王衛(wèi)軍
(河南財經(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
(河南財經(jīng)政法大學(xué)圖書館,河南 鄭州 450002)
[摘要]對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)位置信息的獲取對于提升用戶服務(wù)質(zhì)量具有重要作用;介紹了智能手機上常見的幾種室內(nèi)定位技術(shù),認(rèn)為利用iBeacon設(shè)備進(jìn)行室內(nèi)定位具有簡單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點;構(gòu)建了一個基于iBeacon的高校圖書館室內(nèi)定位情景敏感服務(wù)平臺。
[關(guān)鍵詞]室內(nèi)定位高校圖書館情景敏感信息服務(wù)
隨著移動互聯(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,我國通過移動互聯(lián)網(wǎng)的位置服務(wù)日均請求已經(jīng)超過100億次[1]。隨著智能手機的不斷普及,智能手機終端的價格也在不斷下降,基于Android和IOS系統(tǒng)的手機設(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、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。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間、地點進(jìn)行不同的學(xué)習(xí)、科研活動。因此,高校圖書館依據(jù)用戶的實時情景信息為用戶提供信息服務(wù)是圖書館未來的一個發(fā)展方向。高校圖書館開展情景敏感服務(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于描述用戶在什么時間、什么地點、做了什么事情起著重要的作用。同時,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象,對此進(jìn)行闡述。
室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實現(xiàn)位置定位,主要采用無線通訊、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)星信號較弱,且到達(dá)地面時不能穿透建筑物,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,所以筆者僅對智能手機設(shè)備上常見的硬件配置(考慮到RFID以及由其演變而來的NFC定位技術(shù)并沒有普遍應(yīng)用在智能手機上,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)
基站定位是通過電信移動運營商的網(wǎng)絡(luò)來獲取移動終端用戶位置信息的一種增值業(yè)務(wù)?;径ㄎ粚嶋H的位置估計算法需要考慮多基站(3個或以上)定位的情況,提供測量的基站數(shù)目越多,測量精度越高。
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]。在筆者實際的測試中,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,不同的手機終端,定位的誤差很大。
2.2WiFi定位技術(shù)
WiFi定位是通過利用無線局域網(wǎng)中的無線接入點實現(xiàn)對接入移動設(shè)備位置的定位,定位主要依靠設(shè)備接收的信號強度RSSI來實現(xiàn)定位。定位方法主要分為兩種:一種是基于已知AP接入點位置的方法,另一種是基于指紋數(shù)據(jù)庫的方法。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WiFi信號共同定位。
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)接入點后,通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)對用戶進(jìn)行定位時需要用戶的藍(lán)牙設(shè)備開啟,從而對其位置進(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。在實際使用中,帶有藍(lán)牙的智能手機設(shè)備通過獲取iBeacon的UUID(通用唯一識別碼)和RSSI(接收的信號強度指示)等信息,通過與后臺系統(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,當(dāng)智能設(shè)備進(jìn)入設(shè)定區(qū)域時,就能夠收到信號,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)都可以實現(xiàn)對iBeacon的技術(shù)支持。通過利用iBeacon基站,手機上的APP軟件在感知用戶進(jìn)入某一特定區(qū)域后,基于該場景位置信息,APP軟件就可以做出相應(yīng)的動作,使用戶獲取特定信息。
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)筆者實際測試,通過基站定位技術(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),整個學(xué)校的位置都會存在誤差。表1列出了3種技術(shù)的對比。通過對比,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定位對比
通過對WiFi和iBeacon對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。因為WiFi不僅具有定位功能,更為重要的還具有上網(wǎng)功能,而iBeacon則無法上網(wǎng)瀏覽信息。從這個方面來對比,WiFi更加吸引用戶。同時,iBeacon對于Android系統(tǒng)來說,主要支持4.3版本以上,而目前手機大部分是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使用戶更加愿意打開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)打開的,且無法關(guān)閉[6],這對用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通過利用射頻信號的衰減特性,將用戶離基站的距離由近及遠(yuǎn)劃分為3個區(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,但是WiFi的信號覆蓋范圍要遠(yuǎn)大于iBeacon。
筆者認(rèn)為,從對高校圖書館的建筑內(nèi)部設(shè)計以及實際定位需要出發(fā),選用iBeacon來獲取進(jìn)入圖書館內(nèi)部的用戶位置信息較為簡單且經(jīng)濟(jì)劃算。高校圖書館是一個封閉式的建筑物,一般會有幾個入口進(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)備來判斷用戶是否進(jìn)入某一特定房間。同時,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)域時的信息。在讀者經(jīng)過iBeacon信號區(qū)域時,就可以判定讀者是否來到了某一空間,從而根據(jù)讀者的實時情景信息及以往歷史記錄,通過移動網(wǎng)絡(luò)推送給讀者合適的信息。
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)對象是高校教師、學(xué)生,每年新生入學(xué),一般都會組織對學(xué)生進(jìn)行入館教育,同時也會通過網(wǎng)上發(fā)布電子版入館指南對學(xué)生進(jìn)行入館教育等。但在實際的入館教育中,并不能達(dá)到滿意的效果,如培訓(xùn)走過場、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)生使用圖書館開發(fā)的相關(guān)移動服務(wù)軟件,如圖書館APP等。在新生進(jìn)入圖書館入口的時候,向其推送圖書館的開放時間、館藏分布等簡單的介紹信息。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、自助打印機操作指南等。但在推送時應(yīng)注意避免亂發(fā)信息,考慮到并不是所有的學(xué)生都會主動安裝圖書館移動服務(wù)軟件,可考慮僅對新生推薦,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,一些圖書館也會經(jīng)常舉辦一些學(xué)術(shù)性的講座或數(shù)據(jù)庫的使用培訓(xùn)。筆者在圖書館的工作實踐發(fā)現(xiàn),在圖書館進(jìn)行數(shù)據(jù)庫培訓(xùn)的時候,往往出現(xiàn)聽眾少的尷尬情況。而到了實際使用的時候?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?。究其根本原因,是信息沒有讓需要的人獲取到。
通過iBeacon的位置定位功能,設(shè)計如下場景: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)容及時間推送給所有讀者。②如果讀者在獲取此信息后,會場的iBeacon設(shè)備獲取了讀者進(jìn)入會場的信息,那么通過系統(tǒng)分析處理就認(rèn)為讀者對該類型的講座感興趣,下次繼續(xù)推送。③為了避免用戶沒有打開獲取iBeacon信息的軟件,下次推送時對專業(yè)相關(guān)的讀者繼續(xù)全部推送,對非相關(guān)專業(yè)的讀者如果推送了一定次數(shù),該讀者一直沒有來圖書館聽該類型的講座,那么下次就不再推送。通過利用位置信息,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。通過其發(fā)送的UUID和RSSI等信息,與手機上的藍(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:在一個樓層的入口處部署,判斷讀者進(jìn)入幾樓。C:在具有獨立空間內(nèi)的各個入口處部署,如報告廳、多媒體室、3D放映廳,判斷用戶是否進(jìn)入該空間。
4.2.2移動終端設(shè)備
移動終端設(shè)備也就是用戶普遍使用的智能手機,常見的移動智能手機運行平臺主要有IOS和Android。手機上的藍(lán)牙設(shè)備通過與iBeacon互聯(lián),從而獲取iBeacon的UUID以及RSSI信息。該信息通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到iBeacon管理服務(wù)器后,相關(guān)程序通過分析判斷讀者進(jìn)入了哪個空間。
4.2.3iBeacon管理服務(wù)器
存儲管理各個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軟件的智能手機接近圖書館內(nèi)某一iBeacon設(shè)備時,手機藍(lán)牙接收到發(fā)送自iBeacon設(shè)備的信息(UUID和RSSI),同時將信息通過移動網(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、分析及推送模塊主要負(fù)責(zé)收集用戶的各種情景信息,并將其存儲到數(shù)據(jù)庫;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。
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使用iBeacon來獲取,具有定位精度準(zhǔn)確、部署方便的特點。在圖書館領(lǐng)域,iBeacon在美國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)牙模塊打開的。同時,為了能夠使用該項技術(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,這將會隨著手機的不斷升級換代而解決。但同時我們還要面對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自己的藍(lán)牙設(shè)備。
參考文獻(xiàn):
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[2]王衛(wèi)軍.高校圖書館情景敏感服務(wù)及其情景模型構(gòu)建[J].情報理論與實踐,2015(2).
[3]室內(nèi)定位.[2015-12-05].
[4] LBS基站定位.[EB/OL].[2015-12-03].http://baike.baidu. com/link?url=Yut2DN4l8CpgWtZTzVd2gRJX0KHk6YdtsI lLsZbQMl2tpJpijnH59rsdKLsNkeGQ7FMaaLK-Y0jI73jrEr zBiK.
[5]Android開發(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)后臺開啟.[EB/OL].[2015-12-12]. http://tech2ipo.com/63774.
[7]黃悅深,等.Beacon在基于位置的移動圖書館服務(wù)中的應(yīng)用[J].圖書情報工作,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.[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]G258.6
收稿日期:(2016-03-31;責(zé)編:楊新寬。)
*本文系國家社會科學(xué)基金青年項目“移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校圖書館用戶情景敏感服務(wù)模式及實證研究”(項目編號:13CTQ046)系列研究成果之一。