基于交互式信息檢索的商品導航系統(tǒng)

周婷婷 王禮青 劉一男

摘 ?要：近年來，實體商場的業(yè)務發(fā)展受到了電子商務的較大沖擊，急需在購物體驗等方面作出改進。針對目前商場服務成本大，但消費者體驗感低的不對等關系，提出由RFID（一種射頻識別技術）對商品進行自動化識別管理，以MySQL為數(shù)據(jù)庫，通過交互式的信息檢索定位商品，然后依據(jù)WIFI信號強度與距離信號的衰減方法，以此測距來確定行人的位置，運用迪杰斯特拉算法計算最優(yōu)單源路徑，最終系統(tǒng)呈現(xiàn)到達匹配商品的最優(yōu)路線。本導航系統(tǒng)以解決消費者依據(jù)平面地圖在大型商場仍找不到需求品、在停車場一位難尋等問題為目標，提升消費者的購物體驗，促進實體購物的發(fā)展。

關鍵詞：交互式信息檢索;商品導航;RFID

中圖分類號：TP311.1 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract： In recent years， e-commerce has great impact on the business development of physical shopping malls， which demands immediate actions to improve shopping experience. In view of high service cost of shopping malls but lower consumer experience， this paper proposes automatic identification and management of goods by RFID （Radio Frequency Identification Technology）. MySQL is used as database to locate goods through interactive information retrieval. Then， pedestrians' positions are determined by measuring distance based on WIFI signal strength and the attenuation method of distance signal. Dijkstra algorithm is used to calculate the optimal single source path. Finally， the system presents optimal route to the matching goods. This proposed navigation system aims to solve consumers' problems， such as failure to find goods in large shopping malls according to flat map or failure to spot a parking space， so to improve shopping experience and promote development of physical shopping malls.

Keywords： interactive information retrieval; commodity navigation; RFID

1 ? 引言（Introduction）

隨著消費水平的提高，電子商務在互聯(lián)網(wǎng)時代蓬勃發(fā)展，而線下實體零售市場的競爭力卻因管理、價格、方便度等限制，不斷被削弱。線下零售產(chǎn)業(yè)要想在發(fā)展過程中生存及持續(xù)發(fā)展下去，就必須要有解決各種各樣問題的能力，就需要投入軟硬件，為商場的發(fā)展安裝上一個智慧的指引“大腦”。雖然近年來大多中大型商場在擴大商場規(guī)模、提高商品種類等方面作出了改善，并且兼顧O2O模式運營，但在拉近線下與線上購物差距的同時，也面臨著管理成本增加、消費者尋物不便、購物效率低等問題，不利于商場的長期發(fā)展。更加精準定位的商品導航軟件就是商場利用科技創(chuàng)新在當前社會中的一次探索，本文將物聯(lián)網(wǎng)技術與計算機網(wǎng)絡技術相結合，將WIFI定位技術延伸到室內環(huán)境，實現(xiàn)封閉環(huán)境內人或物的位置監(jiān)控，設計實時的基于交互式的信息檢索方式，以MySQL為數(shù)據(jù)庫，通過WIFI訪問服務器端，在用戶選定想要到達的地點后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)到達匹配商品最優(yōu)路線的導航。商品導航器能夠讓商場在保持其優(yōu)勢的同時，更好地適應市場快節(jié)奏競爭，并為用戶提供更加靈活便捷的購物方式。

2 ? 系統(tǒng)分析（System analysis）

2.1 ? 需求及前景

目前針對類似商場等室內空間的導航定位技術仍處于發(fā)展過程中，限于室內空間，且商場店鋪及商品靈活多變等因素，一個較完備的室內導航不僅需要解決導航路線規(guī)劃問題，還需要在精確度和響應時間等方面進行完善。在當今時代，人們對于信息化技術有一定的依賴習慣，因而基于便民的目的，室內導航技術有較大的發(fā)展前景。交互式檢索的商品導航作為實體商場在電子商務領域的移動化解決方案，需要具備一定的適應未來不斷改變的業(yè)務需求的能力，因而在設計時功能模塊、軟件系統(tǒng)遵循可復用性原則，以達到長期發(fā)展使用的目的。在可復用性的基礎上，同時需考慮商場的盈利性特質，在設計時盡量考慮布局和維護成本，其中包括布局與維護定位所需要的設施，以及采集與設計相關的數(shù)據(jù)庫。

2.2 ? 系統(tǒng)特點及優(yōu)勢

商場的人流量大且雜，系統(tǒng)個性化的檢索能力需要不斷完善，故而基于交互式信息檢索的導航器將具備更高質量的需求檢索能力。相較于傳統(tǒng)的信息檢索系統(tǒng)，交互式信息檢索結合了面向系統(tǒng)和面向用戶兩者的優(yōu)勢，以信息空間層、用戶空間層和界面交互層為頂層分析框架。面向用戶的交互式信息檢索更容易被用戶控制，增強了用戶與系統(tǒng)的交互，因此提升了用戶對本導航器的體驗感。同時，交互式信息檢索在檢索交互過程中挖掘用戶的檢索習慣，通過反饋的迭代過程，能夠自動提高系統(tǒng)響應搜索者信息需求的能力，使得信息檢索系統(tǒng)反饋更加精準的檢索結果。

系統(tǒng)通過RFID非接觸式的自動識別技術，將商品信息化，錄入MySQL數(shù)據(jù)庫。電子標簽可以通過RFID非接觸式獲得，存儲容量大，且可以重復利用[1]。室內定位技術以射頻方式，利用固定天線把無線電信號調成電磁場，附著于物品的標簽經(jīng)過磁場后，生成感應電流，并把數(shù)據(jù)傳送出去，以多對雙向通信交換數(shù)據(jù)，達到識別和三角定位的目的。采用基于射頻技術的定位可觸發(fā)不同位置的RFID感知器，參考點選取時的密度決定了這種方式的定位精度，并且定位精度可以在幾毫秒內達到厘米級，基于電磁場非視距等優(yōu)點，傳輸范圍很大，而且標識的體積比較小，造價比較低，從而使用戶體驗較好。系統(tǒng)中將店鋪及店鋪里面的銷售物和流動車輛都看作是一個單位的商品，將車牌號、店鋪編號看作商品標識碼，提供商品自動化管理，保證了精確度，在減少軟件冗余的同時可以很好地解決商品數(shù)據(jù)采集以及共享的問題，使得消費者可以實時得到商品的位置及生產(chǎn)、流通、銷售等渠道信息。對于管理層，在產(chǎn)品出現(xiàn)質量問題的時候，能快速定位到產(chǎn)品的每個環(huán)節(jié)，及時地控制產(chǎn)品的流向，這對于特殊情況下的應急管理，將會較大程度上減少工作量，縮短追蹤時間。

本系統(tǒng)的室內導航主要引入地圖模型的設計方法，對室內地圖的數(shù)據(jù)組織和儲存方式進行研究，結合矢量化技術，對地圖模型進行構建。在消費者選擇了想要的商品后，系統(tǒng)將依據(jù)WIFI信號強度（WIFI值），運用迪杰斯特拉算法計算最優(yōu)單源路徑。主要運用WIFI信號強度與距離的信號衰減方法[2]，通過測距來確定行人的位置，為了對行人進行實時位置跟蹤以及移動軌跡繪制，首先需要將行人所處地通過一定比例顯示在界面中;再通過上述步驟，并結合行人前進位置推算方法，在獲得行人初始位置后，即可通過計算獲得行人某一時刻的位置點，即完成行人的實時定位;然后在界面中將行人在三維空間中的位置實時轉換到地圖上相應的位置點，將每一時刻的位置點用線段連起來即可實時繪制出行人的移動軌跡。此算法可以通過位置與屬性的匹配，實現(xiàn)模糊路徑搜索，解決相鄰定位時屬性干擾的問題。路線規(guī)劃精確、快速，將會大大縮短消費者的尋物時間，改善了消費體驗。

3 ? 系統(tǒng)設計（System design）

本文將商品導航系統(tǒng)分成幾個小的功能模塊，基于“高內聚、低耦合”的模塊化設計原則進行細分[3]。系統(tǒng)分為客戶端和管理端，通過客戶端創(chuàng)建的購物車匹配路徑，供客戶選擇;管理端擁有商品管理、員工管理、實時監(jiān)控等功能，對系統(tǒng)起到引導和支持作用。具體系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

本文將設計的導航器功能通過以下文字來介紹：

（1）簡潔的商品管理：通過RFID自動識別商品，商品申請出入庫，管理人員對商品信息進行審核;通過審核的商品將被系統(tǒng)錄入基本信息：生產(chǎn)日期、價格、材料、數(shù)量等，并存儲在數(shù)據(jù)庫中;系統(tǒng)化增刪改，節(jié)省一部分人力，提高工作效率;通過查詢出入庫信息可對商品進行追蹤，有效解決數(shù)據(jù)溯源問題的斷層。

（2）便捷的信息檢索：交互式信息檢索，可以使得消費者在商場快速、準確地找到自己想要的商品。并且，檢索系統(tǒng)將把進出的車輛視為一個商品，將車牌號作為標識編碼，同理消費者可以較大程度上縮短停車時間及找車時間。

（3）路徑導航：本程序的核心為定位導航。顧客可以自主選擇商品導航模式，包括快捷模式、游覽模式，游覽模式中系統(tǒng)將呈現(xiàn)沿途店鋪信息，商家自定義特色展示;快捷模式將通過WIFI信號，計算距離，實現(xiàn)定位，以定位為起點，以所要到達的商品為終點，運用迪杰斯特拉算法（Dijkstra算法）計算最優(yōu)單源路徑，為消費者提供到達商品的最短路徑導航[4]。

（4）應急管理：當遇到緊急情況（如地震、火災、電力系統(tǒng)故障等）時，軟件前端會強制彈出運行框告知使用者最優(yōu)的逃生路線。在疫情等特殊情況下，對管理者而言，可以根據(jù)軟件實時統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，對人流進行一定的分流管理以及對商品進行實時數(shù)量監(jiān)督，從而進行一定的補給;消費者也可以通過實時的人流量以及所需商品來合理規(guī)劃選擇購買路線。

在常見的最短路徑算法如A*算法、Dijkstra算法、SPFA算法（貝爾曼-福特算法的隊列優(yōu)化形式）、Floyd-Warshall（弗洛伊德算法）等算法中，鑒于Dijkstra算法多用于求解單源，并且權值為非負值的最短路徑，時效性高，時間復雜度低，與商場導航需求匹配，因而本系統(tǒng)采用Dijkstra算法[5]。具體軟件架構圖如圖2所示。

4 ? 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計（System database design）

4.1 ? 實體聯(lián)系圖

基于交互性檢索要求數(shù)據(jù)庫便于管理人員增、刪、改、查數(shù)據(jù)，且MySQL數(shù)據(jù)庫具有開源、免費、體積小、便于安裝、功能強大等特點，因此本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫。

對本系統(tǒng)進行實體模塊功能設計，將其分為倉庫、員工、商品、顧客、導航系統(tǒng)五個模塊，構成如圖3所示的E-R圖。

4.2 ? 數(shù)據(jù)庫表設計

依據(jù)E-R圖和系統(tǒng)功能需求，將數(shù)據(jù)庫分為員工信息表、商品信息表、倉庫信息表和管理信息表。

員工信息表錄入員工基本信息，將員工號設為主鍵，以此來區(qū)分核驗員工信息，完成登錄管理系統(tǒng)的操作。其關系結構圖如表1所示。

商品信息表錄入商品編號、商品位置、商品名稱、商品價格、商品保質期等信息，將商品編號設為主鍵，顧客可以輸入自己想要的商品名稱檢索。其關系結構圖如表2所示。

倉庫信息表錄入商品編號、庫存信息、商品進出庫時間，管理者可以通過檢索商品來了解實時的庫存，及時補倉、清倉，同時系統(tǒng)依據(jù)商品進出庫時間，對于車輛這一特殊商品進行實時收費計算。其關系結構圖如表3所示。

管理信息表錄入商品編號、商品銷售信息、庫存信息、商品搜索次數(shù)等，管理者可以通過后臺實時了解銷售數(shù)據(jù)，進行銷售和搜索推薦的調整，并且可對商品信息進行增加、刪除、修改等操作。其關系結構如表4所示。

5.1 ? 主要界面

首頁界面。首頁按照樓層、區(qū)域劃分，以簡潔明了為特征，提升消費者的視覺愉悅感，讓消費者可以快速找到自己感興趣的模塊，增加重復購買的意愿[6]。通過設置服飾區(qū)、餐飲區(qū)、休閑區(qū)、生活區(qū)這幾個模塊，快速定位想要尋找的分類模塊，起到引導消費的作用。商場也可以對這些模塊進行自定義操作，因地制宜，細分引流。首頁界面的細分模塊，可以通過點擊跳轉進入相關界面。具體實現(xiàn)語句如下：

{item.name}

首頁界面預設效果圖如圖4所示。

搜索界面。搜索框智能提示，輔助顧客搜索。在分類搜索導航中對區(qū)域進行明確劃分，便于解決消費者模糊搜索的問題。消費者可以在分類中快速定位，找到想要尋找的店鋪，并對商場整體的組織架構形成一種初印象，從而引導進一步的消費。點擊左側分類模塊，右側將跟隨改變界面，實現(xiàn)視圖的滾動，主要實現(xiàn)代碼如下：

v-for="（item，index） in classDetailList"data-id={item.id} data-name={item.name} onclick="fnOpenGoodslist">

{item.name}

分類搜索界面預設效果如圖5所示。

導航界面。實時顯示人流量和商品數(shù)，規(guī)劃出最優(yōu)路線供消費者選擇。在導航的同時，界面在被允許的情況下推薦沿途商鋪的今日賣點[7]。消費者除使用系統(tǒng)抓取定位外也可通過點擊自定義定位，之后系統(tǒng)提醒設置目的地，自動進行路線匹配。

在軟件實現(xiàn)過程中，通過定義一個數(shù)組，進行一個位置的計算，用Object.prototype.hasOwnProperty.call方法，返回一個由給定對象的所有可枚舉自身屬性的屬性名組成的數(shù)組，數(shù)組中屬性名的排列順序與使用for循環(huán)遍歷該對象時返回的順序一致[8]。

本文采用Dijkstra算法，用于計算一個節(jié)點到其他所有節(jié)點的最短路徑。對于商場這種中大型的室內導航，算法需要處理的圖的頂點數(shù)很多，并且由于輸出的最短路徑為商品或店鋪的序列，對于跨度較大，或距離較遠的兩者對象時，輸出序列就會很長，這時將考慮優(yōu)化處理方法。本系統(tǒng)研究中采用的是分組計算方法，即把所有的店鋪按照距離或者個數(shù)分組，然后以組的ID作為區(qū)分點，先計算兩者位置所屬的組別，然后再計算兩組之間的最短路徑，即一種聚類算法分組思想。線性聚類算法的核心是第一個子類的起點為X0，每個子類的起點X1到下一個子類的起點Xi距離不超過系統(tǒng)設定的最大距離D0，同時每個子類的直徑要最大，則最后輸出的為每個子類的第一個頂點加上最后一個頂點。線性聚類算法如圖6所示。

D0=6 ?結果輸出序列：X0 X3 X6 X8 X10

具體實現(xiàn)代碼如下：

{for（var c，i，s=n[0]，l=n[1]，r=n[2]，u=0，d=[];

u

for（c in l）Object.prototype.hasOwnProperty.call（l，c）&&（t[c]=l[c]）; y&&y（n）;

while（d.length）d.shift（）（）;return o.push.apply（o，r||[]），e（）} function e（）

{for（var t，n=0;n

{for（var e=o[n]，c=！0，i=1;i

{var s=e[i];0！==a[s]&&（c=！1）}c&&（o.splice（n--，1）， t=l（l.s=e[0]））}

return t}var c={}， i={app：0}，a={app：0}，o=[];

function s（t）{returnl.p+"js/"+（{}[t]||t）

+"."+{"chunk-2d0df1ba"："0200a93d"， "chunk-2d0f1570"："3a10c6d2"，"chunk-7ff6e9a6"："c6aa9f42"}[t]+".js"}

function l（n）{if（c[n]）return c[n].exports;

var e=c[n]={i：n，l：！1，exports：{}};

return t[n].call（e.exports，e，e.exports，l），e.l=！0，e.exports}l.e=function（t）

{var n=[]e={"chunk-7ff6e9a6"：1};

i[t]？n.push（i[t]）：0！==i[t]&&e[t]&&n.push（i[t]=new Promise（function（n，e）

{for（varc="css/"+（{}[t]||t）+"."+{"chunk-2d0df1ba"："31d6cfe0"，"chunk-2d0f1570"："31d6cfe0"，

"chunk-7ff6e9a6"："c5e32fb2"}[t]+".css"，a=l.p+c，o=document.getElementsByTagName（"link"），

s=0;s

{var r=o[s]，u=r.getAttribute（"data-href"）||r.getAttribute（"href"）;

if（"stylesheet"===r.rel&&（u===c||u===a））return n（）}

var d=document.getElementsByTagName（"style"）;

for（s=0;s

if（u===c||u===a）return n（）}var y=document.createElement（"link"）;

y.rel="stylesheet"，y.type="text/css"，y.onload=n，

y.onerror=function（n）

{var c=n&&n.target&&n.target.src||a，o=new Error（"Loading CSS chunk "+t+" failed.＼n（"+c+"）"）;

o.request=c，delete i[t]，y.parentNoderemoveChild（y），

e（o）}，y.href=a;var f=documentgetElementsByTagName

（"head"）[0];

f.appendChild（y）}）.then（function（）{i[t]=0}））;

var c=a[t];if（0！==c）if（c）n.push（c[2]）;

else{var o=new Promise（function（n，e）{c=a[t]

=[n，e]}）;n.push（c[2]=o）;

var r，u=document.createElement（"script"）; u.charset="utf-8"，u.timeout=120，l.nc&&u.setAttribute

（"nonce"，l.nc），u.src=s（t），r=function（n）{u.onerror=u.onload=null，clearTimeout（d）;

var e=a[t]; if（0！==e）{if（e）

{var c=n&&（"load"===n.type？"missing"：n.type）， i=n&&n.target&&n.target.src，o=new Error（"Loading chunk "+t+"failed.＼n（"+c+"： "+i+" ）"）;

o.type=c，o.request=i，e[1]（o）}a[t]=void 0}};

var d=setTimeout（function（）{r（{type："timeout"，target：u}）}，12e4）;

u.onerror=u.onload=r，document.head.appendChild（u）}

然后通過設定每個商店或商品的X軸和Y軸[9]，使得在商場界面上實現(xiàn)定位，實現(xiàn)代碼如下：

attrDataX：149，attrDataY：278， attrTitle："美特斯邦威"，

type：{title："服裝"，fill："#fece8b"，stroke："#e0b170"}，

connectPoint：{x：203，y：315，connectBuildings：["美特斯邦威"]}

導航系統(tǒng)界面預設效果如圖7所示。

商品界面。展示商品基本信息，并且自動匹配類似商品形成參考對比。

5.2 ? 商場的導覽模式

（1）打開并瀏覽系統(tǒng)界面。

（2）消費者在首頁打開自己感興趣的模塊，或者打開商場地圖概覽功能。

（3）在檢索欄找到自己想要到達的某一地點或者所需求的某一商品，單擊開始導航選項。

（4）系統(tǒng)自動定位，匹配最優(yōu)路線，在導航界面中可選擇打開瀏覽沿途的商鋪“今日精彩推薦”[10]。

（5）到達目的地，系統(tǒng)自動提示所選商品、商鋪的基本信息。

6 ? 結論（Conclusion）

本文設計的基于交互式信息檢索的商品導航器，是為了解決顧客尋找商品困難、服務人員管理效率低等諸多問題而開發(fā)的系統(tǒng)。通過上述分析，本系統(tǒng)可以有效利用RFID錄入商品信息，再通過MySQL數(shù)據(jù)庫技術將商品信息及時合理地進行整合管理，最后通過WIFI通信技術實現(xiàn)商品信息交互，構建滿足消費者需求的路線，改善消費者購物體驗，從而有利于商場呈上升趨勢的長期發(fā)展。

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作者簡介：

周婷婷（1998-），女，本科生.研究領域：信息系統(tǒng)管理.

王禮青（1997-），女，本科生.研究領域：信息系統(tǒng)管理.

劉一男（1983-），男，碩士，講師.研究領域：數(shù)據(jù)分析，信息系統(tǒng)開發(fā).