江錦紅

摘 要

隨著圖書館的館藏種類、數(shù)量越來越豐富以及圖書館的功能結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，圖書館館內(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)，并針對圖書館的實際情況，分析RFID技術(shù)作為圖書館圖書定位的原因。

關(guān)鍵詞

圖書定位;WiFi;藍牙;RFID;圖書館

中圖分類號： G258.6;G250.7 ? ? ?? ?文獻標識碼： 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，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)的圖書館借閱系統(tǒng)需要讀者先查找索書號、在對照館內(nèi)圖書布局依序查找圖書，相當煩瑣;尤其是圖書錯架的情況下，找到需要的書籍更難。實現(xiàn)圖書館圖書定位是未來智慧圖書館建設(shè)的一個重要分支，也是科學技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。主流的定位技術(shù)按照信號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[1]。目前，基于射頻的定位技術(shù)主要有藍牙技術(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 藍牙室內(nèi)定位的發(fā)展

由于藍牙技術(shù)低功耗的發(fā)展，低功耗藍牙已經(jīng)嵌入到越來越多的設(shè)備端，為其進一步擴展應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。張倬勝[2]等人基于藍牙ibeacon技術(shù)搭建了智慧圖書館定位系統(tǒng)，實現(xiàn)室內(nèi)人員定位。藍牙定位是依據(jù)接收藍牙信號強度，通過三邊定位方法[3]或指紋匹配法等方法實現(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現(xiàn)設(shè)備通信。RADAR系統(tǒng)是基于WiFi信號強度的典型定位系統(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信號可以細分成幾個子信道，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最大平均值計算、方差波動性過濾和互信息分析，達到了AP選擇組合最優(yōu)化，提高定位精度。通過指紋算法、指紋與虛擬現(xiàn)實結(jié)合、三邊定位方法提高定位精度。

1.3 基于RFID的室內(nèi)圖書定位技術(shù)

RFID系統(tǒng)物理部分由電子標簽、讀寫器、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)用到圖書上，替代傳統(tǒng)的條碼，實現(xiàn)基于RFID的自助借還、圖書盤點系統(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)實現(xiàn)圖書館圖書定位的分析

要實現(xiàn)圖書館內(nèi)圖書的定位需要從幾個角度思考：基礎(chǔ)設(shè)施、成本、可行性、標準、定位精度等方面進行思考。下面我們來逐一分析。

2.1 物理基礎(chǔ)

基于藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)需要在圖書館布置大量的藍牙基站以及藍牙網(wǎng)關(guān)，成本很高。很多圖書館實現(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)用在高校圖書館以及公共圖書館，形成與圖書一一對應(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、使用壽命長等優(yōu)點，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標準化

ISO/IEC基礎(chǔ)技術(shù)標準體系對物品標識、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準[5]。此外，高頻和超高頻RFID芯片廣泛應(yīng)用在圖書館，隨著RFID互操作實驗[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信號易受室內(nèi)人員、建筑設(shè)計、相關(guān)設(shè)備的距離與數(shù)量等影響，如WiFi設(shè)備和藍牙設(shè)備同信道或者近距離干擾比較大[7]。RFID定位系統(tǒng)中，尋找錯架圖書存在多個讀寫器或者多個標簽同時發(fā)送請求，造成多路信息碰撞干擾，需要做好防碰撞處理。RFID跟蹤錯架圖書策略有讀者驅(qū)動、錯架圖書驅(qū)動、管理員驅(qū)動、時間驅(qū)動以及混合驅(qū)動[8]。采用時間驅(qū)動的方式周期性的查找錯架圖書并整理，并給每個讀寫器設(shè)置一定時間的偏移，可以有效地改善信息的碰撞。如張麗[9]通過控制讀寫器掃描參考標簽與定位標簽有效防止標簽碰撞造成的干擾，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。有很多學者進一步優(yōu)化LANDMARC系統(tǒng)、RSSI衰減算法，如優(yōu)化參考標簽、讀寫器的布置，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，通過實驗的方法或者實際應(yīng)用驗證定位精度的進一步提升。

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)、標準協(xié)議、防信號干擾、優(yōu)化算法等方面對比不同的定位技術(shù)。RFID芯片具有能耗低、成本低、壽命長等特點，而且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于智能圖書館建設(shè)中，為圖書定位奠定了物理基礎(chǔ)。隨著RFID技術(shù)國際標準的不斷完善、RFID技術(shù)可以有效實現(xiàn)防信息碰撞措施，以及定位算法不斷優(yōu)化和運用，RFID技術(shù)已經(jīng)成為圖書館圖書定位的有效方法和主流趨勢。

參考文獻

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