专利名称：一种图书馆室内手机导航方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明属于室内定位和导航技术领域，具体说是一种支持室内地图和导航的位置服务技术。
背景技术：
目前，复杂的室内场所，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场等在人们的生活中越来越多。在这些复杂的室内环境中，人们为了找到所需目标，往往不得不向陌生人打听方位，或者求助于墙壁上的室内规划图。这些位置服务往往在布局复杂或极不规则的场所里显得效率低和不够人性化。图书馆是非常典型的需要室内导航技术的场所。如果能在图书馆实现方便快捷的导航，对读者来说在穿梭在“茫茫书海”寻找到自己心仪的图书就会成为一件轻松的事情。GPSCGloble Pozitioning System)是当前应用最为广泛的定位技术。但是，利用GPS进行室内定位的缺点是定位信号到达地面时较弱，而且信号不能穿透建筑物，定位器终端的成本较高。另外，一些室内无线定位技术，如红外、超声、射频、蓝牙的技术，存在信号应用范围小，稳定性差，易受噪声干扰等缺点。也曾有人提出将GPS技术和室内无线定位技术相结合，但是技术复杂，成本较高。
发明内容
为了使室内定位和导航技术能方便的适用于各种大型图书馆、档案馆等，本发明公开了一种利用智能手机的拍照和条形码识别技术，结合无线传输技术，集成人机互动的系统，实现对读者借阅图书时的室内导航服务。本发明公开了一种原理简单，设计安装快捷，造价低廉，使用方便的快速定位图书馆书籍位置及提供寻找图书路线的手机室内导航方法和系统。本发明的目的是通过以下措施实现的
1、一种图书馆室内手机导航方法，该方法具体包括以下步骤
1)目标图书定位步骤利用目标图书信息与数据库中信息进行比对计算来确定目标位置；将目标图书位置在图书馆示意地图中标注并显示出来；
2)读者定位步骤利用参照图书信息与数据库中信息进行比对计算来确定读者位置；将读者位置在图书馆示意地图中标注并显示出来；
3)导航步骤确定从读者位置到各目标图书的借阅顺序；在前后两个目标中计算尽可能短的路径；提供一条可以联通读者当前位置和所有目标图书的较短路径，在图书馆示意地图中标注并显示出来。2、所述目标图书定位是通过系统对读者输入的“目标图书关键词”与图书位置信息数据库中信息进行比对计算，确定目标位置三维坐标并将目标图书位置在图书馆示意地图中标注和显示出来。3、所述读者定位是通过系统对读者手机拍摄的“参照物图书条形码”识别解码后得到的参照图书信息与图书位置信息数据库中信息进行比对计算，确定参照物图书位置三维坐标，即读者位置三维坐标并将读者位置在图书馆示意地图中标注和显示出来。4、所述导航是在采用枚举法确定从读者位置到读者所选各目标图书的借阅顺序后，再采用广义优先算法计算先后两个目标中尽可能短的路径，然后提供一条可以联通读者当前位置和所有目标图书的较短路径，在图书馆示意地图中标注和显示出来。5、包括条形码(一维码和二维码)、无线通信�？�、数据库、路径规划导航�？椤⑼际楣菔疽獾赝�、智能手机终端；
所述条形码分为三种一种是提供图书馆网站地址连接的二维码；第二种是提供书架三维坐标信息的一维码；第三种是提供书籍基本信息的图书书籍条形码；所述无线通信�？椋邮蘸痛硐喙赝际楣菅笆榈己叫畔ⅲ凰鍪菘猓糜诖嬷喙赝际楣菅笆榈己叫畔ⅲ�
所述路径规划导航�？椋页隽降慵湫凶叩淖疃搪肪叮鲅笆榈己浇峁允驹诘赝�
上；
所述图书馆示意地图，简单形象展示室内布局；
所述智能手机终端，向无线通信服务器发出服务请求，并接收和显示规划寻书路径。6、条形码粘贴位置分别为提供图书馆网站地址连接的二维码粘贴在图书馆各个主要位置；提供书架三维坐标信息的一维码粘贴在图书馆书架侧边；提供书籍基本信息的图书书籍条形码随图书的发行印刷在图书的相应位置。7、所述智能手机与所述无线通信服务器连接是通过TCP协议和Socket实现。8、所述数据库包括
图书馆布局地图信息数据库，主要包含的字段有楼层、位置坐标X，位置坐标Y、地图矩阵元素值；
图书位置信息数据库，主要包含字段有图书名称、图书条码、分类号、索书号、楼层、位置坐标X，位置坐标Y;
将图书位置信息数据库与图书馆网站图书信息目录搜索引擎关联，本发明采用“图书名称”和“图书条码”作为关联字段；将图书位置信息数据库与图书馆布局地图信息数据库关联，采用“楼层”、“位置坐标X”，“位置坐标Y”，作为关联字段。9、图书馆示意地图采用二维地图矩阵形式，矩阵中各元素用一个一位整数表示每一楼层实际布局中的书架、过道、墙壁、借书处；矩阵中各元素填充的个数表示书架、过道等在本楼层中所占面积的比例大�。卣蟾髟氐淖晷畔⒈硎臼榧�、过道等的平面位置；按此方法建立图书馆各楼层的二维地图矩阵。本发明具有的优点
智能手机在人们的生活中越来越普及，通过手机访问图书馆网站图书信息目录搜索引擎，获得图书馆室内导航，对使用智能手机的人们来说一定是一件非常受欢迎服务。本发明的技术方案通过使用手机拍摄图书条形码或者使用关键词在图书目录搜索引擎中检索，获得所拍或所查图书在图书馆中的位置信息，并将位置信息及寻书路线以地图的方式显示在手机上，实现读者在图书馆室内导航。有了图书馆内的位置地图以及导航的指引，人们就可以在布局复杂的图书馆里确定自己或书籍在馆内的位置信息，从而摆脱迷路的尴尬。
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本发明提供一种与智能手机相结合，基于条形码和室内地图信息的位置服务技术，图书馆提供图书位置信息数据库，构建图书馆布局地图数据库，将地图位置坐标与图书位置初始化信息数据库关联；读者通过选用图书为参照物，通过对参照物和目标物进行检索，定位目标图书，同时获得起点到终点的优化寻书路线。该方法的实现原理简单、方便易行、定位准确。该方法的实现基本不增加图书馆工作人员的工作量，只要将原有在书架侧边张贴的分类号旁粘贴含有书架位置信息的条形码；利用图书馆已有的图书信息管理数据库，以及建立的图书位置信息数据库，两者关联后可以直接通过连接表进行查询，降低了制表的复杂度。读者只需具有一款可以拍照的智能手机即可获得在图书馆室内导航的服务。
图1为本发明的寻书导航原理图。图2为本发明的寻书导航系统功能框架。图3为本发明的寻书导航系统流程图。
具体实施例方式
本发明图书馆室内手机导航过程图书馆部分
1、粘帖二维码图片。图书馆在馆内各主要位置粘帖含有图书网站地址的二维码图片，图书馆网站提供图书目录搜索引擎功能。2、生成图书馆布局地图。地图采用二维地图矩阵形式，矩阵中各元素用一个一位整数表示每一楼层实际布局中的书架、过道、墙壁、借书处等。例如0表示书架、1表示过道、2表示墙壁、3表示借书处等。矩阵中各元素填充的个数表示书架、过道等在本楼层中所占面积的比例大�。卣蟾髟氐淖晷畔⒈硎臼榧�、过道等的平面位置。按此方法建立图书馆各楼层的二维地图矩阵。3、建立图书馆布局地图数据库。主要包含的字段有楼层、位置坐标X，位置坐标Y、地图矩阵元素值。为提高定位和导航速度，本发明将同一个连通区域的平面坐标取为同一值，即该区域在地图矩阵中所占面积的几何中心坐标。4、粘帖书架位置信息条形码。在图书馆各书架的侧面1. 5米左右高度粘贴预定大小、含有本架图书分类号号段和书架三维坐标信息的条形码。本发明设计的书架三维坐标信息由一个三位整数表示，最高位表示楼层，次高位和最低位表示书架在本楼层的平面位置坐标。5、建立图书位置信息数据库。一般图书馆都已经建有图书管理数据库，包括图书名称、编号、分类号等基本信息，本发明在已有图书管理数据库的基础上建立一个图书位置信息数据库。图书位置信息数据库主要包含字段有图书名称、图书条码、分类号、索书号、楼层、位置坐标X，位置坐标Y。图书馆首先按常规方法将图书名称、图书条码、分类号、索书号录入图书位置信息数据库，然后将图书摆放到书架上。本发明为降低图书管理人员获得图书位置信息的工作量，设计采用手持条形码扫描器采集各个书架位置信息条形码，通过条形码扫描器识别出书架位置信息和该书架图书分类号号段，将书架位置信息存入到对应分类号段的图书位置信息数据库。
6、将图书位置信息数据库与图书馆网站图书信息目录搜索引擎关联。本设计采用“图书名称”和“图书条码”作为关联字段，可以直接通过连接表进行查询，降低了制表的复杂度，提高检索速度。7、将图书位置信息数据库与图书馆布局地图数据库关联。本发明采用“楼层”、“位置坐标X”，“位置坐标Y”，作为关联字段。8、寻书导航功能的实现。本发明采取的寻书导航具体实现为系统通过目标图书关键词在图书馆网站图书信息目录搜索引擎检索，获得目标图书在图书馆内的位置坐标1 ；系统通过图书条形码信息在图书馆网站图书信息目录搜索引擎检索，获得该图书在图书馆内的位置坐标2 ；系统通过路径规划算法，找出坐标1和坐标2两点间行走的最短路径，给出寻书导航结果，显示在地图上。读者部分
1、登录图书馆网站图书信息目录搜索引擎。读者进入图书馆，使用具有拍照功能和条形码识别功能的智能手机拍摄一幅图书馆提供的二维码图片，使用手机登录图书馆网站，进入图书信息目录搜索引擎；
2、目标图书定位。读者通过手机登陆图书馆网站提供的搜索引擎，输入需要寻找图书的关键词，确定需要检索的唯一目标图书名称，系统则返回目标图书的位置信息，显示在相应楼层的地图上，目标图书定位结束。3、读者定位。读者通过使用具有拍照功能和条形码识别功能的智能手机拍摄身边任意一本摆放在书架上的书籍条形码，手机自动解码获取书籍条码信息，系统则返回该图书的位置信息，显示在相应楼层的地图上，读者定位结束。4、路径导航。读者用上述得到的目标图书位置和读者位置，使用导航功能，得到读者所在位置到目标位置的最佳路径，显示在地图上，获得系统给出的寻书导航路线。参照图1，本发明的一种图书馆室内手机导航系统包括手机部分和服务器部分，手机与服务器通过无线通讯相连。其中手机缓冲区通过所述手机导航系统“目标定位”功能获得目标图书名称关键词，手机通过无线通讯将目标图书关键词发送给服务器，服务器根据接收到的关键词在数据库中比对计算，确定目标图书的位置坐标，然后通过无线通信以图形的形式发送回手机；手机缓冲区通过所述手机导航系统“读者定位”功能，由智能手机拍照和条形码识别功能获得参照图书信息，手机通过无线通讯将参照图书信息发送给服务器，服务器根据接收到的图书信息在数据库中比对计算，确定参照图书的位置(即读者位置)坐标，然后通过无线通信以图形的形式发送回手机；读者如果选择所述手机导航系统“寻书导航”功能，服务器根据接收的指令计算读者位置到一系列目标位置的最短路径，并通过无线通信以图形的形式发送回手机。参照图2，本发明的一种图书馆室内手机导航系统的功能框架结构包括图书馆部分和读者部分。图书馆部分提供条形码(一维码和二维码)；数据库包括图书目录信息库、图书位置信息库、地图信息数据库；路径规划导航模块；图书馆示意地图；无线通信模块；读者部分具备能与服务器无线通讯、拍照、条形码识别、图形显示功能的智能手机。参照图3，本发明的一种图书馆室内手机导航方法的路线导航流程图如下列几个步骤
步骤1、登录图书馆网站图书信息目录搜索引擎。读者进入图书馆，使用具有拍照功能和条形码识别功能的智能手机拍摄一幅图书馆提供的二维码图片，使用手机登录图书馆网站，进入图书信息目录搜索引擎；
步骤2、目标图书定位。读者通过手机登陆图书馆网站提供的搜索引擎，输入需要寻找图书的关键词，确定需要检索的唯一目标图书名称，系统则返回目标图书的位置信息，显示在相应楼层的地图上，目标图书定位结束；
步骤3、读者定位。读者通过使用具有拍照功能和条形码识别功能的智能手机拍摄身边任意一本摆放在书架上的书籍条形码，手机自动解码获取书籍条码信息，系统则返回该参照图书的位置信息，显示在相应楼层的地图上，读者定位结束；
步骤4、路径规划。读者用上述得到的目标图书位置和读者位置，使用导航功能，系统则根据本发明的导航方法原理计算出读者所在位置到一系列目标位置的最佳路径；步骤5、系统将计算出的最佳路径叠加在图书馆地图上，返回给手机显示；步骤6、本发明可以实现随时拍照随时导航，当读者没有找到目标图书而产生了位置变化或者继续借阅需要生成新的寻书导航地图时，只要按照上述(步骤2-步骤5)重新操作即可。
权利要求
1.一种图书馆室内手机导航方法，该方法具体包括以下步骤1)目标图书定位步骤利用目标图书信息与数据库中信息进行比对计算来确定目标位置；将目标图书位置在图书馆示意地图中标注并显示出来；2)读者定位步骤利用参照图书信息与数据库中信息进行比对计算来确定读者位置；将读者位置在图书馆示意地图中标注并显示出来；3)导航步骤确定从读者位置到各目标图书的借阅顺序；在前后两个目标中计算尽可能短的路径；提供一条可以联通读者当前位置和所有目标图书的较短路径，在图书馆示意地图中标注并显示出来。
2.根据权利要求1所述的图书馆室内手机导航方法，其特征在于所述目标图书定位是通过系统对读者输入的“目标图书关键词”与图书位置信息数据库中信息进行比对计算，确定目标位置三维坐标并将目标图书位置在图书馆示意地图中标注和显示出来。
3.根据权利要求1所述的图书馆室内手机导航方法，其特征在于所述读者定位是通过系统对读者手机拍摄的“参照物图书条形码”识别解码后得到的参照图书信息与图书位置信息数据库中信息进行比对计算，确定参照物图书位置三维坐标，即读者位置三维坐标并将读者位置在图书馆示意地图中标注和显示出来。
4.根据权利要求1所述的图书馆室内手机导航方法，其特征在于所述导航是在采用枚举法确定从读者位置到读者所选各目标图书的借阅顺序后，再采用广义优先算法计算先后两个目标中尽可能短的路径，然后提供一条可以联通读者当前位置和所有目标图书的较短路径，在图书馆示意地图中标注和显示出来。
5.一种图书馆室内手机导航系统，其特征在于包括条形码、无线通信�？�、数据库、路径规划导航�？�、图书馆示意地图、智能手机终端；所述条形码分为三种一种是提供图书馆网站地址连接的二维码；第二种是提供书架三维坐标信息的一维码；第三种是提供书籍基本信息的图书书籍条形码；所述无线通信�？椋邮蘸痛硐喙赝际楣菅笆榈己叫畔ⅲ凰鍪菘猓糜诖嬷喙赝际楣菅笆榈己叫畔ⅲ凰雎肪豆婊己侥？椋页隽降慵湫凶叩淖疃搪肪叮鲅笆榈己浇峁允驹诘赝忌希凰鐾际楣菔疽獾赝迹虻バ蜗笳故臼夷诓季郑凰鲋悄苁只斩耍蛭尴咄ㄐ欧衿鞣⒊龇袂肭螅⒔邮蘸拖允竟婊笆槁肪�。
6.根据权利要求5所述的图书馆室内手机导航系统，其特征在于条形码粘贴位置分别为提供图书馆网站地址连接的二维码粘贴在图书馆各个主要位置；提供书架三维坐标信息的一维码粘贴在图书馆书架侧边；提供书籍基本信息的图书书籍条形码随图书的发行印刷在图书的相应位置。
7.根据权利要求5所述的图书馆室内手机导航系统，其特征在于所述智能手机与所述无线通信服务器连接是通过TCP协议和Socket实现。
8.根据权利要求5所述的图书馆室内手机导航系统，其特征在于所述数据库包括图书馆布局地图信息数据库，主要包含的字段有楼层、位置坐标X，位置坐标Y、地图矩阵元素值；图书位置信息数据库，主要包含字段有图书名称、图书条码、分类号、索书号、楼层、位置坐标X，位置坐标Y;将图书位置信息数据库与图书馆网站图书信息目录搜索引擎关联，本发明采用“图书名称”和“图书条码”作为关联字段；将图书位置信息数据库与图书馆布局地图信息数据库关联，采用“楼层”、“位置坐标X”，“位置坐标Y”，作为关联字段。
9.根据权利要求5所述的图书馆室内手机导航系统，其特征在于图书馆示意地图采用二维地图矩阵形式，矩阵中各元素用一个一位整数表示每一楼层实际布局中的书架、过道、墙壁、借书处；矩阵中各元素填充的个数表示书架、过道等在本楼层中所占面积的比例大小，矩阵各元素的坐标信息表示书架、过道等的平面位置；按此方法建立图书馆各楼层的二维地图矩阵。
全文摘要
本发明公开了一种图书馆室内手机导航方法和系统，主要解决了在图书馆寻找图书费时且易迷路的问题。其寻书导航方法是将目标物信息与数据库中信息进行比对计算来确定目标位置，将参照物信息与数据库中信息进行比对计算来确定读者位置；然后再根据目标位置和读者位置信息规划读者最佳寻书路线，给出从读者当前位置到一系列目标图书位置的寻书路径提示，实现导航。其寻书导航系统主要包括条形码(一维码和二维码)、智能手机、数据库、服务器等。
文档编号G01C21/00GK102384745SQ20111023765
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者朱天楠, 赵丽玲 申请人:南京信息工程大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
