無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的運(yùn)用

魏東敏

[摘 要]經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步使得近年來我國科學(xué)技術(shù)在以往的基礎(chǔ)上有了很大幅度的提高。尤其是無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用十分廣泛。而在博物館中的應(yīng)用屬于一種比較新的嘗試，所以，如何將無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)有效的運(yùn)用在博物館的運(yùn)營中是相關(guān)領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)問題。本文主要闡述了無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的相關(guān)工作，分析了室內(nèi)定位的方法，并對博物館中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)踐進(jìn)行了一定的研究，旨在為進(jìn)一步促進(jìn)該技術(shù)在博物館中應(yīng)用的水平而提出一些有價(jià)值的參考意見。

[關(guān)鍵詞]室內(nèi)定位；位置指紋；個(gè)性化推薦

中圖分類號：C28 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0018-01

無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的應(yīng)用效果直接關(guān)系著博物館的運(yùn)營狀態(tài)，因此，對于無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中應(yīng)用的研究具有十分重要的意義。我國相關(guān)領(lǐng)域雖然在該技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行了一定的研究，其研究應(yīng)用在實(shí)際的博物館運(yùn)作中也取得了十分有效的成績。但是，隨著博物館功能的不斷增多，現(xiàn)有的對無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中應(yīng)用的研究顯然已經(jīng)不能滿足發(fā)展的需求。因此，對于該技術(shù)應(yīng)用的研究還有待進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

一、無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的相關(guān)工作

基于位置的室內(nèi)導(dǎo)覽技術(shù)在各類商場、博物館、機(jī)場等大型公共設(shè)施中具備廣泛的應(yīng)用場景，存在巨大的市場潛力。本文提出了一種基于WiFi無線定位網(wǎng)絡(luò)的能夠滿足相關(guān)應(yīng)用精度需求的室內(nèi)導(dǎo)覽方法，具有通用性好和組網(wǎng)成本低等特點(diǎn)，結(jié)合個(gè)性化推薦算法可以構(gòu)建物品推薦、線路規(guī)劃和人流導(dǎo)引等基于位置的服務(wù)應(yīng)用。

在室內(nèi)定位方面，研究者已經(jīng)提出了大量的方法，主要包括紅外線、超聲波、藍(lán)牙、射頻識別、超寬帶和WiFi等。前幾類方法大多需要依賴特殊的硬件設(shè)備和定位終端，而基于WiFi的室內(nèi)定位算法具有成本低、信號覆蓋廣、可提供網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，近年來受到更多關(guān)注。質(zhì)心定位法是一種基于WiFi信號強(qiáng)度的定位算法，定位終端接收所有錨信標(biāo)后對其進(jìn)行平均作為目標(biāo)位置，這種方法的效率低且誤差大。在此基礎(chǔ)上提出了基于權(quán)重的質(zhì)心定位法，使用權(quán)重來改變不同的錨信標(biāo)的重要性。相比CL算法，WCL算法精確度有了顯著提升使用基于區(qū)域的方法，將整個(gè)環(huán)境劃分為多個(gè)三角形區(qū)域，定位時(shí)先確定區(qū)域來縮小范圍，可在降低計(jì)算量的同時(shí)增加精度，缺點(diǎn)在于需要環(huán)境有比較穩(wěn)定的WiFi信號覆蓋。文獻(xiàn)使用基于Wifi信號強(qiáng)度（RSSI）的定位方法，首先采集室內(nèi)的信號強(qiáng)度圖譜，稱為位置指紋，然后定位時(shí)將實(shí)時(shí)獲取的周邊信號強(qiáng)度與指紋數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，使用K最近鄰算法求得目標(biāo)位置。文獻(xiàn)使用信號強(qiáng)度的概率分布來生成位置指紋數(shù)據(jù)庫，提供了更高的精度。在匹配階段進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種聚類過濾的K最近鄰方法，將位置指紋點(diǎn)分簇，定位時(shí)先確定簇而后計(jì)算目標(biāo)位置，此方法相比普通K最近鄰算法性能可提升16.36%。在本系統(tǒng)中，為了適應(yīng)于博物館等類型應(yīng)用場景，使用線性加權(quán)方式進(jìn)行算法組合，構(gòu)建結(jié)合全局、基于人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和基于項(xiàng)目的協(xié)同過濾的綜合性推薦算法。

二、室內(nèi)定位

本文以室內(nèi)定位作為導(dǎo)覽交互的基本技術(shù)手段，使用基于概率分布的位置指紋技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行定位計(jì)算，分為離線位置標(biāo)定和實(shí)時(shí)定位計(jì)算兩個(gè)階段。離線位置標(biāo)定的主要目的是通過預(yù)先構(gòu)建一個(gè)待定位區(qū)域的位置指紋數(shù)據(jù)庫來提高室內(nèi)定位精度。該訓(xùn)練過程在定位網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中選取若干參照點(diǎn)，在每個(gè)參照點(diǎn)采集所有接入點(diǎn)信號強(qiáng)度，經(jīng)預(yù)處理后將其保存在指紋數(shù)據(jù)庫中。實(shí)時(shí)定位階段，智能終端測量所有接入點(diǎn)信號后使用匹配算法將其與指紋數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，距離最近者視為目標(biāo)最有可能的位置。

2.1 位置標(biāo)定

定義位置指紋P是在一個(gè)位置L上根據(jù)所采集的N個(gè)WiFi定位網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度的概率統(tǒng)計(jì)向量，pi為第i個(gè)接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度的概率統(tǒng)計(jì)。構(gòu)建一個(gè)指紋數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)每個(gè)參照點(diǎn)接收到的每個(gè)接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度的概率分布。其中：w是待定位區(qū)域的參照點(diǎn)數(shù)量。定位時(shí)智能終端采集到各接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度為S，將其與數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)位置指紋進(jìn)行聯(lián)合概率計(jì)算，再應(yīng)用帶權(quán)重質(zhì)心法得到位置。

2.2 定位計(jì)算

實(shí)時(shí)定位時(shí)，智能終端采集到各接入點(diǎn)的信號強(qiáng)度向量為S=（SA1，SA2，…，SAN），其中SAi為Ai點(diǎn)的信號強(qiáng)度。根據(jù)IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特性，每個(gè)接入點(diǎn)運(yùn)行在不疊加的信道中，因此可以應(yīng)用貝葉斯公式計(jì)算S與預(yù)先標(biāo)的指紋數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)位置指紋的聯(lián)合概率

三、無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的運(yùn)用

3.1 展品信息與導(dǎo)覽系統(tǒng)的統(tǒng)一

展品的信息儲(chǔ)存在電腦中，使游客可以事先對展品位置、簡介以及路線進(jìn)行了解，并且在參觀過程中，所有展品都通過數(shù)字化進(jìn)行介紹，不僅可以減少工作人員的數(shù)量以及其工作負(fù)擔(dān)，而且還能夠讓游客擁有更多的自主性，只需要對著窗口點(diǎn)擊自己想瀏覽的展品，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)參觀者的需求設(shè)計(jì)出一套路線，方便參觀者進(jìn)行瀏覽。博物館在每一個(gè)展品附近都配備相應(yīng)的數(shù)字化技術(shù)，使用最新的音頻定位方法以及語音導(dǎo)覽系統(tǒng)向游客展示大批量的信息，讓參觀者通過感官接受不同的信息，還可以通過與參觀者的互動(dòng)實(shí)現(xiàn)博物館的數(shù)字化和人性化。

3.2iBeacon在博物館領(lǐng)域的應(yīng)用

國內(nèi)外已開始將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于博物館。博物館內(nèi)安裝iBeacon裝置，開發(fā)相關(guān)App應(yīng)用，走到不同位置的作品前，參觀者即可收到該作品的相關(guān)信息，豐富了參觀體驗(yàn)。這一技術(shù)在文博領(lǐng)域的應(yīng)用上主要有三個(gè)方面：（1）用iBeacon技術(shù)實(shí)現(xiàn)博物館智能導(dǎo)覽，將制作的關(guān)于展品的豐富生動(dòng)的背景信息存放到服務(wù)器，通過設(shè)置在展品附近的iBeacon基站推送到正在欣賞該展品的參訪者手機(jī)上，使參訪者了解更清晰，欣賞效果更佳.（2）用iBeacon技術(shù)實(shí)現(xiàn)博物館與參觀者信息交互，參觀者信息反饋：參訪者對博物館相關(guān)的建議意見也可通過App推送至服務(wù)器，成為博物館收集參訪者意見建議的有效渠道基于數(shù)據(jù)挖掘的精準(zhǔn)信息推送：根據(jù)參觀者歷史參觀數(shù)據(jù)，判斷其偏好向其推送可能感興趣的博物館展覽或活動(dòng)。（3）用iBeacon技術(shù)舉辦更生動(dòng)的文博展會(huì)在各個(gè)展位提前布置iBeacon基站，并將各展位參展單位相關(guān)信息制作成視頻、音頻、文圖等新式的信。參觀者在入口處下載App并打開藍(lán)牙，行進(jìn)至每個(gè)展位時(shí)，將自動(dòng)推送參展單位介紹，主辦方也可以向現(xiàn)場參觀者推送相關(guān)信息。

結(jié)語：事實(shí)上，對于無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的運(yùn)用的研究方法還有很多，而以上僅僅只是筆者對于其應(yīng)用的幾個(gè)主要方面的研究，在加之筆者對于該技術(shù)在博物館中的研究還沒有達(dá)到一定的深度，因此不利于實(shí)際應(yīng)用水平的提高。因此，在今后的發(fā)展中，要從多個(gè)角度，多個(gè)方面對無線定位個(gè)性化導(dǎo)覽關(guān)鍵技術(shù)在博物館中的應(yīng)用進(jìn)行研究，進(jìn)而在更大程度上促進(jìn)博物館領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

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