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基于GPS/GSM的智能拐杖系统设计

作者:时间:2015-03-06来源:网络收藏

  随着社会文明程度的提高,老年人、盲人、智障人士的一些特殊需求值得进一步的关注。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/270575.htm

  经常发现,老年人由于年事已高,记忆力下降,记不住自己家的位置,也记不住和子女家之间的路,不敢外出,不能来回走动;智障人士离开监护人(亲人、养老院、监护中心等)后不知去向,很难寻找;盲人在去单位或者出行时,经常偏离预定路线等等。为了解决上述问题,文中提出了研制智能拐杖的课题。

  智能拐杖的基本工作原理是:利用的卫星定位功能,随时确定使用者的位置,将当前的经纬度信息和预先存储在拐杖里的路径信息进行比较,如果超出预定范围则给出提示信息,帮助使用者回到预定范围;如果超出一定范围,向监护人发送短信息报警、求助,信息内容包括当前的定位信息、时间等;利用角度传感器感知拐杖是否歪倒,如果拐杖随老人一起摔到超过一定时间,向监护人发送短信息报警、求助;监护人可以随时向智能拐杖发短信查询当前位置;监护人可以通过GPRS与智能拐杖建立网络连接,在地图上显示实时位置和行走轨迹,监控使用者的活动范围,帮助监护人尽快找到使用者。

  1 系统硬件组成

  智能拐杖系统的硬件分为智能拐杖终端和监控终端两部分。智能拐杖终端主要由GS-89m-J定位模块、EM310传输模块、角度传感器、W77 E58单片机控制电路组成。监控终端主要有普通手机、PDA、微机等。系统硬件组成示意图如图1所示。

  

 

  1.1 智能拐杖终端

  1.1.1 GS-89m-J定位模块

  GS-89m-J是一个稳定性高、高效能、低耗电的智能型卫星接收模块,它采用联发科技公司所设计的32通道定位接收芯片,是一个完整的卫星定位接收器具备全方位功能,广泛应用在嵌入式系统中,性能非常稳定,功耗低,工作电流只有40 mA左右,接收精度可以达到3 m,采用4 800波特率与单片机串口1通信,提供具体的经纬度和时间信息。

  1.1.2 角度传感器

  采用MEC原装倾斜开关SW-460D,灵敏度高,比较器采用LM393芯片,工作稳定,在常温及正常使用下开关寿命可达10万次,数字量输出接口可以与单片机IO口直接相连,灵敏度可调。用于检测拐杖的歪倒状态。

  1.1.3 EM310传输模块

  传输模块选用了华为EM310,支持AT指令,可以工作在900、1800两个频带,工作在、GPRS两种模式,体积小、功耗低,可进行GSM、GPRS通信。与主控器件连线简单,仅仅需要两根线就可以正常通信。传输模块负责在智能拐杖终端和监控终端之间进行语音通信、短信收发和建立GPRS连接。原理图如图2所示。

  

 

  1. 1.4 单片机控制电路

  单片机控制电路组织和控制GS-89m-J定位模块、角度传感器、EM310传输模块进行有序协调的工作。单片机选用W77E58,可以提供两个串口,分别与GS-89m-J定位模块、EM310传输模块通信。在预置活动路线时,单片机记录路线上各点的信息并存储在系统中,以用于判定实际活动路线是否超出该范围。原理图如图3所示。

  

 

  1.2 监控终端

  监控终端可以使用普通手机,也可以使用PDA、微机。

  用普通手机和PDA时,需要接入CMWAP、CMNET、CMCARD等无线上网服务,主要实现与智能拐杖终端的语音通信、定位信息收发等功能。

  使用微机可以实现实时定位,显示活动轨迹等,软件上结合数据库技术、地理信息技术、网络协议技术等,硬件上需要接入Internet,宽带网络或者ADSL均可,但是要求有网络服务供应商提供的公网IP地址,如果是局域网用户,需要设置端口映射。IP地址动态或静态均可,但是动态IP需要申请动态域名解析服务。

  2 系统软件功能

  智能拐杖终端软件主要完成初始化设置、路径预置、定位、拐杖状态判定、提示和求助、建立GPRS连接等功能。智能拐杖终端软件功能框图如图4所示。微机端软件主要设置Internet连接参数、MAPX地图显示等功能。微机实时监控界面如图5所示。

  

 

  3 结束语

  根据以上设计,制作了智能拐杖样机。通过对样机的测试,主要实现了如下功能:

  1)卫星定位功能,监护人可随时确定使用者的具体位置;

  2)偏离提示和求助功能,在使用者偏离预定路线时给予主动提示,必要时呼叫监护人,发出求助信息;

  3)拐杖倾倒自动呼救功能,在使用者摔倒,拐杖随之倾倒超过一定时间,主动向监护人发送求救信息;

  4)监护人可以通过微机监控使用者的活动轨迹,实现连续实时定位。

  本项目推广应用后,可以解决老年人、残疾人和智障人士因种种原因在迷路、走失时,给使用者和监护人等提供有效帮助,帮助监护人迅速找到使用者,避免进一步的意外发生。随着社会的发展和生活水平的提高,关心和改善老年人、残疾人和智障人士的生活质量是大势所趋,该项目有广阔的应用前景,具有很好的经济意义和社会意义。



关键词: GPS GSM

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