基于RFID的博物馆人机互动定位系统

如某游客进行人机互动游戏时，设其初始位置为Ini，目标位置为Des，游戏地图由小长方形区域组成，如图3中灰色区域所示，游客根据灰色的游戏地图进行移动，与此同时，系统实时地将解算出的游客位置与游戏设定的地图相匹配，进而完成互动游戏。

1.2.2 游客的实时区域定位

当游客在图1中入口处的0号读写器刷卡后，即可授权进入博物馆参观，游客门票中的标签ID号信息被送往PC上位机实时处理，建立游客文档INFO.游客文档包括进入各场馆的时间、离开各场馆的时间、在各场馆参观的时间、当前所在的场馆区域及游客头像等信息，INFO的结构体表达式如下：

其中结构TOURTIME定义为：

在游客通过场馆间的通道时，读写器会自动识别游客门票中的标签信息，实时判断游客进入某场馆(或离开某场馆)，同步更新游客文档信息INFO。

2 系统设计和实现

2.1 系统硬件

硬件设备采用了RFID组件，主要包括PC、有源标签、有源读写器、摄像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。