科技館的智能導覽終端設計說明

1、科技館的智能導覽終端設計前言隨著信息技術的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，人們 對信息產(chǎn)品的需求和依賴也不斷提高，傳統(tǒng)的人工導游已經(jīng) 不能滿足景區(qū)游客的需求。物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展與應用， 也為等景區(qū)的智能導覽系統(tǒng)提供了智能信息化技術支持。1、智能導覽系統(tǒng)的研究背景1.1智能導覽的背景人們對一個產(chǎn)品的要求不僅僅滿足于其使用價值了，而 越來越注重產(chǎn)品的附加價值，如情感價值、美學價值、個性 化價值等。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，更加貼心的智能導游。對于景點來說，電子導游與 人工導游相比，能避免由于導游個人因素帶來的服務質量的

2、 不穩(wěn)定性，為游客提供更加全面客觀的服務。自動電子導覽 可大大提高游客對景點的認知程度，并通過他們的傳播能加 快提高景點的知名度，從而增加游客的流量，加快景點旅游 業(yè)的發(fā)展。另外，在一些散客較多的景點，配備電子導覽， 在一定程度上則能解決散客游覽缺少導游的問題。1.2智能導覽系統(tǒng)的發(fā)展自從上個世紀九十年代中期第一個智能導游系統(tǒng)的原 型提出來后，智能導覽系統(tǒng)經(jīng)歷了很大的發(fā)展，目前智能導 游系統(tǒng)的發(fā)展可分為三個階段：第一階段智能導游系統(tǒng)以簡單的黑白地圖顯示，提供單 一的交互方式，這種系統(tǒng)只能顯示比較簡單的黑白地圖，提 供最基本的定位服務；第二代智能導游系統(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，交互方式也開始多樣化，如COMPASS， CRUMPET；第三代智能導游系統(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、基本理論與相關技術2.1物聯(lián)網(wǎng)概述隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、無線傳感技術、信息處理技術的快速 發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術得到越來越多的重視。物聯(lián)網(wǎng)是在計算機 互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用電子商品代碼EPC、RFID、無線數(shù)據(jù) 通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的信息網(wǎng)絡，是 獨立于EPC系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)技術整合的產(chǎn)物。當前，業(yè)界對物聯(lián)網(wǎng)的理解主要有兩個層次，一是技術 本身，二是應用層面。從技術上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過 智能感應裝置，

4、經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡，到達指定的信息處理中心， 最終實現(xiàn)物與物，人與物之間的自動化信息交互與處理的智 能網(wǎng)絡。從應用上理解，物聯(lián)網(wǎng)是指把世界上所有的物體都 聯(lián)接到一個網(wǎng)絡中，形成物聯(lián)網(wǎng)，然后聯(lián)網(wǎng)又與現(xiàn)有的互聯(lián) 網(wǎng)結合，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，達到更加精細 和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活。2.2RFID 技術RFID是物聯(lián)網(wǎng)的重要構件之一，它通過射頻信號，自動 識別目標對象并獲取數(shù)據(jù)，適用于各種惡劣環(huán)境，可以識別 高速運動物體，亦可同時識別多個標簽，其多功能性使其在 物聯(lián)網(wǎng)信息采集中完全可以擔當重任，可以說RFID技術是 物聯(lián)網(wǎng)的基礎技術。目前，國的物聯(lián)網(wǎng)技術主要集中在傳感器、 RFID、云計算等領域

5、。2.3ZigBee 技術物聯(lián)網(wǎng)另一個重要技術是無線傳感網(wǎng)絡技術，目前無線 網(wǎng)絡技術主要有六種，分別是藍牙、無線局域網(wǎng)（WiFi）、 超寬帶通信（UWB）、近場通信（NFC）、ZigBee和紅外數(shù)據(jù)通 信IrDA技術，本文將重點介紹ZigBee技術。ZigBee技術是一組基于IEEE.802.15.4無線標準研制開 發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的通信技術，它是一種 短距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無 線網(wǎng)絡，相對于GPS定位，ZigBee定位具有低功耗、低成本、 實時性強等顯著優(yōu)點。2.4ZigBee和RFID技術相結合的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在RFID讀寫器中嵌入ZigBee模塊，

6、從而使多臺RFID 閱讀器無線連接組網(wǎng)或者與其它儀器、設備與不同協(xié)議讀寫 器之間聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多點無線采集和傳輸?shù)哪康?，最終 形成一個基于ZigBee技術的多點自動識別、智能無線組網(wǎng) 的RFID識別系統(tǒng)。系統(tǒng)中的RFID閱讀器可控制射頻模塊向 電子標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽的應答信號，同時可對 電子標簽的對象標識信息進行解碼，從而將對象標識信息連 帶電子標簽上的其它相關信息傳輸?shù)絊avant系統(tǒng)以供處理， 通常其工作頻段和電子標簽上的頻率是一致的。RFID系統(tǒng)在 工作時，先由閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當 RFID標簽進入閱讀器的工作場時，其天線產(chǎn)生感應電流，從 而使RFID標簽

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簽的載波信息，對其 進行解調和解碼后，會將信息送至計算機中的中間件Savant 系統(tǒng)軟件進行處理。憑借ZigBee技術的種種優(yōu)點，將ZigBee技術引入RFID 中，使得基于ZigBee技術的無線射頻識別系統(tǒng)有了明顯的 改善，其主要優(yōu)勢在于：（1）長距離的識別不需要進行方向配置，提高了系統(tǒng) 的靈活性；（2）技術相對簡單、存儲容量大、成本低、時延小，在用電管理上，通過睡眠喚醒功能上的改進，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 身可擴展性高，促使整個系統(tǒng)的可擴展性也隨之提高；（4）Zi

8、gBee技術在通信時采用CSMA機制，保證了數(shù)據(jù) 信息的可靠性；（5）ZigBee技術提供CRC數(shù)據(jù)包完整性校驗，使用了 AES128的加密算法，并采用基于直序列展頻技術的接取方 式，確保整個傳輸階段的安全性，提高了抗干擾特性和性。3、智能導覽系統(tǒng)的總體結構3.1系統(tǒng)的整體結構系統(tǒng)整體結構如圖1所示，分為導覽終端子系統(tǒng)、后臺 服務器生成子系統(tǒng)，以與讓導覽終端子系統(tǒng)與后臺服務器生 成子系統(tǒng)進行相互通信的基站。圖1系統(tǒng)的整體結構其中導覽終端子系統(tǒng)包括RFID閱讀器、主控制模塊、 語音信息存儲模塊、D/A轉換和音頻放大模塊、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 標簽分布

9、在科技館中各個展區(qū)，它們和語音導覽中的RFID 閱讀器構成自動識別模塊，從而實現(xiàn)對游覽區(qū)的識別定位， 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 塊對接收到的區(qū)域定位信息進行判斷，從語音信息存儲模塊 中相應地址中讀取對應的語音信息并進行解碼，解碼后的語 音信息被發(fā)送到D/A音頻模塊后轉換為模擬音頻信號，最后 通過耳機或者揚聲器等音頻設備輸出，從而實現(xiàn)語音導航功 能。對于后臺服務器生成子系統(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)庫組成。通信 模塊專門負責數(shù)據(jù)通信；GIS地理信息模塊負責處理GIS數(shù) 據(jù)、響應游客的服務請求與輔助決策等事務；信息處理模塊 用來

10、處理導游終端發(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)庫用來存儲各環(huán)節(jié)生成的各種數(shù)據(jù)以與視頻文 件。3.2導覽終端的組成導覽終端通過開發(fā)板進行開發(fā)，各個功能模塊如圖2所 示。圖2導覽終端組成RFID閱讀器通過識別電子標簽，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器。景點 介紹多媒體模塊由一組Flash存儲芯片和用作數(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 令播放相應展區(qū)介紹，而管理員需要修改展區(qū)介紹容或需要 對導游終端進行軟件升級時，可通過USB接口（或者RS232 接口）進行數(shù)據(jù)的傳輸。輸入輸出設備為彩色觸摸屏，通過 專門的I/O數(shù)據(jù)接口與導游終端的總線連接，用來顯示電子 地圖和其他信息以與執(zhí)行游客的各項操作。4、總結本智能導覽系統(tǒng)是結合現(xiàn)有的導游系統(tǒng)特點、游客的需 求與人工智能技術，提出的一種比較新穎的基于物聯(lián)網(wǎng)的景 區(qū)智能導覽系統(tǒng)。將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的RFID電子標簽分 布在科技館