基于RFID的博物館人機(jī)互動(dòng)定位系統(tǒng)

如某游客進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)游戲時(shí)，設(shè)其初始位置為Ini，目標(biāo)位置為Des，游戲地圖由小長(zhǎng)方形區(qū)域組成，如圖3中灰色區(qū)域所示，游客根據(jù)灰色的游戲地圖進(jìn)行移動(dòng)，與此同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)地將解算出的游客位置與游戲設(shè)定的地圖相匹配，進(jìn)而完成互動(dòng)游戲。

1.2.2 游客的實(shí)時(shí)區(qū)域定位

當(dāng)游客在圖1中入口處的0號(hào)讀寫(xiě)器刷卡后，即可授權(quán)進(jìn)入博物館參觀，游客門(mén)票中的標(biāo)簽ID號(hào)信息被送往PC上位機(jī)實(shí)時(shí)處理，建立游客文檔INFO.游客文檔包括進(jìn)入各場(chǎng)館的時(shí)間、離開(kāi)各場(chǎng)館的時(shí)間、在各場(chǎng)館參觀的時(shí)間、當(dāng)前所在的場(chǎng)館區(qū)域及游客頭像等信息，INFO的結(jié)構(gòu)體表達(dá)式如下：

其中結(jié)構(gòu)TOURTIME定義為：

在游客通過(guò)場(chǎng)館間的通道時(shí)，讀寫(xiě)器會(huì)自動(dòng)識(shí)別游客門(mén)票中的標(biāo)簽信息，實(shí)時(shí)判斷游客進(jìn)入某場(chǎng)館(或離開(kāi)某場(chǎng)館)，同步更新游客文檔信息INFO。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)硬件

硬件設(shè)備采用了RFID組件，主要包括PC、有源標(biāo)簽、有源讀寫(xiě)器、攝像頭以及相關(guān)設(shè)備連接線等。博物館的環(huán)境比較復(fù)雜，繁多的多媒體設(shè)備帶來(lái)的中低頻干擾較大，為了適應(yīng)博物館這種獨(dú)特的環(huán)境，需要采用微波段的RFID設(shè)備。現(xiàn)階段的微波段RFID主要集中在工作頻率為2.4GHz~5.8GHz，其中以2.4GHz有源RFID系統(tǒng)較為成熟。博物館采用的RFID各設(shè)備型號(hào)如表2所示。

表2 RFID硬件設(shè)備

2.2 系統(tǒng)軟件

RFID系統(tǒng)軟件采用了Delphi7、MYSQL和ODBC等進(jìn)行人機(jī)界面開(kāi)發(fā)。軟件系統(tǒng)主要可劃分為游客INFO文檔的建立、區(qū)域定位、游戲場(chǎng)館內(nèi)人員移動(dòng)軌跡的追蹤。

2.2.1 文檔的建立

PC上位機(jī)根據(jù)安裝在入口處的0號(hào)讀寫(xiě)器讀取的數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)刷卡人門(mén)票中的標(biāo)簽ID號(hào)信息，實(shí)時(shí)構(gòu)建一個(gè)以ID號(hào)為標(biāo)識(shí)的信息文檔INFO，并同步截取刷卡人的照片并保存到對(duì)應(yīng)的文檔下，具體流程如圖4所示。

2.2.2 區(qū)域定位

PC上位機(jī)根據(jù)0~6號(hào)讀寫(xiě)器提供的數(shù)據(jù)包中的讀寫(xiě)器編號(hào)來(lái)判斷游客即將進(jìn)入的場(chǎng)館區(qū)域；根據(jù)標(biāo)簽ID號(hào)信息來(lái)區(qū)分游客；根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻來(lái)記錄游客在各場(chǎng)館的參觀時(shí)間，并將這些信息實(shí)時(shí)更新到游客的INFO文檔中，具體流程如圖5所示。

2.2.3 游戲場(chǎng)館C區(qū)內(nèi)人員移動(dòng)軌跡的追蹤

游戲場(chǎng)館C區(qū)編號(hào)為a、b、c的讀寫(xiě)器可以完成C區(qū)內(nèi)人員移動(dòng)追蹤。游戲軌跡地圖由一組二維坐標(biāo)構(gòu)成，設(shè)i時(shí)刻的游戲地圖為map [i]，游客的二維坐標(biāo)為pos[i].互動(dòng)游戲開(kāi)始后，將游客坐標(biāo)pos[i]與游戲地圖map[i]相比較。

如果在各個(gè)時(shí)刻兩者都相一致，則根據(jù)從信息包中提取出來(lái)的ID號(hào)查找數(shù)據(jù)庫(kù)，從該ID號(hào)碼對(duì)應(yīng)的信息文檔提取照片，將照片保存到指定的(winner)文檔路徑下，指示該游客為人機(jī)互動(dòng)游戲的勝利者并返回。

如果某一時(shí)刻游客的坐標(biāo)pos[i]與游戲地圖map [i]不相一致，則返回并指示游客游戲失敗。人機(jī)互動(dòng)游戲的數(shù)據(jù)處理具體流程如圖6所示。

游戲地圖可以根據(jù)不同的需要來(lái)設(shè)定游戲軌跡的長(zhǎng)度、難度以及布置障礙物等，豐富游戲場(chǎng)景，同時(shí)也可以設(shè)置多人模式進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)游戲。