基于RFID的博物館人機互動定位系統

如某游客進行人機互動游戲時，設其初始位置為Ini，目標位置為Des，游戲地圖由小長方形區域組成，如圖3中灰色區域所示，游客根據灰色的游戲地圖進行移動，與此同時，系統實時地將解算出的游客位置與游戲設定的地圖相匹配，進而完成互動游戲。

1.2.2 游客的實時區域定位

當游客在圖1中入口處的0號讀寫器刷卡后，即可授權進入博物館參觀，游客門票中的標簽ID號信息被送往PC上位機實時處理，建立游客文檔INFO.游客文檔包括進入各場館的時間、離開各場館的時間、在各場館參觀的時間、當前所在的場館區域及游客頭像等信息，INFO的結構體表達式如下：

其中結構TOURTIME定義為：

在游客通過場館間的通道時，讀寫器會自動識別游客門票中的標簽信息，實時判斷游客進入某場館(或離開某場館)，同步更新游客文檔信息INFO。

2 系統設計和實現

2.1 系統硬件

硬件設備采用了RFID組件，主要包括PC、有源標簽、有源讀寫器、攝像頭以及相關設備連接線等。博物館的環境比較復雜，繁多的多媒體設備帶來的中低頻干擾較大，為了適應博物館這種獨特的環境，需要采用微波段的RFID設備。現階段的微波段RFID主要集中在工作頻率為2.4GHz~5.8GHz，其中以2.4GHz有源RFID系統較為成熟。博物館采用的RFID各設備型號如表2所示。

表2 RFID硬件設備

2.2 系統軟件

RFID系統軟件采用了Delphi7、MYSQL和ODBC等進行人機界面開發。軟件系統主要可劃分為游客INFO文檔的建立、區域定位、游戲場館內人員移動軌跡的追蹤。

2.2.1 文檔的建立

PC上位機根據安裝在入口處的0號讀寫器讀取的數據信息，實時存儲刷卡人門票中的標簽ID號信息，實時構建一個以ID號為標識的信息文檔INFO，并同步截取刷卡人的照片并保存到對應的文檔下，具體流程如圖4所示。

2.2.2 區域定位

PC上位機根據0~6號讀寫器提供的數據包中的讀寫器編號來判斷游客即將進入的場館區域；根據標簽ID號信息來區分游客；根據數據發送時刻來記錄游客在各場館的參觀時間，并將這些信息實時更新到游客的INFO文檔中，具體流程如圖5所示。

2.2.3 游戲場館C區內人員移動軌跡的追蹤

游戲場館C區編號為a、b、c的讀寫器可以完成C區內人員移動追蹤。游戲軌跡地圖由一組二維坐標構成，設i時刻的游戲地圖為map [i]，游客的二維坐標為pos[i].互動游戲開始后，將游客坐標pos[i]與游戲地圖map[i]相比較。

如果在各個時刻兩者都相一致，則根據從信息包中提取出來的ID號查找數據庫，從該ID號碼對應的信息文檔提取照片，將照片保存到指定的(winner)文檔路徑下，指示該游客為人機互動游戲的勝利者并返回。

如果某一時刻游客的坐標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。人機互動游戲的數據處理具體流程如圖6所示。

游戲地圖可以根據不同的需要來設定游戲軌跡的長度、難度以及布置障礙物等，豐富游戲場景，同時也可以設置多人模式進行人機互動游戲。