图书馆室内图书定位技术的分析

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　　摘 要
　　随着图书馆的馆藏种类、数量越来越丰富以及图书馆的功能结构也越来越复杂，图书馆馆内定位技术备受关注。本文着重介绍基于射频的定位技术，并针对图书馆的实际情况，分析RFID技术作为图书馆图书定位的原因。
　　关键词
　　图书定位;WiFi;蓝牙;RFID;图书馆
　　中图分类号： G258.6;G250.7          文献标识码： 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世纪，物联网技术迅速发展，‘物’已经成为信息通讯的新维度。传统的图书馆借阅系统需要读者先查找索书号、在对照馆内图书布局依序查找图书，相当烦琐;尤其是图书错架的情况下，找到需要的书籍更难。实现图书馆图书定位是未来智慧图书馆建设的一个重要分支，也是科学技术发展的必然趋势。主流的定位技术按照信号载体可以分为基于超声波定位技术、红外线定位技术及射频定位技术等。在无线技术的发展下，基于射频的定位技术成为室内定位的大热门[1]。目前，基于射频的定位技术主要有蓝牙技术，WiFi技术以及RFID技术等，并且都有相应的研究成果。
　　1 室内定位技术的发展
　　1.1 蓝牙室内定位的发展
　　由于蓝牙技术低功耗的发展，低功耗蓝牙已经嵌入到越来越多的设备端，为其进一步扩展应用奠定了基础。张倬胜[2]等人基于蓝牙ibeacon技术搭建了智慧图书馆定位系统，实现室内人员定位。蓝牙定位是依据接收蓝牙信号强度，通过三边定位方法[3]或指纹匹配法等方法实现定位的。
　　1.2 WiFi室内定位的发展
　　WiFi技术可以在不使用通信电缆的情况下，终端以单播或者广播的形式实现设备通信。RADAR系统是基于WiFi信号强度的典型定位系统之一，其采用的算法是指纹匹配方法。随着WiFi的正交频分复用技术引入，RSSI信号可以细分成几个子信道，可以有效地接收室内多径效应，即信道状态信息CSI，取得更好的定位效果。张帅[4]等人提出一种综合选择策略，综合RSS最大平均值计算、方差波动性过滤和互信息分析，达到了AP选择组合最优化，提高定位精度。通过指纹算法、指纹与虚拟现实结合、三边定位方法提高定位精度。
　　1.3 基于RFID的室内图书定位技术
　　RFID系统物理部分由電子标签、读写器、天线组成。由于RFID成本下降以及功能提升，使得其广泛应用于供应链、工业等领域。RFID技术也逐步应用到图书上，替代传统的条码，实现基于RFID的自助借还、图书盘点系统。LANDMARC系统是基于RFID技术的室内定位技术最典型系统之一。
　　2 RFID技术实现图书馆图书定位的分析
　　要实现图书馆内图书的定位需要从几个角度思考：基础设施、成本、可行性、标准、定位精度等方面进行思考。下面我们来逐一分析。
　　2.1 物理基础
　　基于蓝牙室内定位系统需要在图书馆布置大量的蓝牙基站以及蓝牙网关，成本很高。很多图书馆实现了WiFi的全覆盖，WiFi室内定位不需要额外的基站。但是以上两种技术应用的芯片成本相对较高。
　　RFID按照工作频段可以分为低频、中高频、超高频、微波段，其中高频和超高频RFID已经广泛应用在高校图书馆以及公共图书馆，形成与图书一一对应的体系，为RFID技术的拓展奠定了基础。而且RFID具有非接触性、能耗成本较低、使用寿命长等优点，不需要频繁更换芯片，在物联网领域应用稳定可靠。
　　2.2 RFID标准化
　　ISO/IEC基础技术标准体系对物品标识、数据采集与处理、设备控制与管理等方面形成一致的标准[5]。此外，高频和超高频RFID芯片广泛应用在图书馆，随着RFID互操作实验[6]的完成，高频和超高频RFID设备互用性不再是障碍，馆际互借，设备兼容得到很好的解决。
　　2.3 防碰撞处理
　　RF信号易受室内人员、建筑设计、相关设备的距离与数量等影响，如WiFi设备和蓝牙设备同信道或者近距离干扰比较大[7]。RFID定位系统中，寻找错架图书存在多个读写器或者多个标签同时发送请求，造成多路信息碰撞干扰，需要做好防碰撞处理。RFID跟踪错架图书策略有读者驱动、错架图书驱动、管理员驱动、时间驱动以及混合驱动[8]。采用时间驱动的方式周期性的查找错架图书并整理，并给每个读写器设置一定时间的偏移，可以有效地改善信息的碰撞。如张丽[9]通过控制读写器扫描参考标签与定位标签有效防止标签碰撞造成的干扰，提高定位精度。 　　2.4 优化算法
　　室内定位算法有很多，基于RSSI室内定位方法为目前主流的室内定位方法，其主要的定位算法有位置指纹匹配、最近邻居算法、三边定位算法等。有很多学者进一步优化LANDMARC系统、RSSI衰减算法，如优化参考标签、读写器的布置，优化选择邻居方法，如利用神经网络算法优化RSSI衰减模型的路径损耗系数的等，通过实验的方法或者实际应用验证定位精度的进一步提升。
　　3 总结
　　本文主要介绍了射频室内定位技术，包括WiFi、蓝牙、RFID定位技术。概述了这几种定位技术的应用发展，然后从物理基础、标准协议、防信号干扰、优化算法等方面对比不同的定位技术。RFID芯片具有能耗低、成本低、寿命长等特点，而且已经被广泛应用于智能图书馆建设中，为图书定位奠定了物理基础。随着RFID技术国际标准的不断完善、RFID技术可以有效实现防信息碰撞措施，以及定位算法不断优化和运用，RFID技术已经成为图书馆图书定位的有效方法和主流趋势。
　　参考文献
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　　[5]鞠晓杰，吴华森，张有光.国际RFID技术标准研究系列报道（九）ISO/IEC RFID基础技术标准体系研究[J].信息技术与标准化，2010（07）：45-48+72.
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　　[8]谭忠顶.射频识别技术跟踪定位图书馆乱架图书的策略比较[J].广西科学院学报，2011，27（03）：228-231.
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