高校图书馆室内用户位置情景信息获取及应用*

王卫军

（河南财经政法大学图书馆，河南 郑州 450002）



高校图书馆室内用户位置情景信息获取及应用*

王卫军

（河南财经政法大学图书馆，河南 郑州 450002）

［摘要］对位置信息在高校图书馆情景敏感服务中的作用进行了探讨，认为用户室内位置信息的获取对于提升用户服务质量具有重要作用；介绍了智能手机上常见的几种室内定位技术，认为利用iBeacon设备进行室内定位具有简单、经济的优点；构建了一个基于iBeacon的高校图书馆室内定位情景敏感服务平台。

［关键词］室内定位高校图书馆情景敏感信息服务

1　位置信息与高校图书馆情景敏感服务

随着移动互联网、物联网及智慧城市等行业的不断兴起，位置信息在人们的日常生活中也得到了广泛应用。据统计，我国通过移动互联网的位置服务日均请求已经超过100亿次［1］。随着智能手机的不断普及，智能手机终端的价格也在不断下降，基于Android和IOS系统的手机设备也基本上都提供了卫星定位、WiFi、蓝牙等功能。但是随着人们对位置信息需求的不断增加，主要用于室外定位的精度较高的卫星定位技术（如GPS等），由于不能穿透建筑物，已经不能满足用户的定位需求。一些用到定位信息的APP应用软件在商场、医院、地铁、博物馆、图书馆等室内的使用，使得室内定位服务成为移动互联网应用的重要支撑。

随着信息技术的不断发展，高校图书馆也在不断提升自己的服务水平和用户体验。高校图书馆用户的信息获取行为主要是为了满足自身教学、科研以及学习等方面的需要，用户的学习环境非常丰富，用户行为也更加复杂多样。用户往往在不同的时间、地点进行不同的学习、科研活动。因此，高校图书馆依据用户的实时情景信息为用户提供信息服务是图书馆未来的一个发展方向。高校图书馆开展情景敏感服务主要依据用户所处的情景状态提供相应的信息服务，情景信息可以划分为用户情景和信息资源情景两种［2］。其中用户情景中用户的地理位置信息对于描述用户在什么时间、什么地点、做了什么事情起着重要的作用。同时，由于高校图书馆用户的行为往往发生在教室、图书馆、宿舍等室内，因此，研究室内用户位置信息的获取具有重要意义。笔者主要以高校图书馆为研究对象，对此进行阐述。

2　室内位置信息的现有获取技术

室内定位是指在室内环境中实现位置定位，主要采用无线通讯、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控［3］。由于卫星信号较弱，且到达地面时不能穿透建筑物，所以其不适合室内定位。随着室内定位的需求与发展，目前出现了很多室内定位解决方案，如利用通信网络的基站定位、WiFi定位、蓝牙定位、RFID定位等。由于研究室内定位的服务对象为高校图书馆用户，且该用户群体使用的终端定位设备主要为智能手机，所以笔者仅对智能手机设备上常见的硬件配置（考虑到RFID以及由其演变而来的NFC定位技术并没有普遍应用在智能手机上，所以不再阐述）所能提供的定位服务技术（基站定位、WiFi定位、蓝牙定位）进行阐述。

2.1基站定位技术

基站定位是通过电信移动运营商的网络来获取移动终端用户位置信息的一种增值业务。基站定位实际的位置估计算法需要考虑多基站（3个或以上）定位的情况，提供测量的基站数目越多，测量精度越高。

基站定位精度与其采用的定位技术、提供业务的外部环境（无线电传播环境、基站的密度和地理位置、定位所用设备等）有关。例如美国FCC推出的定位精度在50米以内的概率为67%，定位精度在150米以内的概率为95%［4］。在笔者实际的测试中，基站定位的精度受到基站的密度等情况影响很大，不同的地点，不同的手机终端，定位的误差很大。

2.2WiFi定位技术

WiFi定位是通过利用无线局域网中的无线接入点实现对接入移动设备位置的定位，定位主要依靠设备接收的信号强度RSSI来实现定位。定位方法主要分为两种：一种是基于已知AP接入点位置的方法，另一种是基于指纹数据库的方法。位置定位精度大约在1～20米之间。为了提升定位的精确度，常常需要多个WiFi信号共同定位。

2.3蓝牙定位技术

蓝牙通信是一种短距离、低功耗的无线传输技术，在室内安装适当的蓝牙局域网接入点后，通过检测信号强度就可以获得用户的位置信息。蓝牙室内定位系统对用户进行定位时需要用户的蓝牙设备开启，从而对其位置进行判断。

苹果公司于2013年9月发布了基于蓝牙的iBeacon技术用于室内定位，该技术采用的通信协议为蓝牙低功耗版本，具有部署容易、功耗低、成本低的特点。在实际使用中，带有蓝牙的智能手机设备通过获取iBeacon的UUID（通用唯一识别码）和RSSI（接收的信号强度指示）等信息，通过与后台系统结合，提供位置感知等服务。iBeacon的工作原理是基于Bluetooth Low Energy（BLE）低功耗蓝牙传输技术，iBeacon基站不断向四周发送蓝牙信号，当智能设备进入设定区域时，就能够收到信号，只要满足iBeacon技术标准的设备都可以使用［5］。目前支持蓝牙4.0的IOS设备（iPhone4s以上）及安卓4.3以上的系统都可以实现对iBeacon的技术支持。通过利用iBeacon基站，手机上的APP软件在感知用户进入某一特定区域后，基于该场景位置信息，APP软件就可以做出相应的动作，使用户获取特定信息。

3　高校图书馆情景敏感服务中室内位置信息的获取

在高校图书馆内部使用室内定位技术，如果选用基站定位，定位精度明显不能满足需要，经笔者实际测试，通过基站定位技术定位到的某图书馆在校园的位置存在偏差。在一些偏僻地区，整个学校的位置都会存在误差。表1列出了3种技术的对比。通过对比，笔者认为高校图书馆室内定位技术的选择应在WiFi和iBeacon两者之间。

表1　基站定位、WiFi定位及iBeacon定位对比

通过对WiFi和iBeacon对比分析我们可以得出如下结论：

从使用的普遍程度看，WiFi要优于iBeacon。因为WiFi不仅具有定位功能，更为重要的还具有上网功能，而iBeacon则无法上网浏览信息。从这个方面来对比，WiFi更加吸引用户。同时，iBeacon对于Android系统来说，主要支持4.3版本以上，而目前手机大部分是4.2版本。

从使用习惯上看，WiFi更符合人们的使用习惯，上网获取信息的需求往往会使用户更加愿意打开WiFi而不是蓝牙设备。但是目前IOS7.1以上的版本，iBeacon是默认打开的，且无法关闭［6］，这对用iBeacon进行室内导航服务更具变革性的意义。

从定位精度上看，iBeacon的定位精度要高于WiFi。iBeacon通过利用射频信号的衰减特性，将用户离基站的距离由近及远划分为3个区域：贴近区域（10厘米以内）、附近区域（1米以内）、较远区域（1米以外）。从定位精度看iBeacon更具优势，但是WiFi的信号覆盖范围要远大于iBeacon。

笔者认为，从对高校图书馆的建筑内部设计以及实际定位需要出发，选用iBeacon来获取进入图书馆内部的用户位置信息较为简单且经济划算。高校图书馆是一个封闭式的建筑物，一般会有几个入口进入，这就只需要在入口处布置iBeacon设备就能判断用户是否进入图书馆。在图书馆每一层的入口处设置iBeacon设备来判断用户是否进入某一楼层。在每一楼层的特定房间入口处设置iBeacon设备来判断用户是否进入某一特定房间。同时，由于iBeacon覆盖范围小，只要部署位置妥当，就可以准确获取用户进入特定区域时的信息。在读者经过iBeacon信号区域时，就可以判定读者是否来到了某一空间，从而根据读者的实时情景信息及以往历史记录，通过移动网络推送给读者合适的信息。

4　基于iBeacon定位的高校图书馆情景敏感服务系统

4.1iBeacon在图书馆的应用

4.1.1位置导航

高校图书馆的服务对象是高校教师、学生，每年新生入学，一般都会组织对学生进行入馆教育，同时也会通过网上发布电子版入馆指南对学生进行入馆教育等。但在实际的入馆教育中，并不能达到满意的效果，如培训走过场、形式枯燥等。利用iBeacon的位置定位功能，图书馆可以适当的方式引导学生使用图书馆开发的相关移动服务软件，如图书馆APP等。在新生进入图书馆入口的时候，向其推送图书馆的开放时间、馆藏分布等简单的介绍信息。在新生进入某一空间或接近某一设备的时候，向其推送该空间或设备的使用指南信息，如电子阅览室阅览指南、自助打印机操作指南等。但在推送时应注意避免乱发信息，考虑到并不是所有的学生都会主动安装图书馆移动服务软件，可考虑仅对新生推荐，且次数要有一定限制。

4.1.2信息提醒

高校图书馆是教学科研的服务中心，一些图书馆也会经常举办一些学术性的讲座或数据库的使用培训。笔者在图书馆的工作实践发现，在图书馆进行数据库培训的时候，往往出现听众少的尴尬情况。而到了实际使用的时候学生又不知道怎么用，而不断向图书馆工作人员咨询如何使用。究其根本原因，是信息没有让需要的人获取到。

通过iBeacon的位置定位功能，设计如下场景：①可以根据流通系统中的读者信息，将相关讲座的举办内容及时间推送给所有读者。②如果读者在获取此信息后，会场的iBeacon设备获取了读者进入会场的信息，那么通过系统分析处理就认为读者对该类型的讲座感兴趣，下次继续推送。③为了避免用户没有打开获取iBeacon信息的软件，下次推送时对专业相关的读者继续全部推送，对非相关专业的读者如果推送了一定次数，该读者一直没有来图书馆听该类型的讲座，那么下次就不再推送。通过利用位置信息，能在一定程度上避免图书馆乱发信息，引起读者反感。

4.2基于iBeacon的高校图书馆情景敏感系统构成

基于iBeacon的高校图书馆室内位置感知系统包括蓝牙iBeacon基站、移动终端设备、iBeacon管理服务器3部分。

4.2.1iBeacon基站

高校图书馆情景敏感服务位置信息获取的硬件设备。通过其发送的UUID和RSSI等信息，与手机上的蓝牙设备进行通信，从而获取用户的位置。根据本项目的需要，iBeacon的部署原则如下：A：在图书馆建筑物的入口处部署，便于判断读者是否进入图书馆。B：在一个楼层的入口处部署，判断读者进入几楼。C：在具有独立空间内的各个入口处部署，如报告厅、多媒体室、3D放映厅，判断用户是否进入该空间。

4.2.2移动终端设备

移动终端设备也就是用户普遍使用的智能手机，常见的移动智能手机运行平台主要有IOS和Android。手机上的蓝牙设备通过与iBeacon互联，从而获取iBeacon的UUID以及RSSI信息。该信息通过移动网络发送到iBeacon管理服务器后，相关程序通过分析判断读者进入了哪个空间。

4.2.3iBeacon管理服务器

存储管理各个iBeacon设备的部署信息，从而判断用户进入的位置。

4.3基于iBeacon的高校图书馆情景敏感系统建设

图1　高校图书馆iBeacon室内定位系统原理

高校图书馆iBeacon室内定位系统原理如图1所示。其工作原理如下：

①当用户手持安装了图书馆APP软件的智能手机接近图书馆内某一iBeacon设备时，手机蓝牙接收到发送自iBeacon设备的信息（UUID和RSSI），同时将信息通过移动网络反馈至iBeacon服务器的位置信息转换模块进行位置信息转换处理。

②情景敏感存储、分析及推送模块主要负责收集用户的各种情景信息，并将其存储到数据库；建立用户情景敏感的模型；收集图书馆的各种信息；向读者推送合适的信息。

5　结语

高校图书馆情景敏感服务中用户室内位置信息的获取通过使用iBeacon来获取，具有定位精度准确、部署方便的特点。在图书馆领域，iBeacon在美国加州的奥兰治郡公共图书馆、日本名古屋大学中央图书馆都有一定的应用［7］。但在应用中也存在不足之处，在iBeacon设备没有普遍推广使用的今天，虽然IOS7.1以上系统的蓝牙功能是默认打开的［8］，但在Android4.3版本以上系统上使用iBeacon功能是需要用户自己保持蓝牙模块打开的。同时，为了能够使用该项技术还需要iPhone4S及以上或者Android4.3系统，以及支持蓝牙4.0的手机，这将会随着手机的不断升级换代而解决。但同时我们还要面对的是如何让用户更喜欢使用图书馆的APP应用软件，如何在Android系统上使用户更愿意打开自己的蓝牙设备。

参考文献：

［1］张倬胜，等.基于iBeacon的精细室内定位方法研究［J］.地理信息世界，2015（2）.

［2］王卫军.高校图书馆情景敏感服务及其情景模型构建［J］.情报理论与实践，2015（2）.

［3］室内定位.［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开发中iBeacon的使用.［EB/OL］.［2015-12-12］. http：//blog.csdn.net/jie1991liu/article/details/47403455.

［6］ IOS 7.1 iBeacon默认后台开启.［EB/OL］.［2015-12-12］. http：//tech2ipo.com/63774.

［7］黄悦深，等.Beacon在基于位置的移动图书馆服务中的应用［J］.图书情报工作，2015（3）.

［8］发现了么？IOS 7.1蓝牙可在不知情情况下启动.［EB/OL］. ［2015-12-12］.http：//ipad.91.com/news/jrrd/140314/216647 87.html.

王卫军男，1981年生。硕士，馆员。

［分类号］G258.6

收稿日期：（2016-03-31；责编：杨新宽。）

*本文系国家社会科学基金青年项目“移动网络环境下高校图书馆用户情景敏感服务模式及实证研究”（项目编号：13CTQ046）系列研究成果之一。