基于RFID的博物馆人机互动定位系统

头以及相关设备连接线等。博物馆的环境比较复杂，繁多的多媒体设备带来的中低频干扰较大，为了适应博物馆这种独特的环境，需要采用微波段的RFID设备。现阶段的微波段RFID主要集中在工作频率为2.4GHz~5.8GHz，其中以2.4GHz有源RFID系统较为成熟。博物馆采用的RFID各设备型号如表2所示。

表2 RFID硬件设备

2.2 系统软件

RFID系统软件采用了Delphi7、MYSQL和ODBC等进行人机界面开发。软件系统主要可划分为游客INFO文档的建立、区域定位、游戏场馆内人员移动轨迹的追踪。

2.2.1 文档的建立

PC上位机根据安装在入口处的0号读写器读取的数据信息，实时存储刷卡人门票中的标签ID号信息，实时构建一个以ID号为标识的信息文档INFO，并同步截取刷卡人的照片并保存到对应的文档下，具体流程如图4所示。

2.2.2 区域定位

PC上位机根据0~6号读写器提供的数据包中的读写器编号来判断游客即将进入的场馆区域；根据标签ID号信息来区分游客；根据数据发送时刻来记录游客在各场馆的参观时间，并将这些信息实时更新到游客的INFO文档中，具体流程如图5所示。

2.2.3 游戏场馆C区内人员移动轨迹的追踪

游戏场馆C区编号为a、b、c的读写器可以完成C区内人员移动追踪。游戏轨迹地图由一组二维坐标构成，设i时刻的游戏地图为map [i]，游客的二维坐标为pos[i].互动游戏开始后，将游客坐标pos[i]与游戏地图map[i]相比较。

如果在各个时刻两者都相一致，则根据从信息包中提取出来的ID号查找数据库，从该ID号码对应的信息文档提取照片，将照片保存到指定的(winner)文档路径下，指示该游客为人机互动游戏的胜利者并返回。

如果某一时刻游客的坐标pos[i]与游戏地图map [i]不相一致，则返回并指示游客游戏失败。人机互动游戏的数据处理具体流程如图6所示。

游戏地图可以根据不同的需要来设定游戏轨迹的长度、难度以及布置障碍物等，丰富游戏场景，同时也可以设置多人模式进行人机互动游戏。

3 系统测试结果

3.1 游戏场馆内的定位误差测试

游戏场馆C区为14m×20m的长方形区域，测试长方形游戏场馆C区内每个点的坐标位置，并与实际标准位置做比较，所得的误差曲线如图7所示。所以可将式(2)中的△x、△y设置为△x=△y=0.8m，即地图的小区域为0.8m×0.8m的正方形区域，这样足可以保证对人员移动轨迹追踪的准确度。

3.2 游客的INFO信息测试

采用上述硬件设备和相应开发软件进行系统开发，5位游客分别选取了5张有源卡(ID号分别为0x33、0x62、0x76、0x0F、0x58)进行系统测试，部分系统测试结果如下：

建立的以ID号标识的游客文档如图8所示。

ID=0x33的游客INFO详细信息，如图9所示。由图可知ID=0x33的游客在A场馆内参观了20min，在B场馆参观了27min，当前所在位置为C场馆，还没有进入D场馆。

3.2 人机互动游戏的测试

上述5位游客参与人机互动游戏，其中ID号为0x62、0x0F的两位游客最终完成了互动游戏，其他3位游客游戏失败，系统测试结果如图10所示。

根据上述互动游戏结果图中的ID号，提出头像照片，保存到(winner)文档路径下，并显示互动游戏胜利者的照片，同时指示为互动游戏的胜利者，如图11所示。

4 结论

本文提出了一种基于RFID室内定位技术的人机互动游戏方案，利用RFID定位技术实现对游客移动轨迹的追踪，并将其应用于游戏互动的识别。本文提出的设计已成功应用于福建某数字博物馆，在博物馆的控制中心可以通过人机互动界面查看各个场馆内的游客流量、游客当前所在场馆、在各个场馆的参观时间及游客参与人机互动游戏的情况，同时该系统还可以连接到地区的物联示范网，提高经济效益，大大节约成本。

基于RFID的数字博物馆为游客提供了更加自由和人性化服务的同时，也提高了管理人员的工作效率。对博物馆紧急事故的处理带来了便利，保证了游客的人身安全，为博物馆带来更多的经济效益，推动RFID产业快速发展。