Android智能手機的緊急呼救系統設計

摘要：本文介紹了基于A(yíng)ndroid智能手機的新型緊急呼救系統。該系統主要由可穿戴式手環(huán)和Android手機報警軟件APP構成。當個(gè)人遇到突發(fā)事件時(shí)，只要按下手環(huán)上的報警按鈕，就可通過(guò)低功耗藍牙4.0通信技術(shù)，激活遇險人所攜帶的智能手機上的APP報警軟件，并把GPS位置及現場(chǎng)聲音信息迅速發(fā)送到預設的電話(huà)、郵箱，甚至可以直接拔打110等報警電話(huà)，為實(shí)現自救爭取寶貴時(shí)間。實(shí)驗結果表明，該系統功耗低、性能穩定可靠，具有一定的推廣應用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：手環(huán);Android手機;藍牙4.0;Arduino;緊急呼救

引言

隨著(zhù)移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能手機得到廣泛普及與應用。除了基本的通話(huà)功能以外，智能手機已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新型的終端節點(diǎn)。

目前，老人、婦女兒童外出時(shí)遇到搶劫、性侵等惡性事件時(shí)有發(fā)生。在此背景下，設計了一種基于A(yíng)ndroid智能手機的無(wú)線(xiàn)求救系統。該系統主要由手環(huán)和Android智能手機報警軟件APP組成。其中，手環(huán)由低功耗藍牙4.0無(wú)線(xiàn)通信模塊和微控制器構成，通過(guò)藍牙與攜帶者的Android智能手機保持連接狀態(tài)。

1 系統功能與結構

本系統具體功能如下：

①手環(huán)通過(guò)低功耗的藍牙4.0通信技術(shù)實(shí)現與智能手機的長(cháng)時(shí)間相互連接，可以在不直接使用手機的情況下，及時(shí)有效地利用手機向外界發(fā)送求救信息。

②在系統中預設短信內容及收信人號碼，使求救信息的發(fā)送變得更加方便、快捷、及時(shí)、有效。

③當智能手機APP報警軟件啟動(dòng)后，系統能及時(shí)自動(dòng)定位，并將GPS定位信息以短信的方式發(fā)送出去，同時(shí)開(kāi)啟手機內置的麥克風(fēng)進(jìn)行錄音，并以郵件、微信、短信的形式把現場(chǎng)聲音信息發(fā)送給預定收件人，為事后的調查提供有力證據。另外，APP報警軟件也可以直接撥打預設好的聯(lián)系人或110等報警電話(huà)。

其系統結構與工作原理如圖1所示。

2 手環(huán)系統設計

手環(huán)主要實(shí)現報警信息的觸發(fā)與智能手機的連接功能，主要由藍牙4.0通信模塊與低功耗單片機構成。

其中，藍牙4.0將傳統藍牙、高速藍牙和低功耗藍牙技術(shù)融合在一起，這三個(gè)規格可以組合或者單獨使用。藍牙4.0規范的核心是低功耗技術(shù)，該技術(shù)的最大特點(diǎn)是使設備擁有超低的運行功耗和待機功耗，藍牙低功耗設備使用一粒紐扣電池即可以工作一年之久。藍牙4.0無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可廣泛應用于對功耗有著(zhù)嚴格要求的智能儀器儀表、可穿戴設備、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )等眾多領(lǐng)域。

2.1 Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板

為了降低系統功耗，減小手環(huán)尺寸，同時(shí)便于開(kāi)發(fā)與測試，本文采用了集成藍牙4.0通信模塊的Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板來(lái)模擬藍牙4.0可穿戴式手環(huán)，如圖2所示。

以下是Bluno Arduino的技術(shù)參數：

◆微控制器：ATmega328;

◆BLE芯片類(lèi)型：TI CC2540;

◆支持藍牙HID;

◆支持通過(guò)AT指令調試藍牙模組;

◆通過(guò)串口的透明通信;

◆USB升級BLE固件;

◆Bootloader：Arduino UNO;

◆兼容Arduino UNO的針腳接口，支持UNO擴展板。

2.2 Bluno藍牙4.0通信程序原理

藍牙4.0無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構分為星型拓撲和廣播組拓撲。藍牙網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的類(lèi)型可以分為主機、從機，也可以分為服務(wù)器、客戶(hù)端，具體的配置由對應的配置文件決定。

手環(huán)與Android手機藍牙4.0通信采用了星型拓撲結構，藍牙節點(diǎn)設備以廣播的形式發(fā)送設備的IEEE地址，手環(huán)作為從機等待連接;Andr oid智能手機作為主機，發(fā)起建立網(wǎng)絡(luò )連接的請求。集中器設備掃描發(fā)現節點(diǎn)設備并與之建立連接的流程如圖3所示。

2.3 求救按鈕檢測程序

以下為Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板的求救按鈕檢測代碼：

3 Android報警軟件APP的實(shí)現

3.1 報警軟件活動(dòng)圖與順序圖

當可穿戴手環(huán)上的求救按鈕被按下后，攜帶者的智能手機上的APP報警軟件能迅速打開(kāi)GPS模塊，并將定位信息及相應求救內容以短信的方式發(fā)送出去，同時(shí)開(kāi)啟手機內置的麥克風(fēng)進(jìn)行錄音，并以郵件、短信的形式把現場(chǎng)聲音信息發(fā)送給預定收件人。另外，APP報警軟件也可以直接撥打預設好的聯(lián)系人或110等報警電話(huà)。

圖4為報警軟件的活動(dòng)圖，圖5是報警軟件順序圖。

3.2 報警軟件部分示例代碼

Android手機藍牙4.0網(wǎng)絡(luò )建立的部分Java代碼如下所示：

4 系統測試

4.1 系統硬件連接

在測試實(shí)驗中，采用小米3作為測試樣機(該手機配備了藍牙4.0通信模塊)，采用Bluno Arduino開(kāi)發(fā)板模擬可穿戴手環(huán)，詳見(jiàn)圖6。

4.2 測試示例

主要測試了GPS定位、短信發(fā)送、現場(chǎng)錄音與郵件發(fā)送等。限于篇幅，本文只給出求救短信的發(fā)送測試界面，如圖7所示。

經(jīng)過(guò)多次反復地測試與實(shí)驗表明，基于藍牙4.0手環(huán)，以Android手機APP報警軟件為核心的個(gè)人安全報警系統具有功耗低、實(shí)時(shí)性好、穩定可靠等特點(diǎn)。

結語(yǔ)

本文討論的個(gè)人安全報警系統主要針對外出的老人、婦女、兒童等。在突然遇到危險時(shí)(搶劫、性侵害、重癥等)，往往沒(méi)有足夠時(shí)間拿出隨身攜帶的手機來(lái)?yè)艽蚯缶入娫?huà)，因而使用手環(huán)上的報警按鈕來(lái)啟動(dòng)手機APP軟件報警系統，能及時(shí)有效、隱蔽地傳遞求救信息，為實(shí)現自救爭取寶貴時(shí)間。另外，手環(huán)通過(guò)低功耗的藍牙4.0通信技術(shù)，可以實(shí)現與智能手機的長(cháng)時(shí)間相互連接，保證了系統的可用性。