遠(yuǎn)大于iBeacon。

筆者認(rèn)為，從對(duì)高校圖書館的建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)以及實(shí)際定位需要出發(fā)，選用iBeacon來(lái)獲取進(jìn)入圖書館內(nèi)部的用戶位置信息較為簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)劃算。高校圖書館是一個(gè)封閉式的建筑物，一般會(huì)有幾個(gè)入口進(jìn)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(jìn)入圖書館。在圖書館每一層的入口處設(shè)置iBeacon設(shè)備來(lái)判斷用戶是否進(jìn)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(lái)判斷用戶是否進(jìn)入某一特定房間。同時(shí)，由于iBeacon覆蓋范圍小，只要部署位置妥當(dāng)，就可以準(zhǔn)確獲取用戶進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)的信息。在讀者經(jīng)過(guò)iBeacon信號(hào)區(qū)域時(shí)，就可以判定讀者是否來(lái)到了某一空間，從而根據(jù)讀者的實(shí)時(shí)情景信息及以往歷史記錄，通過(guò)移動(dòng)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(wù)系統(tǒng)

4.1iBeacon在圖書館的應(yīng)用

4.1.1位置導(dǎo)航

高校圖書館的服務(wù)對(duì)象是高校教師、學(xué)生，每年新生入學(xué)，一般都會(huì)組織對(duì)學(xué)生進(jìn)行入館教育，同時(shí)也會(huì)通過(guò)網(wǎng)上發(fā)布電子版入館指南對(duì)學(xué)生進(jìn)行入館教育等。但在實(shí)際的入館教育中，并不能達(dá)到滿意的效果，如培訓(xùn)走過(guò)場(chǎng)、形式枯燥等。利用iBeacon的位置定位功能，圖書館可以適當(dāng)?shù)姆绞揭龑?dǎo)學(xué)生使用圖書館開(kāi)發(fā)的相關(guān)移動(dòng)服務(wù)軟件，如圖書館APP等。在新生進(jìn)入圖書館入口的時(shí)候，向其推送圖書館的開(kāi)放時(shí)間、館藏分布等簡(jiǎn)單的介紹信息。在新生進(jìn)入某一空間或接近某一設(shè)備的時(shí)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(jī)操作指南等。但在推送時(shí)應(yīng)注意避免亂發(fā)信息，考慮到并不是所有的學(xué)生都會(huì)主動(dòng)安裝圖書館移動(dòng)服務(wù)軟件，可考慮僅對(duì)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(xué)科研的服務(wù)中心，一些圖書館也會(huì)經(jīng)常舉辦一些學(xué)術(shù)性的講座或數(shù)據(jù)庫(kù)的使用培訓(xùn)。筆者在圖書館的工作實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在圖書館進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)培訓(xùn)的時(shí)候，往往出現(xiàn)聽(tīng)眾少的尷尬情況。而到了實(shí)際使用的時(shí)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)绾问褂谩＞科涓驹颍切畔](méi)有讓需要的人獲取到。

通過(guò)iBeacon的位置定位功能，設(shè)計(jì)如下場(chǎng)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(shí)間推送給所有讀者。②如果讀者在獲取此信息后，會(huì)場(chǎng)的iBeacon設(shè)備獲取了讀者進(jìn)入會(huì)場(chǎng)的信息，那么通過(guò)系統(tǒng)分析處理就認(rèn)為讀者對(duì)該類型的講座感興趣，下次繼續(xù)推送。③為了避免用戶沒(méi)有打開(kāi)獲取iBeacon信息的軟件，下次推送時(shí)對(duì)專業(yè)相關(guān)的讀者繼續(xù)全部推送，對(duì)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(méi)有來(lái)圖書館聽(tīng)該類型的講座，那么下次就不再推送。通過(guò)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(lán)牙iBeacon基站、移動(dòng)終端設(shè)備、iBeacon管理服務(wù)器3部分。

4.2.1iBeacon基站

高校圖書館情景敏感服務(wù)位置信息獲取的硬件設(shè)備。通過(guò)其發(fā)送的UUID和RSSI等信息，與手機(jī)上的藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信，從而獲取用戶的位置。根據(jù)本項(xiàng)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(jìn)入圖書館。B：在一個(gè)樓層的入口處部署，判斷讀者進(jìn)入幾樓。C：在具有獨(dú)立空間內(nèi)的各個(gè)入口處部署，如報(bào)告廳、多媒體室、3D放映廳，判斷用戶是否進(jìn)入該空間。

4.2.2移動(dòng)終端設(shè)備

移動(dòng)終端設(shè)備也就是用戶普遍使用的智能手機(jī)，常見(jiàn)的移動(dòng)智能手機(jī)運(yùn)行平臺(tái)主要有IOS和Android。手機(jī)上的藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)與iBeacon互聯(lián)，從而獲取iBeacon的UUID以及RSSI信息。該信息通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到iBeacon管理服務(wù)器后，相關(guān)程序通過(guò)分析判斷讀者進(jìn)入了哪個(gè)空間。

4.2.3iBeacon管理服務(wù)器

存儲(chǔ)管理各個(gè)iBeacon設(shè)備的部署信息，從而判斷用戶進(jìn)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(dāng)用戶手持安裝了圖書館APP軟件的智能手機(jī)接近圖書館內(nèi)某一iBeacon設(shè)備時(shí)，手機(jī)藍(lán)牙接收到發(fā)送自iBeacon設(shè)備的信息（UUID和RSSI），同時(shí)將信息通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)反饋至iBeacon服務(wù)器的位置信息轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行位置信息轉(zhuǎn)換處理。

②情景敏感存儲(chǔ)、分析及推送模塊主要負(fù)責(zé)收集用戶的各種情景信息，并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)；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(yǔ)

高校圖書館情景敏感服務(wù)中用戶室內(nèi)位置信息的獲取通過(guò)使用iBeacon來(lái)獲取，具有定位精度準(zhǔn)確、部署方便的特點(diǎn)。在圖書館領(lǐng)域，iBeacon在美國(guó)加州的奧蘭治郡公共圖書館、日本名古屋大學(xué)中央圖書館都有一定的應(yīng)用［7］。但在應(yīng)用中也存在不足之處，在iBeacon設(shè)備沒(méi)有普遍推廣使用的今天，雖然IOS7.1以上系統(tǒng)的藍(lán)牙功能是默認(rèn)打開(kāi)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(lán)牙模塊打開(kāi)的。同時(shí)，為了能夠使用該項(xiàng)技術(shù)還需要iPhone4S及以上或者Android4.3系統(tǒng)，以及支持藍(lán)牙4.0的手機(jī)，這將會(huì)隨著手機(jī)的不斷升級(jí)換代而解決。但同時(shí)我們還要面對(duì)的是如何讓用戶更喜歡使用圖書館的APP應(yīng)用軟件，如何在Android系統(tǒng)上使用戶更愿意打開(kāi)自己的藍(lán)牙設(shè)備。

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［5］Android開(kāi)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(rèn)后臺(tái)開(kāi)啟.［EB/OL］.［2015-12-12］. http：//tech2ipo.com/63774.

［7］黃悅深，等.Beacon在基于位置的移動(dòng)圖書館服務(wù)中的應(yīng)用［J］.圖書情報(bào)工作，2015（3）.

［8］發(fā)現(xiàn)了么？IOS 7.1藍(lán)牙可在不知情情況下啟動(dòng).［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(hào)］G258.6

收稿日期：（2016-03-31；責(zé)編：楊新寬。）

*本文系國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金青年項(xiàng)目“移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校圖書館用戶情景敏感服務(wù)模式及實(shí)證研究”（項(xiàng)目編號(hào)：13CTQ046）系列研究成果之一。