基于iBeacon图书馆室内定位导航系统的研究与实现

李鼎甲 杨婉琪

摘 要：基于iBeacon定位技术，旨在实现图书馆下的室内智能定位导航，使读者更快找到所需图书资源，自助完成书籍查询和路径指引，减少借阅时间，改善借阅体验。通过布置简单iBeacon网络，利用其信号辐射范围不重叠等优势，减少iBeacon 发射器的使用数量，降低成本。路径指引只在路径交叉处显示相对方向，不进行多角度精确定位，简单易处理，大幅降低处理复杂度和时间。利用智能移动终端及微信小程序，针对错综复杂的图书馆，改善借阅体验。

关键词：室内定位；智能图书馆； iBeacon；微信小程序

引言

近年来，定位导航技术逐步发展，但目前主流的GPS等技术多应用于室外，在室内由于遮挡物众多而无法精确定位。本项目使用了简单便捷的iBeacon技术实现了图书馆内部的智能定位导航和自助借阅，从而更好地引导读者获取所需的馆藏资源，节约了宝贵时间。

1 系统总体设计

1.1设计步骤

（1）构建简单iBeacon网络，采用定位算法实现室内精确定位。

（2）构建导航服务引擎，根据室内路径相对方向及书柜标号确定路线，指引用户到达终点。

（3）实现Android连接的终端设计。

（4）实现图书馆位置服务功能。例如：图书智能檢索、图书自助导引、消息推送、手机自助借阅书籍等服务。

1.2硬件选择

包括多个带有标号的iBeacon发射器，多个带有标号的书柜，多组方向标识，移动端，服务器，所述移动终端和服务器无线连接，iBeacon发射器通过蓝牙和移动终端连接，书柜按标号顺序排放，其特征为所述多个带有标号的iBeacon发射器安放在图书馆路径交汇处，其信号辐射范围不重叠，路径交汇处设置相对路径方向标识。

1.3微信平台开发与连接

图书馆在微信公众平台开设公众账号，并与微信小程序进行关联。根据图书馆平面布局分析iBeacon发射器所需数量，通过微信公众平台添加设备，每添加一个设备即生成一组设备号。通过iBeacon设备供应商提供的方法与微信设备号绑定在对应设备上，打开手机蓝牙，进入微信“摇一摇”，出现“周边”代表成功接收到信号，即表示连接成功。

2 关键技术

2.1定位阶段

先布置简单iBeacon网络，将多个带有标号的iBeacon发射器安放在图书馆路径交汇处，使其信号辐射范围恰不重叠，在路径交汇处通过带有符号的箭头在地面或其它位置标识相对方向。设置iBeacon发射器参数，每个iBeacon发射器的数据由四种资讯构成，分别为UUID，Major，Minor，Measured Power，其中，UUID为128位标识符，具有全局唯一性。Major和Minor，为16位的标识符由iBeacon发布者自行设定，本实施例中Major设置统一编号代表某个图书馆或其它使用场所，Minor的高8位和低8位分别为iBeacon发射器标号字符的ASCII码如A1为01000001 00110001。Measured Power是iBeacon模块与接收器之间相距1m时的参考接收信号强度（RSSI）。接收器根据该参考RSSI与接收信号的强度来推算发送模块与接收器的距离。本例中即用户与接收器的信号强弱。

用户手持移动终端进入到iBeacon发射器的蓝牙辐射范围，接收模块接收到信息并读取UUID、Major、Minor、Measured Power内容。首先通过UUID、Major排除非本系统信号，正常信号通过Minor和Measured Power的数值向服务器提交查找请求，服务器查找结果后返回移动终端，移动终端的显示模块在屏幕上显示方向，当然也可以显示一个虚拟的图书馆在此基础上显示方向（如图1所示）。方向带有标号，和地面或其它位置标识相对方向设置规则一致。如果查询到的结果有多个方向如用户从门进入到17号书柜沿着靠门方向行走，先接收到标号为C4的iBeacon发射器信号对应：C4->17 a c 4代表a或c方向远近相同都要经过4个路径交汇处，此时同时显示两个方向由用户自行选择并告知预计距离为4个路径交汇口（也可根据需要换成实际距离）。

随着用户在不同位置路径的改变，相对目的书柜的方向也在改变，每次经过交汇路径有可能调整方向时都查找新的方向，重新显示。当到达和目的书柜最近一个iBeacon发射器时候（A2->17 b 0）标号为A2的iBeacon发射器距离17号书柜交汇路径为0确定为终点书柜，提示用户。

2.2导航路线确定

设置图书馆室内路径相对方向方法为：在路径交汇处用带有符号的箭头在地面或其它位置标识相对方向。确定路径方向和相对距离在移动终端显示方法为：当移动终端接收到某个iBeacon发射器的信号后，确定其标号，向服务器发送查询请求，查找当前iBeacon发射器相对于终点书柜的方向信息，距离信息，查询结果返回并显示。

2.3程序设计与接口绑定

使用WXML和WXSS描述语言构建视图层，基于JavaScript的搭建逻辑层框架，并在视图层与逻辑层间提供了数据传输和事件系统，引入微信JS-SDK进行iBeacon设备接口连接和调用。

通过微信小程序进入书籍检索界面，输入图书名搜索图书的时候，系统界面会显示书籍所在位置，并可引导读者到达对应位置，实现图书自助导引与借阅。

3 创新性

（1）布置简单信号网络，实现便捷高效的室内定位与导航。

（2）重构检索算法，移动终端实时显示位置信息，在路径交汇处指示相对方向，实现自助导引。

（3）充分利用智能移动终端普及的优势，自助完成书籍查询，书柜路径导引，书籍借阅功能，减少借阅时间，改善借阅体验。

4 结语

本文基于iBeacon发射器与微信结合设计图书馆自助导引和借阅系统，通过布置简单iBeacon网络，其信号辐射范围不重叠有利于减少iBeacon发射器的使用数量，降低成本。路径指引只显示相对方向，而不是全部路径，降低处理复杂度和时间，不进行多角度精确定位简单易处理。同时充分利用智能移动终端普及的优势，自助完成书籍查询，书柜路径导引，书籍借阅功能，减少借阅时间，改善借阅体验。室内定位在图书馆的应用还有很大潜能，在未来的推广过程中可以根据用户需要增加更多功能以满足用户需求，享受阅读乐趣。

参考文献：

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