基于iBeacon圖書館室內定位導航系統的研究與實現

李鼎甲 楊婉琪

摘 要：基于iBeacon定位技術，旨在實現圖書館下的室內智能定位導航，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，減少借閱時間，改善借閱體驗。通過布置簡單iBeacon網絡，利用其信號輻射范圍不重疊等優勢，減少iBeacon 發射器的使用數量，降低成本。路徑指引只在路徑交叉處顯示相對方向，不進行多角度精確定位，簡單易處理，大幅降低處理復雜度和時間。利用智能移動終端及微信小程序，針對錯綜復雜的圖書館，改善借閱體驗。

關鍵詞：室內定位；智能圖書館； iBeacon；微信小程序

引言

近年來，定位導航技術逐步發展，但目前主流的GPS等技術多應用于室外，在室內由于遮擋物眾多而無法精確定位。本項目使用了簡單便捷的iBeacon技術實現了圖書館內部的智能定位導航和自助借閱，從而更好地引導讀者獲取所需的館藏資源，節約了寶貴時間。

1 系統總體設計

1.1設計步驟

（1）構建簡單iBeacon網絡，采用定位算法實現室內精確定位。

（2）構建導航服務引擎，根據室內路徑相對方向及書柜標號確定路線，指引用戶到達終點。

（3）實現Android連接的終端設計。

（4）實現圖書館位置服務功能。例如：圖書智能檢索、圖書自助導引、消息推送、手機自助借閱書籍等服務。

1.2硬件選擇

包括多個帶有標號的iBeacon發射器，多個帶有標號的書柜，多組方向標識，移動端，服務器，所述移動終端和服務器無線連接，iBeacon發射器通過藍牙和移動終端連接，書柜按標號順序排放，其特征為所述多個帶有標號的iBeacon發射器安放在圖書館路徑交匯處，其信號輻射范圍不重疊，路徑交匯處設置相對路徑方向標識。

1.3微信平臺開發與連接

圖書館在微信公眾平臺開設公眾賬號，并與微信小程序進行關聯。根據圖書館平面布局分析iBeacon發射器所需數量，通過微信公眾平臺添加設備，每添加一個設備即生成一組設備號。通過iBeacon設備供應商提供的方法與微信設備號綁定在對應設備上，打開手機藍牙，進入微信“搖一搖”，出現“周邊”代表成功接收到信號，即表示連接成功。

2 關鍵技術

2.1定位階段

先布置簡單iBeacon網絡，將多個帶有標號的iBeacon發射器安放在圖書館路徑交匯處，使其信號輻射范圍恰不重疊，在路徑交匯處通過帶有符號的箭頭在地面或其它位置標識相對方向。設置iBeacon發射器參數，每個iBeacon發射器的數據由四種資訊構成，分別為UUID，Major，Minor，Measured Power，其中，UUID為128位標識符，具有全局唯一性。Major和Minor，為16位的標識符由iBeacon發布者自行設定，本實施例中Major設置統一編號代表某個圖書館或其它使用場所，Minor的高8位和低8位分別為iBeacon發射器標號字符的ASCII碼如A1為01000001 00110001。Measured Power是iBeacon模塊與接收器之間相距1m時的參考接收信號強度（RSSI）。接收器根據該參考RSSI與接收信號的強度來推算發送模塊與接收器的距離。本例中即用戶與接收器的信號強弱。

用戶手持移動終端進入到iBeacon發射器的藍牙輻射范圍，接收模塊接收到信息并讀取UUID、Major、Minor、Measured Power內容。首先通過UUID、Major排除非本系統信號，正常信號通過Minor和Measured Power的數值向服務器提交查找請求，服務器查找結果后返回移動終端，移動終端的顯示模塊在屏幕上顯示方向，當然也可以顯示一個虛擬的圖書館在此基礎上顯示方向（如圖1所示）。方向帶有標號，和地面或其它位置標識相對方向設置規則一致。如果查詢到的結果有多個方向如用戶從門進入到17號書柜沿著靠門方向行走，先接收到標號為C4的iBeacon發射器信號對應：C4->17 a c 4代表a或c方向遠近相同都要經過4個路徑交匯處，此時同時顯示兩個方向由用戶自行選擇并告知預計距離為4個路徑交匯口（也可根據需要換成實際距離）。

隨著用戶在不同位置路徑的改變，相對目的書柜的方向也在改變，每次經過交匯路徑有可能調整方向時都查找新的方向，重新顯示。當到達和目的書柜最近一個iBeacon發射器時候（A2->17 b 0）標號為A2的iBeacon發射器距離17號書柜交匯路徑為0確定為終點書柜，提示用戶。

2.2導航路線確定

設置圖書館室內路徑相對方向方法為：在路徑交匯處用帶有符號的箭頭在地面或其它位置標識相對方向。確定路徑方向和相對距離在移動終端顯示方法為：當移動終端接收到某個iBeacon發射器的信號后，確定其標號，向服務器發送查詢請求，查找當前iBeacon發射器相對于終點書柜的方向信息，距離信息，查詢結果返回并顯示。

2.3程序設計與接口綁定

使用WXML和WXSS描述語言構建視圖層，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據傳輸和事件系統，引入微信JS-SDK進行iBeacon設備接口連接和調用。

通過微信小程序進入書籍檢索界面，輸入圖書名搜索圖書的時候，系統界面會顯示書籍所在位置，并可引導讀者到達對應位置，實現圖書自助導引與借閱。

3 創新性

（1）布置簡單信號網絡，實現便捷高效的室內定位與導航。

（2）重構檢索算法，移動終端實時顯示位置信息，在路徑交匯處指示相對方向，實現自助導引。

（3）充分利用智能移動終端普及的優勢，自助完成書籍查詢，書柜路徑導引，書籍借閱功能，減少借閱時間，改善借閱體驗。

4 結語

本文基于iBeacon發射器與微信結合設計圖書館自助導引和借閱系統，通過布置簡單iBeacon網絡，其信號輻射范圍不重疊有利于減少iBeacon發射器的使用數量，降低成本。路徑指引只顯示相對方向，而不是全部路徑，降低處理復雜度和時間，不進行多角度精確定位簡單易處理。同時充分利用智能移動終端普及的優勢，自助完成書籍查詢，書柜路徑導引，書籍借閱功能，減少借閱時間，改善借閱體驗。室內定位在圖書館的應用還有很大潛能，在未來的推廣過程中可以根據用戶需要增加更多功能以滿足用戶需求，享受閱讀樂趣。

參考文獻：

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