張文山

前言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對信息產(chǎn)品的需求和依賴也不斷提高，傳統(tǒng)的人工導(dǎo)游已經(jīng)不能滿足景區(qū)游客的需求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用，也為等景區(qū)的智能導(dǎo)覽系統(tǒng)提供了智能信息化技術(shù)支持。

1、智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究背景

1.1智能導(dǎo)覽的背景

人們對一個產(chǎn)品的要求不僅僅滿足于其使用價值了，而越來越注重產(chǎn)品的附加價值，如情感價值、美學價值、個性化價值等。隨著旅游業(yè)的信息化步伐不斷加快，傳統(tǒng)的人工導(dǎo)游已經(jīng)不能滿足游客的需求了，這就需要一種能夠提供更加方便，更加貼心的智能導(dǎo)游。對于景點來說，電子導(dǎo)游與人工導(dǎo)游相比，能避免由于導(dǎo)游個人因素帶來的服務(wù)質(zhì)量的不穩(wěn)定性，為游客提供更加全面客觀的服務(wù)。自動電子導(dǎo)覽可大大提高游客對景點的認知程度，并通過他們的傳播能加快提高景點的知名度，從而增加游客的流量，加快景點旅游業(yè)的發(fā)展。另外，在一些散客較多的景點，配備電子導(dǎo)覽，在一定程度上則能解決散客游覽缺少導(dǎo)游的問題。

1.2智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的發(fā)展

自從上個世紀九十年代中期第一個智能導(dǎo)游系統(tǒng)的原型提出來后，智能導(dǎo)覽系統(tǒng)經(jīng)歷了很大的發(fā)展，目前智能導(dǎo)游系統(tǒng)的發(fā)展可分為三個階段：

第一階段智能導(dǎo)游系統(tǒng)以簡單的黑白地圖顯示，提供單一的交互方式，這種系統(tǒng)只能顯示比較簡單的黑白地圖，提供最基本的定位服務(wù)；

第二代智能導(dǎo)游系統(tǒng)以豐富的彩色地圖顯示，并利用了通信網(wǎng)的定位技術(shù)，交互方式也開始多樣化，如COMPASS，CRUMPET；

第三代智能導(dǎo)游系統(tǒng)提供各類多媒體信息，更趨向于智能化的系統(tǒng)了，如Smartkom系統(tǒng)，Sightseeing4U。

2、基本理論及相關(guān)技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到越來越多的重視。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用電子商品代碼EPC、RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的信息網(wǎng)絡(luò)，是獨立于EPC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合的產(chǎn)物。

當前，業(yè)界對物聯(lián)網(wǎng)的理解主要有兩個層次，一是技術(shù)本身，二是應(yīng)用層面。從技術(shù)上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過智能感應(yīng)裝置，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，到達指定的信息處理中心，最終實現(xiàn)物與物，人與物之間的自動化信息交互與處理的智能網(wǎng)絡(luò)。從應(yīng)用上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指把世界上所有的物體都聯(lián)接到一個網(wǎng)絡(luò)中，形成物聯(lián)網(wǎng)，然后聯(lián)網(wǎng)又與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合， 實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，達到更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活。

2.2RFID技術(shù)

RFID是物聯(lián)網(wǎng)的重要構(gòu)件之一，它通過射頻信號，自動識別目標對象并獲取數(shù)據(jù)，適用于各種惡劣環(huán)境，可以識別高速運動物體，亦可同時識別多個標簽，其多功能性使其在物聯(lián)網(wǎng)信息采集中完全可以擔當重任，可以說RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基

礎(chǔ)技術(shù)。目前，國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要集中在傳感器、RFID、云計算等領(lǐng)域。

2.3ZigBee技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)另一個重要技術(shù)是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有六種，分別是藍牙、無線局域網(wǎng)（WiFi）、超寬帶通信（UWB）、近場通信（NFC）、ZigBee和紅外數(shù)據(jù)通信IrDA技術(shù)，本文將重點介紹ZigBee技術(shù)。

ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE.802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)，它是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線網(wǎng)絡(luò)，相對于GPS定位，ZigBee定位具有低功耗、低成本、實時性強等顯著優(yōu)點。

2.4ZigBee和 RFID技術(shù)相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

在RFID讀寫器中嵌入ZigBee模塊，從而使多臺RFID閱讀器無線連接組網(wǎng)或者與其它儀器、設(shè)備及不同協(xié)議讀寫器之間聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點無線采集和傳輸?shù)哪康?，最終形成一個基于ZigBee技術(shù)的多點自動識別、智能無線組網(wǎng)的RFID識別系統(tǒng)。系統(tǒng)中的RFID閱讀器可控制射頻模塊向電子標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽的應(yīng)答信號，同時可對電子標簽的對象標識信息進行解碼，從而將對象標識信息連帶電子標簽上的其它相關(guān)信息傳輸?shù)絊avant系統(tǒng)以供處理，通常其工作頻段和電子標簽上的頻率是一致的。RFID系統(tǒng)在工作時，先由閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當RFID標簽進入閱讀器的工作場時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使RFID標簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼等EPC信息；閱讀器接收到來自電子標簽的載波信息，對其進行解調(diào)和解碼后，會將信息送至計算機中的中間件Savant系統(tǒng)軟件進行處理。

憑借ZigBee技術(shù)的種種優(yōu)點，將ZigBee技術(shù)引入RFID中，使得基于ZigBee技術(shù)的無線射頻識別系統(tǒng)有了明顯的改善，其主要優(yōu)勢在于：

（1）長距離的識別不需要進行方向配置，提高了系統(tǒng)的靈活性；

（2）技術(shù)相對簡單、存儲容量大、成本低、時延小，在用電管理上， 通過睡眠喚醒功能上的改進， 使其功耗大大降低；

（3）由于現(xiàn)在 ZigBee芯片集成的功能越來越多，其本身可擴展性高，促使整個系統(tǒng)的可擴展性也隨之提高；

（4）ZigBee技術(shù)在通信時采用CSMA機制，保證了數(shù)據(jù)信息的可靠性；

（5）ZigBee技術(shù)提供CRC數(shù)據(jù)包完整性校驗，使用了AES128的加密算法，并采用基于直序列展頻技術(shù)的接取方式，確保整個傳輸階段的安全性，提高了抗干擾特性和保密性。

3、智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

3.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)、后臺服務(wù)器生成子系統(tǒng)，以及讓導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)與后臺服務(wù)器生成子系統(tǒng)進行相互通信的基站。

圖1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

其中導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)包括RFID閱讀器、主控制模塊、語音信息存儲模塊、D/A轉(zhuǎn)換和音頻放大模塊、通信模塊和用戶界面顯示模塊組成。將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的RFID電子標簽分布在科技館中各個展區(qū)，它們和語音導(dǎo)覽中的RFID閱讀器構(gòu)成自動識別模塊，從而實現(xiàn)對游覽區(qū)的識別定位，然后將區(qū)域定位信息通過串口發(fā)送到主控制模塊。主控制模塊對接收到的區(qū)域定位信息進行判斷，從語音信息存儲模塊中相應(yīng)地址中讀取對應(yīng)的語音信息并進行解碼，解碼后的語音信息被發(fā)送到D/A音頻模塊后轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號，最后通過耳機或者揚聲器等音頻設(shè)備輸出，從而實現(xiàn)語音導(dǎo)航功能。對于后臺服務(wù)器生成子系統(tǒng)，它主要由通信模塊、GIS地理信息模塊、信息處理處理模塊和信息數(shù)據(jù)庫組成。通信模塊專門負責數(shù)據(jù)通信；GIS地理信息模塊負責處理GIS數(shù)據(jù)、響應(yīng)游客的服務(wù)請求及輔助決策等事務(wù)；信息處理模塊用來處理導(dǎo)游終端發(fā)過來的數(shù)據(jù)，如最佳路徑規(guī)劃問題等；信息數(shù)據(jù)庫用來存儲各環(huán)節(jié)生成的各種數(shù)據(jù)以及視頻文件。

3.2導(dǎo)覽終端的組成

導(dǎo)覽終端通過開發(fā)板進行開發(fā)，各個功能模塊如圖2所示。

圖2 導(dǎo)覽終端組成

RFID閱讀器通過識別電子標簽，獲取游客的位置，并通過ZigBee通信模塊將游客的位置信息傳送給服務(wù)器。景點介紹多媒體模塊由一組Flash存儲芯片和用作數(shù)據(jù)更新的USB接口或RS232串口接口組成，它接收信息處理模塊的指令播放相應(yīng)展區(qū)介紹，而管理員需要修改展區(qū)介紹內(nèi)容或需要對導(dǎo)游終端進行軟件升級時，可通過USB接口（或者RS232接口）進行數(shù)據(jù)的傳輸。輸入輸出設(shè)備為彩色觸摸屏，通過專門的I/O數(shù)據(jù)接口與導(dǎo)游終端的總線連接，用來顯示電子地圖和其他信息以及執(zhí)行游客的各項操作。

4、總結(jié)

本智能導(dǎo)覽系統(tǒng)是結(jié)合現(xiàn)有的導(dǎo)游系統(tǒng)特點、游客的需求及人工智能技術(shù)，提出的一種比較新穎的基于物聯(lián)網(wǎng)的景區(qū)智能導(dǎo)覽系統(tǒng)。將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的RFID電子標簽分布在科技館中各個展區(qū)，導(dǎo)游標簽不停地發(fā)送包含特定信息的射頻信號，一旦游客攜帶的導(dǎo)游機進入觸發(fā)范圍區(qū)域，就能自動感應(yīng)到該標識信號，從而實現(xiàn)對游覽區(qū)的識別定位，并將其位置信息匯總給服務(wù)器，智能終端從服務(wù)器中獲取當前位置信息，并從自身的內(nèi)存卡中調(diào)取關(guān)于該展區(qū)的各種文字介紹、圖片和音視頻信息，從而實現(xiàn)智能導(dǎo)游的功能。

（作者單位：廣東科學中心）