基于Bluetooth和TOA定位算法的图书馆导航系统

作者：时间：2009-05-06来源：网络收藏

近年来，随着无线技术和移动通信的飞速发展，以及Bluetooth，Wifi，GPRS等无线技术的日趋成熟，同时，各种无线定位技术的出现，极大的方便了生活，推进了社会的发展。蓝牙技术(Bluetooth)作为一种短距离无线通讯技术，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电空中接口(Radio AirInterface)，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3C设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作，实现数据共享。利用蓝牙设备近距离范围内相互通信的特性，结合TOA算法，并全面考虑实际应用中信号衰减、障碍物阻隔等情况，就可以实现较为精准的蓝牙定位系统，再进一步结合Web、数据库等后台支持，可以开发一套图书馆蓝牙自动导航系统，以实现移动终端书籍自助查询与导航功能。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/152509.htm

1 系统结构及功能

图书馆书籍定位系统由三部分组成：安装在用户手机上的定位软件(客户端)，后台服务器以及分布在图书馆里的蓝牙信号发射点，如图1所示。

客户端实现了用户在手持设备无线查询书籍以及用户的定位导航功能。用户首次登录软件后，软件通过无线网络自动从后台数据库下载地形和蓝牙点分布的XML文件，并根据文件描述绘制出图书馆地形图。之后用户可以在书籍查询界面以书名，作者，ISBN方式模糊查询所需要的书籍。用户选择书籍后，软件将所选书籍的位置标注在地图上，同时开启蓝牙，检测周边蓝牙信号点信号强度并进行定位。定位成功后软件自动计算用户从当前位置到书籍位置的最佳路径，并标注在地图上。同时，在用户找书的过程中，系统会实时测量用户所在位置，实时更新最佳路径，引导用户找到所需书籍。

后台服务器储存书籍详细信息、图书馆地形图以及各个蓝牙信号发射点分布情况。并及时响应用户的不同请求。

蓝牙信号发射点分布在整个图书馆内，信号范围覆盖整个图书馆，每个蓝牙信号发射点有自己惟一的ID标识号，当用户定位时通过标识号即可从配置文件中知道此蓝牙信号发射点的位置。

通过三个子系统的分工合作，系统实现了查询定位导航一体化的高效图书查询功能。

2 定位系统软件设计

2.1 定位系统客户端软件设计

软件采用Windows Mobile 6.0作为开发平台，多普达838手机作为软件测试平台，使用C#编程实现。目标手机内置蓝牙协议栈，直接调用Winsock API搜索周围蓝牙设备并得到信号强度信息。软件主要分为四部分：书籍搜索部分；地图绘制引擎部分；蓝牙定位部分；路径计算部分。

书籍搜索用户在搜索界面里(图2)选择搜索条件(书名，ISBN，作者)输入关键字进行搜索，数据包利用HTTP协议通过无线网络以POST请求方式发送到服务器，服务器解析出关键字(Query Word)后查询数据库得到书籍详细信息，并序列化(Serialization)为标准XML，文档通过HTTP协议返回到用户手机。软件反序列化(Deserialization)这些信息并呈现给用户。

地图绘制引擎在获得图书馆地形描述的XML数据后，绘制引擎解析文档中的地形轮廓、书架位置以及蓝牙点位置数据，当用户选择地图界面时，绘制引擎生成地图，并将人物当前位置、计算好的最佳路径绘制到地图上，最后显示在PietureBox中(图3)。

蓝牙定位定位系统每隔2 min搜索周围蓝牙信号发射点，并把ID号有效的10个蓝牙信号发射点存人队列中。每10 s从队列中选取6个点并且三三组合测试信号强度并利用TOA算法估算出用户所在位置，最后从得到的20个点中计算中心位置作为当前用户位置。