科技館的智能導(dǎo)覽終端設(shè)計(jì)說明

1、科技館的智能導(dǎo)覽終端設(shè)計(jì)前言隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們 對(duì)信息產(chǎn)品的需求和依賴也不斷提高，傳統(tǒng)的人工導(dǎo)游已經(jīng) 不能滿足景區(qū)游客的需求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用， 也為等景區(qū)的智能導(dǎo)覽系統(tǒng)提供了智能信息化技術(shù)支持。1、智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的研究背景1.1智能導(dǎo)覽的背景人們對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的要求不僅僅滿足于其使用價(jià)值了，而 越來越注重產(chǎn)品的附加價(jià)值，如情感價(jià)值、美學(xué)價(jià)值、個(gè)性 化價(jià)值等。隨著旅游業(yè)的信息化步伐不斷加快，傳統(tǒng)的人工 導(dǎo)游已經(jīng)不能滿足游客的需求了，這就需要一種能夠提供更 加方便，更加貼心的智能導(dǎo)游。對(duì)于景點(diǎn)來說，電子導(dǎo)游與 人工導(dǎo)游相比，能避免由于導(dǎo)游個(gè)人因素帶來的服務(wù)質(zhì)量的

2、 不穩(wěn)定性，為游客提供更加全面客觀的服務(wù)。自動(dòng)電子導(dǎo)覽 可大大提高游客對(duì)景點(diǎn)的認(rèn)知程度，并通過他們的傳播能加 快提高景點(diǎn)的知名度，從而增加游客的流量，加快景點(diǎn)旅游 業(yè)的發(fā)展。另外，在一些散客較多的景點(diǎn)，配備電子導(dǎo)覽， 在一定程度上則能解決散客游覽缺少導(dǎo)游的問題。1.2智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的發(fā)展自從上個(gè)世紀(jì)九十年代中期第一個(gè)智能導(dǎo)游系統(tǒng)的原 型提出來后，智能導(dǎo)覽系統(tǒng)經(jīng)歷了很大的發(fā)展，目前智能導(dǎo) 游系統(tǒng)的發(fā)展可分為三個(gè)階段：第一階段智能導(dǎo)游系統(tǒng)以簡(jiǎn)單的黑白地圖顯示，提供單 一的交互方式，這種系統(tǒng)只能顯示比較簡(jiǎn)單的黑白地圖，提 供最基本的定位服務(wù)；第二代智能導(dǎo)游系統(tǒng)以豐富的彩色地圖顯示，并利用了 通信網(wǎng)的定

3、位技術(shù)，交互方式也開始多樣化，如COMPASS， CRUMPET；第三代智能導(dǎo)游系統(tǒng)提供各類多媒體信息，更趨向于智 能化的系統(tǒng)了，如 Smartkom 系統(tǒng)，Sightseeing4U。2、基本理論與相關(guān)技術(shù)2.1物聯(lián)網(wǎng)概述隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)的快速 發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到越來越多的重視。物聯(lián)網(wǎng)是在計(jì)算機(jī) 互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用電子商品代碼EPC、RFID、無線數(shù)據(jù) 通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物的信息網(wǎng)絡(luò)，是 獨(dú)立于EPC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)整合的產(chǎn)物。當(dāng)前，業(yè)界對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解主要有兩個(gè)層次，一是技術(shù) 本身，二是應(yīng)用層面。從技術(shù)上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過 智能感應(yīng)裝置，

4、經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)指定的信息處理中心， 最終實(shí)現(xiàn)物與物，人與物之間的自動(dòng)化信息交互與處理的智 能網(wǎng)絡(luò)。從應(yīng)用上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指把世界上所有的物體都 聯(lián)接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，形成物聯(lián)網(wǎng)，然后聯(lián)網(wǎng)又與現(xiàn)有的互聯(lián) 網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，達(dá)到更加精細(xì) 和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活。2.2RFID 技術(shù)RFID是物聯(lián)網(wǎng)的重要構(gòu)件之一，它通過射頻信號(hào)，自動(dòng) 識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取數(shù)據(jù)，適用于各種惡劣環(huán)境，可以識(shí)別 高速運(yùn)動(dòng)物體，亦可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，其多功能性使其在 物聯(lián)網(wǎng)信息采集中完全可以擔(dān)當(dāng)重任，可以說RFID技術(shù)是 物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)。目前，國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要集中在傳感器、 RFID、云計(jì)算等領(lǐng)域

5、。2.3ZigBee 技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)另一個(gè)重要技術(shù)是無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，目前無線 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有六種，分別是藍(lán)牙、無線局域網(wǎng)（WiFi）、 超寬帶通信（UWB）、近場(chǎng)通信（NFC）、ZigBee和紅外數(shù)據(jù)通 信IrDA技術(shù)，本文將重點(diǎn)介紹ZigBee技術(shù)。ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE.802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開 發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)，它是一種 短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無 線網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)于GPS定位，ZigBee定位具有低功耗、低成本、 實(shí)時(shí)性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。2.4ZigBee和RFID技術(shù)相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在RFID讀寫器中嵌入ZigBee模塊，

6、從而使多臺(tái)RFID 閱讀器無線連接組網(wǎng)或者與其它儀器、設(shè)備與不同協(xié)議讀寫 器之間聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點(diǎn)無線采集和傳輸?shù)哪康?，最終 形成一個(gè)基于ZigBee技術(shù)的多點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別、智能無線組網(wǎng) 的RFID識(shí)別系統(tǒng)。系統(tǒng)中的RFID閱讀器可控制射頻模塊向 電子標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答信號(hào)，同時(shí)可對(duì) 電子標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，從而將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連 帶電子標(biāo)簽上的其它相關(guān)信息傳輸?shù)絊avant系統(tǒng)以供處理， 通常其工作頻段和電子標(biāo)簽上的頻率是一致的。RFID系統(tǒng)在 工作時(shí)，先由閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng) RFID標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作場(chǎng)時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從 而使RFID標(biāo)簽

7、獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼 等EPC信息；閱讀器接收到來自電子標(biāo)簽的載波信息，對(duì)其 進(jìn)行解調(diào)和解碼后，會(huì)將信息送至計(jì)算機(jī)中的中間件Savant 系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理。憑借ZigBee技術(shù)的種種優(yōu)點(diǎn)，將ZigBee技術(shù)引入RFID 中，使得基于ZigBee技術(shù)的無線射頻識(shí)別系統(tǒng)有了明顯的 改善，其主要優(yōu)勢(shì)在于：（1）長(zhǎng)距離的識(shí)別不需要進(jìn)行方向配置，提高了系統(tǒng) 的靈活性；（2）技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單、存儲(chǔ)容量大、成本低、時(shí)延小，在用電管理上，通過睡眠喚醒功能上的改進(jìn)，使其功耗大 大降低；（3）由于現(xiàn)在ZigBee芯片集成的功能越來越多，其本 身可擴(kuò)展性高，促使整個(gè)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也隨之提高；（4）Zi

8、gBee技術(shù)在通信時(shí)采用CSMA機(jī)制，保證了數(shù)據(jù) 信息的可靠性；（5）ZigBee技術(shù)提供CRC數(shù)據(jù)包完整性校驗(yàn)，使用了 AES128的加密算法，并采用基于直序列展頻技術(shù)的接取方 式，確保整個(gè)傳輸階段的安全性，提高了抗干擾特性和性。3、智能導(dǎo)覽系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，分為導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)、后臺(tái) 服務(wù)器生成子系統(tǒng)，以與讓導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)與后臺(tái)服務(wù)器生 成子系統(tǒng)進(jìn)行相互通信的基站。圖1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)其中導(dǎo)覽終端子系統(tǒng)包括RFID閱讀器、主控制模塊、 語音信息存儲(chǔ)模塊、D/A轉(zhuǎn)換和音頻放大模塊、通信模塊和 用戶界面顯示模塊組成。將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的RFID電子 標(biāo)簽分布

9、在科技館中各個(gè)展區(qū)，它們和語音導(dǎo)覽中的RFID 閱讀器構(gòu)成自動(dòng)識(shí)別模塊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)游覽區(qū)的識(shí)別定位， 然后將區(qū)域定位信息通過串口發(fā)送到主控制模塊。主控制模 塊對(duì)接收到的區(qū)域定位信息進(jìn)行判斷，從語音信息存儲(chǔ)模塊 中相應(yīng)地址中讀取對(duì)應(yīng)的語音信息并進(jìn)行解碼，解碼后的語 音信息被發(fā)送到D/A音頻模塊后轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號(hào)，最后 通過耳機(jī)或者揚(yáng)聲器等音頻設(shè)備輸出，從而實(shí)現(xiàn)語音導(dǎo)航功 能。對(duì)于后臺(tái)服務(wù)器生成子系統(tǒng)，它主要由通信模塊、GIS 地理信息模塊、信息處理處理模塊和信息數(shù)據(jù)庫(kù)組成。通信 模塊專門負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信；GIS地理信息模塊負(fù)責(zé)處理GIS數(shù) 據(jù)、響應(yīng)游客的服務(wù)請(qǐng)求與輔助決策等事務(wù)；信息處理模塊 用來

10、處理導(dǎo)游終端發(fā)過來的數(shù)據(jù)，如最正確路徑規(guī)劃問題 等；信息數(shù)據(jù)庫(kù)用來存儲(chǔ)各環(huán)節(jié)生成的各種數(shù)據(jù)以與視頻文 件。3.2導(dǎo)覽終端的組成導(dǎo)覽終端通過開發(fā)板進(jìn)行開發(fā)，各個(gè)功能模塊如圖2所 示。圖2導(dǎo)覽終端組成RFID閱讀器通過識(shí)別電子標(biāo)簽，獲取游客的位置，并通 過ZigBee通信模塊將游客的位置信息傳送給服務(wù)器。景點(diǎn) 介紹多媒體模塊由一組Flash存儲(chǔ)芯片和用作數(shù)據(jù)更新的 USB接口或RS232串口接口組成，它接收信息處理模塊的指 令播放相應(yīng)展區(qū)介紹，而管理員需要修改展區(qū)介紹容或需要 對(duì)導(dǎo)游終端進(jìn)行軟件升級(jí)時(shí)，可通過USB接口（或者RS232 接口）進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。輸入輸出設(shè)備為彩色觸摸屏，通過 專門的I/O數(shù)據(jù)接口與導(dǎo)游終端的總線連接，用來顯示電子 地圖和其他信息以與執(zhí)行游客的各項(xiàng)操作。4、總結(jié)本智能導(dǎo)覽系統(tǒng)是結(jié)合現(xiàn)有的導(dǎo)游系統(tǒng)特點(diǎn)、游客的需 求與人工智能技術(shù)，提出的一種比較新穎的基于物聯(lián)網(wǎng)的景 區(qū)智能導(dǎo)覽系統(tǒng)。將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的RFID電子標(biāo)簽分 布在科技館