室内定位技术在高校图书馆中的应用_高建清

科技情报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT＆ECONOMY2013年第23卷第23期室内定位技术是由无线通信、基站定位、惯导定位等多种技术集成的技术体系，其目的在于对室内人员、物体等的空间位置进行实时定位。

图书馆是收集、整理、存储、传播文献信息并向读者提供利用的机构和场所。

随着科学和文化的发展，图书馆特别是高校图书馆中文献信息的存储类型和数量快速增长，文献的借阅和传播频率也越来越高，因此对图书馆文献信息的科学管理和服务的要求不断提高［1］。

将室内定位技术应用于高校图书馆的管理，可以大幅度提升图书馆的服务质量，并降低综合运营成本,但目前尚处于探索阶段。

本文从室内定位技术在图书馆高效管理中的作用、适用于图书馆情境的室内定位技术种类以及图书馆情境下室内定位技术面临的问题等方面进行介绍和分析，以期为相关研究和应用提供指导。

1室内定位技术在图书馆高效管理中的作用1.1方便图书索取图书馆中的图书索取目前主要依靠索书号实现。

读者通常利用OPAC平台根据关键字检索，记录下所找图书的索书号，然后再到相应的馆藏地依据索书号查找到图书［2］。

但高校图书馆的规模都比较大，索书号对读者的引导作用有限，读者往往还需要依据馆藏地的图书布局，或询问管理员才能找到所需要的图书。

特别是阅览室的图书，可能会被其他读者从书架上取走阅览，或阅览后被遗留在书桌等其他地方。

对于这类图书，传统的索书方式无能为力。

运用室内定位技术可以有效解决这一问题。

以“台湾国立中正大学”图书馆为例，该馆部署了基于室内定位系统的手机寻书导航服务［3］。

读者只需利用随身携带或者图书馆提供的智能手机、平板等便携式设备，打开该馆开发的图书馆导航应用———格物致知，即可方便有效地进行手机寻书。

当用户检索到需要的图书后，会出现标注有读者当前位置以及图书所在位置的图书馆地图，读者依照地图上的箭头指引就能快捷地找到图书。

这样的话，无论图书是否在索书号标注的书架上，室内定位系统都可以实时监测到图书的当前位置，指引读者快速找到图书。

1.2合理指引座位分配目前，国内高校图书馆的硬件条件普遍较好，不仅图书情报资源丰富，而且环境优良，因此除了图书借阅外，图书馆还是自习、研习的最佳场所。

尤其是在期中、期末考试前的一段时间以及酷暑严寒季节，阅览室更为读者所喜爱，常常要花很长时间跑几层楼才能找到一个座位。

利用室内定位系统可以高效合理地指引读者寻找座位，提高座位利用率。

通过定位系统，读者可以获知全馆读者的位置进而了解到各阅览室座位的占用率，就近选择座位。

1.3周到的馆内向导服务由于近年高校招生人数的快速增长，高校图书馆的规模越来越大，通常是几层楼甚至是几栋楼，藏书室、阅览室及各种功能区分布其中，对于读者特别是新生来说，要找到某个功能区往往不太容易。

利用室内定位技术，读者可以随时知道自己在图书馆中的位置；同时利用室内定位系统提供的高精度、多数据格式和不同显示维度的地图服务，配合相关应用软件，可进行多级地图浏览、信息搜索以及全方位跨楼层导航，从而快速、准确地到达想去的地点。

1.4基于读者位置的精准图书推荐在图书馆中，读者有时没有明确的阅读目标，只是想看看有没有自己喜欢的书籍。

室内定位技术可以根据读者的位置信息及平时的借阅喜好，在手持终端上推荐图书，提升读者的服务体验。

1.5方便对读者的监测统计利用室内定位系统可以实时监测统计馆内人员位置和驻足时间，以及大规模用户的分布密度，帮助管理人员进行必要的应文章编号：1005－6033（2013）23－0006-03收稿日期：2013－09－25室内定位技术在高校图书馆中的应用高建清1，董义2，董双林3（1.南京农业大学图书馆，江苏南京，210095；2.南京邮电大学教育部宽带无线通信与传感网技术重点实验室，江苏南京，210003；3.南京农业大学植保学院，江苏南京，210095）摘要：室内定位技术近年发展迅速，应用于高校图书馆管理，可显著提高服务质量并降低管理成本，但目前仍处于探索阶段。

介绍了室内定位技术在图书馆高效管理中的作用，比较了几种主流室内定位技术的特点，并针对高校图书馆情境分析了这些技术所面临的共性问题，同时探讨了Wi－Fi这一最具潜力的定位技术在图书馆应用中的一些具体问题。

关键词：室内定位技术；高校图书馆；Wi－Fi中图分类号：G258.6文献标识码：A6急调整。

另外，对较长时间的监测记录进行统计分析，可以得出读者位置变化规律和趋势，指导图书馆相关管理工作。

例如，根据分析结果，可以部分关闭读者较少的馆藏地的照明等设备以节约资源，或调整不同馆藏地的管理人员数量，提高管理效率。

2适用于图书馆情境的室内定位技术目前有多种技术可用于图书馆情境的室内定位，但这些技术或多或少都有它的不足之处，更没有哪项技术得到广泛认同。

比较而言，Wi－Fi技术因其在定位精度和部署成本方面做到较好的平衡，如能结合智能设备中的其他传感器（如陀螺仪、加速度传感器等），进一步提升定位精度，减少服务死角，将成为最具潜力的应用于图书馆室内定位的技术。

2.1Wi－Fi定位Wi－Fi技术是目前主流的无线网络技术，从定位精度和部署成本等方面综合考虑，也是最有可能在图书馆中广泛应用的技术。

主流的Wi－Fi定位软件通常采用指纹（Fingerprint）定位法，即通过提取指纹信号特征绘制“信号场强图”（指纹库），当用户需要定位时，把接收到的信号与“信号场强图”中的信号对比，就可以匹配出自己的位置。

目前的Wi－Fi定位技术的主流精度已经达到了米级（1m～10m），部分厂商宣称达到了亚米级（0.5m）。

Wi－Fi技术除了定位精度较高，还具有部署成本上的优势。

Wi－Fi芯片现已在各种智能终端（智能手机、平板）中得到了广泛的应用，在高校图书馆读者群尤其是学生中，具有Wi－Fi功能的手机已经相当普及，因此利用该技术进行图书馆室内定位服务，无需额外添加专用手持设备。

据报道，Google公司已经把Wi－Fi室内定位和室内地图引入了Google地图［4］，其他互联网公司如百度、高德、四维也在积极研发Wi－Fi室内定位产品。

这些产品的出现将促进该技术在图书馆领域的应用。

2.2蓝牙室内定位技术蓝牙室内定位技术的代表是Nokia公司。

该公司推出的HAIP室内精确定位解决方案，采用基于蓝牙的三角定位技术，最高可以达到亚米级定位精度。

但由于该技术除利用手机的蓝牙模块外，还需要部署专门的蓝牙基站，使得定位成本较高，就目前的公开报道看，该技术尚难以大规模应用。

2.3超宽带定位超宽带定位技术的代表是Ubisense公司。

该技术的突出优点是定位精度很高［5］，可以实现15cm的三维定位精度，非常适合应用于实时交互系统中。

此外，该技术还具有环境适应性强、生命周期长、灵活的刷新速率等特点，但缺点是难以实现大范围覆盖，目前尚无法被手机直接支持。

2.4超声波定位超声波技术在测距和测速领域已经得到了广泛的应用。

在超声波测距技术的基础上，应用质心算法等手段可以获得目标物体的位置信息。

超声波定位技术应用案例的代表是Shopkic，即在店铺内安装超声波信号盒，用户手机通过不断检测超声波盒发出的超声波信号，从而实现定位。

该技术的缺点是每个超声波节点的覆盖范围较小，为了实现图书馆的全面覆盖，需要部署大量节点，导致成本较高。

2.5手机自主惯性传感器定位目前，智能手机中常常包含陀螺仪、加速度传感器等传感器，通过对这些传感器数据的分析可以实现惯性导航。

然而，由于手机初始姿态的不确定性以及惯性传感器精度较低，导致该技术的性能不够稳定，一般作为辅助技术与其他定位技术联合使用。

例如，博通公司研制了一种具备三维定位功能的芯片（BCM4752），这种芯片本身可以通过Wi－Fi、蓝牙或NFC等技术来提供室内定位系统支持［6］。

更为强大的是，该芯片可以结合其他传感器，如手机中的陀螺仪、加速度传感器、方位传感器等，将读者的位置变化实时计算出来，甚至做到没有死角。

此外，杜克大学的科研人员也提出了类似解决方案。

这种多技术的联合使用已成为室内定位的一种发展方向。

2.6LED定位照明系统是图书馆不可或缺的组成部分，如果将传统的灯泡换成专用LED灯泡，使灯光闪烁频率加快（人眼无法察觉），智能手机便可通过摄像头来读取这些信号，从中提取出位置信息。

目前，该技术的定位精度已达到1m［7］。

尽管灯具内需要增加芯片，但考虑到LED灯具的成本与普通灯具相差不大，因此该技术大规模部署的成本并不高。

3图书馆情境下室内定位技术面临的问题3.1一般问题任何室内定位技术要得到普及应用，必须要考虑几个主要技术问题，即准确性、实时性、能耗和部署难易。

对于高校图书馆情境而言，准确性和实时性尤为重要。

为了方便读者索书，定位精度应该控制在一个书柜区间，即50cm内。

但目前大部分室内定位技术的精度均在2m以上，成为制约室内定位技术应用于图书馆寻书导航的主要因素。

所谓实时性，即必须满足时间约束的特性，需要准时和及时。

图书馆情境下，只有较高的实时性，才能及时反映读者和书籍的位置变化，从而正确地指引读者。

用户定位系统的能耗直接影响读者的服务体验及运行成本。

如果读者手持设备（智能手机、平板或专用设备等）的能耗过大，就无法长时间使用，带来不便。

但能耗往往与准确性和实时性相矛盾。

如何平衡这一矛盾，也是需要重点解决的问题。

此外，定位系统的部署难易和成本直接关系到技术的普及性。

目前的定位技术中，除Wi－Fi外均未在图书馆中得到应用，部署成本过高是主要原因之一。

因为采用蓝牙、LED、超声波等技术，均需额外部署相关基站等设施，并需要采购专用终端设备。

即使目前已经部署的Wi－Fi基础设施，也需要针对图书馆的特殊要求，改造后才能使用。

73.2特殊问题除一般问题外，不同技术尚存在一些特殊性问题。

鉴于Wi－Fi定位技术是目前室内定位技术的主流，也是最可能在图书馆中得以广泛应用的技术，特以此为例进行分析。

对于Wi－Fi技术而言，信号的遮挡问题最为突出。

图书馆中人员的分布随时间不断变化，由于人体主要由水组成，对于信号的影响较大。

当读者数量较少时，遮挡的影响可能不大；但当人数较多时，影响不容忽视［8］。

克服这一影响，是提高定位精度必须解决的重要问题。

其次，手机碎片化对Wi－Fi定位也会产生不利影响。

在设计和部署定位系统时，一般只针对有限种类的终端设备进行校准。

然而目前的智能手机和平板种类繁多，其中以安卓设备的碎片化尤为严重［9］。

不同手机型号、接收天线和Wi－Fi芯片均会导致信号测量的误差，从而引起定位误差，这些误差最终会导致定位错误甚至失败。

此外，需要对现有网络部署进行改造和优化。

Wi－Fi定位需要AP部署相对均匀，并尽量减少盲区。

虽然大多数图书馆部署有Wi－Fi网络，但运营商在规划网络时的侧重点不同，在休息室、咖啡厅等用户密集的地方AP的数量较多，而藏书区AP的数量偏少［10］。