电子核心期刊论文发表浅析危急呼救定位及路径跟踪系统的设计

发布时间：2015-01-19

　　摘要：开发了一套基于GPRS和GPS的危急呼救定位及路径跟踪系统，包括移动式呼叫装置，服务中心接收器和软件。该系统是能够随时随地发送呼救信息的移动式呼叫装置，可以实现“一键式”呼救，能够立即将用户的位置信息以短信及互联网的形式发送到服务中心，服务中心即时显示呼救者的个人信息并进行路径跟踪以备及时展开救援。

　　关键词： GPRS; GPS; 定位; 路径跟踪

　　0 引言

　　目前，老人和儿童的健康和安全是家庭最关心的事情。他们在户外易发生危急状况而无法掌控，当他们面临突发疾病、遭遇险情等紧急情况时，能够及时地得到救护是非常重要的。由于出现突发性事件时，当事者可能不清楚自身的准确位置，或者情况危急难以与急救中心保持联系，因此不能给出及时救护的问题十分突出。若发生突发疾病、遭遇险情等危急状况时，当事者只需按动一下按键，就可与服务中心联系，同时自动将自身所在位置告诉服务中心，及时得到救护，这是人们非常期待的。为此，我们研制了一个危急呼救定位及路径跟踪系统。

　　1 系统设计

　　1.1 系统组成

　　本系统由移动式呼救装置和服务中心远程接收和显示系统两部分组成，如图1所示。移动式呼救装置的核心控制模块是增强型51内核的STC12LE5A60S2单片机，使用12864液晶显示用户的设置信息，采用GPS模块进行定位。GPS模块通过串口与单片机连接，其通讯协议为NMEA协议，解析协议可获得经度、纬度、时间等信息[1]。GPRS模块也是通过串口与单片机连接，通讯协议是AT指令，通过AT指令可以控制GPRS模块的打电话、发短信、GPRS通讯连接等[3]，并把用户的信息和路径发送给服务中心远程接收和显示系统。SD卡是通过单片机普通IO口模拟SPI时序进行通讯的，SD卡使用FAT32文件系统进行文件管理，以kml格式保存路径信息。服务中心远程接收和显示系统由一台计算机组成;由于通过GPRS，服务中心可以直接访问互联网，所以并不需要再设置GPRS模块。服务中心保存了互联网传送过来的信息，通过C#语言和Javascript调用Google Earth API使用户信息和位置显示在现有的Google Earth地图上，从而最大程度地降低了整个系统的成本，Google Earth丰富的资源优势也得到了利用。

　　[人机界面][键盘][MCU][电源][GPRS模块][GPS模块][SD卡] [Google Earth][计算机][互联网] [移动式呼救装置][服务中心]

　　1.2 系统工作流程

　　系统的工作流程如图2所示。当呼救的按键被按下时，单片机立即通过串口读取来自GPS模块发出的导航数据，从中提取经度、纬度、速度、时间等定位数据，并据此构成一条呼救信息;同时，单片机利用AT指令控制GPRS模块向监控中心发送短信息。监控中心计算机接收到短信息后，从中提取报警信息和定位信息，并利用电子地图与提取的定位信息进行地图匹配，在电子地图上实时显示当前呼救的终端地理位置[2];同时，立即显示出该用户的位置信息并调出用户档案(姓名、家属联系方式等)，以便相关人员及时处理险情。

　　[开始][系统初始化][显示启动界面][各模块是否启动完毕?] [更新显示使用界面][系统状态等于1?] [系统状态等于2?] [系统状态等于4?] [系统状态等于3?] [读取GPS

　　信息][读取GPS

　　信息][系统休眠][系统状态=4][GPRS连接服务器，

　　并发送系统状态=4][SD卡存储] [N][N][N][N] [Y][Y][Y][Y] [N]

　　2 数据传输及处理

　　系统采用ADSL等INTELNET公网连接，采用动态IP+DNS解析服务。服务中心先向INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，与DNS服务商联系开通动态域名，采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。端口号是一个数字标识，进程使用端口号在特定的IP地址标识自己[4]。在一个主机上，两个进程不能具有相同的端口号。端口号的范围从0到65535，按端口号分布划分，可分为专用端口和动态端口。我们采用动态端口中的10001端口作为监听端口。只要运行的程序向系统提出访问网络的申请，那么系统就可以分配一个端口号供该程序使用。在关闭程序进程后，就会释放所占用的端口号。

　　系统采用TCP/IP作为传输协议。数据传输调用Socket(套接字)实现。C#里命名空间System.Net.Sockets提供了基于Socket的通信功能，可以把网络传输当作文件I/O处理。客户端必须清楚地知道服务器端的IP和端口信息，这些信息指示Socket该把数据发送到哪里。数据需要以二进制字节码形式发送。非二进制的数据需要事先进行转换：由Socket发送到另一个用户的IP的特定端口[5];对方的Socket处于监听状态，接收到数据包后，马上进行相应的转换。

　　采用PPP协议进行数据传输，系统向网关发送的PPP报文会传送到Internet网中相应的地址，而从Internet传送过来的应答帧也同样会根据IP地址传送到GPSR模块，从而实现采集数据和Internet网络通过GPRS模块的透明传输。

　　3 服务中心远程控制与显示设计及系统性能测试

　　服务中心的远程控制与显示功能是实现GPRS信息的接收、保存及控制。设计语言采用C#编程语言。C#语言应用灵活，功能强大，并对网络编程和数据库有强大的支持。服务中心接收GPRS无线模块传来的数据，并保存数据，及时对发生险情的用户进行救援。用户报警测试和深圳福华新村到梅林路径测试记录如图3、图4所示。

　　4 结束语

　　GPRS网是我国目前移动通信体制中最成熟、最完善、应用最广的一种系统。该系统利用GPRS网络实现危急情况无线呼救，并采用GPS全球卫星定位系统，结合电子地图，实现对移动终端的定位及路径跟踪。该系统已达到迅速救援的目的，为保障用户及时得到救助服务。

　　参考文献：

　　[1] 余为请,刘举平.基于GSM技术和GPS技术的车用远程跟踪报警器设计[J].华东大学学报,2010.2.

　　[2] Hou, AS;Su, SXP, "Design of a capacitive-sensor signal

　　processing system with high accuracy and short conversion time",Sensors and Actuators.A,Physical,2005.119(1):113~119

　　[3] 金小萍.使用单片机实现GPRS通信小系统的研究[J].电子工程师,2007.7.

　　[4] 孙桂斌.基于TCP/IP协议多客户连接的服务端程序实现[J].电脑编程技巧与维护,2009.20.

　　[5] 廖传书,刘超.基于DSP/BIOS的TCP连接[J].武汉理工大学学报,2006.28(8).

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