基于RFID 技术的图书馆智能管理系统(2)

式中图书位置权重设成?j，计算方法是：

式中：若图书历史方位(xj,yj)和目前方位(x1,y1)间隔不大，那么权值较大。

1.2.2 参考标签可信度

图书参考标签在某个读卡器中的场强值，处于其附近4 个标签在这个读卡器中场强值的范围内。若存在n个读卡器，则某个图书参考标签与其上下左右4 个标签，在n个读卡器中存在n个场强值。某个图书参考标签在第i个读卡器中邻近标签场强值x(i)的最低值与最高值依次设成min(i)，max(i)，x(i)存在N个i值。则图书参考标签可信度X为：

式中X的取值区间是[0，1]，X值越大，可信度越高。若针对随机i存在min(i)＜x(i)＜2max(i)，那 么X的值[13-15]是1。

1.2.3 最近邻标签偏差的自校正

将图书最近邻参考标签的估计位置设成，将图书h个最近邻标签的估计位置与其真实位置实施对比，计算偏差值，以此获取图书位置校正值：

之后通过此校正值对图书标签的估计方位实施校正，校正结果是：

式中?代表偏差值。

1.2.4 定位流程

1）将读卡器数量、图书参考标签数量、图书最近邻标签数量、图书历史值读取次数依次设成n，m，h，r；

2）设定每个图书标签的场强值；

3）设定图书每个参考标签的最近邻标签值；

4）计算图书每个参考标签的可信度X；

5）选取图书h个最近邻标签；

6）计算每个最近邻标签权重；

7）对图书最近邻标签位置加权，获取图书位置估计值；

8）把各个最近邻标签设成目标标签，剩余m-1 个标签设成参考标签，计算目标标签与参考标签的偏差；

9）根据偏差值矫正目标标签的估计值，获取新的估计值；

10）多次执行上述步骤r+1 次，最后一次的估计值即为目前值，前r次估计值代表历史值；

11）计算每个历史位置的权重；

12）加权获取最终图书位置估计值。

2 仿真测试

为了验证本文系统对图书馆管理的适用性，通过Matlab 仿真软件对本文系统实施仿真测试。图5 是本文系统在北京邮电大学图书馆应用后，对用户提供的读书卡，此用户编码是00002815，用户可以使用该读书卡在图书馆智能安全门（见图6）中通过RFID 技术实现身份识别进入图书馆。

图5 本文系统读书卡

图6 智能安全门

本文系统RFID 智能检索模块的界面截图如图7所示。

图7 RFID 智能检索模块界面截图

本文系统RFID 智能检索模块的图书查询程序界面示意图如图8 所示。

图8 RFID 智能检索模块的图书查询程序界面示意图

分析图5～图8 可知，本文系统中RFID 技术的应用分类较为明确，且贯穿系统各个核心应用中。

为此在图8中，测试本文系统的安全门保护功能、图书借还功能、单本书籍定位检测功能、多本书籍定位检测功能，结果见表1。由表1可知，本文系统可完成图书自主借还，高精度定位单本、多本图书位置，保证图书馆安全，也归功于RFID 技术可实现远距离、无接触的射频通信。

表1 系统功能测试结果

将本文系统中，定位算法的权值依次设成2，4，6，分析本文系统对图书定位精度的影响。结果如图9 所示。结果显示，权重值为4 时，本文系统对图书定位精度最高。

测试不同标签数量下，系统吞吐率（单位时间内本文系统成功传输数据的平均速率）变化情况，结果如图10所示。伴随射频标签数量的增多，本文系统的吞吐率出现小幅度变动，但整体不低于0.95，符合图书馆智能管理需求。

图9 权重对定位精度的影响

图10 不同标签数量下系统吞吐率测试结果

将本文系统中用户数量依次设成100，200，300，在不同用户数量的前提下，对本文系统图书自主借还、门禁身份识别、图书标签识别3 种功能的响应延迟进行计时，结果如图11 所示。分析图11 可知，用户数量增多，对本文系统的响应延迟存在轻微影响，但是影响不大，本文系统在不同用户数量的影响下，图书自主借还、门禁身份识别、图书标签识别3 种功能的响应延迟均低于600 ms。

图11 本文系统响应效率测试

3 结论

虽然本文系统中RFID 技术对图书馆管理存在积极作用，但是有的图书馆建立时间较短，构建图书馆的过程中，未曾顾及到RFID 技术的使用，所以，想要使用RFID 技术，可能需要改建图书馆。在设置RFID 技术应用设备安装区域时，需要以降低已有装修破损率为宗旨，以免出现投资成本过多的情况。RFID 技术的使用，对图书馆工作人员的工作模式将存在较大改变，所以，在使用RFID 技术时，需要全面培训图书馆工作人员的工作技能，降低其工作量的同时，需要优化工作人员的工作能力。

文章来源：《图书馆建设》 网址: http://www.tsgjszz.cn/qikandaodu/2021/0219/654.html