基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶(hù)外監護系統研究與實(shí)現

　　摘要：為解決當今社會(huì )中老人跌倒無(wú)人敢扶、得不到及時(shí)救助的問(wèn)題，以及防止老人、兒童、智障者走失，設計了一種基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶(hù)外監護系統。該系統由MSP430F149單片機、GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通信模塊、GPS/BD-2衛星定位模塊和跌倒檢測模塊等部分組成?？蓪?shí)現跌倒檢測、戶(hù)外定位、短信求救和遠程追蹤等功能。該系統采用嵌入式設計，體積小、功耗低，適合用戶(hù)長(cháng)期佩戴;采用GPS/BD-2雙模接收機模塊，具有定位精度高的特點(diǎn);采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，公共場(chǎng)所無(wú)通信盲區，數據傳輸穩定。

　　21世紀被稱(chēng)為“銀發(fā)世紀”，世界范圍內的老齡化浪潮滾滾而來(lái)。老年人口激增，老人的醫療保健問(wèn)題愈來(lái)愈需要更好更智能的服務(wù)加以解決。跌倒是老年人常遇到的危險情況，已成為造成老年人意外傷亡的首要原因。然而，“老人摔倒后，路人不敢扶，擔心被訛詐”這一社會(huì )問(wèn)題日趨普遍。另外，老年人、智障者以及兒童走失的報道時(shí)常見(jiàn)諸報端，給走失者家屬帶來(lái)了經(jīng)濟和精神上的雙重壓力。因此，開(kāi)發(fā)一種實(shí)用高效的戶(hù)外監護系統迫在眉睫。目前，市場(chǎng)上常用的戶(hù)外監護系統多為針對用戶(hù)地理位置或心電的遠程監護，沒(méi)有跌倒檢測功能;多采用GPS定位，沒(méi)有結合我國自主研發(fā)的BD-2衛星定位系統。本文設計基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶(hù)外監護系統，以跌倒檢測功能為特色，并結合GPS/BD-2衛星定位和GSM/GPRS無(wú)線(xiàn)通信，準確發(fā)送求救信號并給出最佳營(yíng)救路線(xiàn)，同時(shí)可以對用戶(hù)所處的地里位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，防止用戶(hù)走失。

　　系統總體設計方案

　　該系統以中央處理器MCU為核心，在衛星定位模塊、摔倒檢測模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊的配合下，達到對用戶(hù)進(jìn)行戶(hù)外監護的目標。監護系統框圖如圖1所示。

　　系統設計的總體目標是實(shí)現對老年人用戶(hù)跌倒后的救助及時(shí)準確，對老年人、兒童、智障者用戶(hù)的遠程定位追蹤準確快捷。為保證以上總體目標的實(shí)現，需達到以下四個(gè)具體目標：第一，跌倒檢測算法最優(yōu)化，既要使算法的準確性滿(mǎn)足要求，保證足夠低的誤報率和錯報率，又要使算法足夠簡(jiǎn)潔，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求;第二，用戶(hù)位置的定位準確化，選擇合適的GIS算法，將由衛星定位模塊獲得的經(jīng)緯度坐標位置，準確地匹配到電子地圖;第三，求救信息的發(fā)送可靠化，確保無(wú)線(xiàn)通信模塊準確地響應中央控制器MCU的指令，準確無(wú)誤地把求救信息發(fā)送給用戶(hù)的監護人，并將用戶(hù)的位置信息實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò )數據庫。第四，用戶(hù)位置信息的遠程追蹤、查詢(xún)實(shí)時(shí)化，確保及時(shí)回復用戶(hù)監護人發(fā)出的用戶(hù)位置查詢(xún)請求，并保證可以通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )數據庫查詢(xún)用戶(hù)位置的歷史記錄和進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤?！　?/p>

　　系統硬件設計

　　系統硬件部分主要包括摔倒檢測、衛星定位和無(wú)線(xiàn)通信三個(gè)模塊。摔倒檢測模塊用于實(shí)時(shí)監測用戶(hù)身體傾角和加速度參數，衛星定位模塊用于實(shí)時(shí)監測用戶(hù)所處位置和行動(dòng)速度參數，無(wú)線(xiàn)通信模塊用于發(fā)送求救短信、實(shí)時(shí)上傳用戶(hù)所處位置信息到網(wǎng)絡(luò )數據庫和接收用戶(hù)監護人的查詢(xún)請求。各模塊在MSP430F149單片機的控制下相互配合，實(shí)現系統的各種功能，系統硬件連接原理框圖如圖2所示[4~5]?；贕PS/BD-2和GSM/GPRS的戶(hù)外監護系統研究與實(shí)現