危急呼救定位及路徑跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

陳海松 韓秀清

摘要： 開(kāi)發(fā)了一套基于GPRS和GPS的危急呼救定位及路徑跟蹤系統(tǒng)，包括移動(dòng)式呼叫裝置，服務(wù)中心接收器和軟件。該系統(tǒng)是能夠隨時(shí)隨地發(fā)送呼救信息的移動(dòng)式呼叫裝置，可以實(shí)現(xiàn)“一鍵式”呼救，能夠立即將用戶的位置信息以短信及互聯(lián)網(wǎng)的形式發(fā)送到服務(wù)中心，服務(wù)中心即時(shí)顯示呼救者的個(gè)人信息并進(jìn)行路徑跟蹤以備及時(shí)展開(kāi)救援。

關(guān)鍵詞： GPRS； GPS； 定位； 路徑跟蹤

中圖分類(lèi)號(hào)：TP274+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1006-8228(2012)05-71-02

Design of emergency call allocating and tracking system

Chen Haisong, Han Xiuqing

（Industrial Training Centre Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong 518055, China）

Abstract： The authors invent in this article a system for allocating and tracking based on GPRS and GPS, which includes a mobile call device, service center receiver and software. A mobile call device can send messages anytime and anywhere by a "one-click" call, which immediately sends the position information of the user to the service center. The service center will immediately display the personal information of the users and proceed to track for timely rescue.

Key words： GPRS； GPS； allocation； tracking

0 引言

目前，老人和兒童的健康和安全是家庭最關(guān)心的事情。他們?cè)趹敉庖装l(fā)生危急狀況而無(wú)法掌控，當(dāng)他們面臨突發(fā)疾病、遭遇險(xiǎn)情等緊急情況時(shí)，能夠及時(shí)地得到救護(hù)是非常重要的。由于出現(xiàn)突發(fā)性事件時(shí)，當(dāng)事者可能不清楚自身的準(zhǔn)確位置，或者情況危急難以與急救中心保持聯(lián)系，因此不能給出及時(shí)救護(hù)的問(wèn)題十分突出。若發(fā)生突發(fā)疾病、遭遇險(xiǎn)情等危急狀況時(shí)，當(dāng)事者只需按動(dòng)一下按鍵，就可與服務(wù)中心聯(lián)系，同時(shí)自動(dòng)將自身所在位置告訴服務(wù)中心，及時(shí)得到救護(hù)，這是人們非常期待的。為此，我們研制了一個(gè)危急呼救定位及路徑跟蹤系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由移動(dòng)式呼救裝置和服務(wù)中心遠(yuǎn)程接收和顯示系統(tǒng)兩部分組成，如圖1所示。移動(dòng)式呼救裝置的核心控制模塊是增強(qiáng)型51內(nèi)核的STC12LE5A60S2單片機(jī)，使用12864液晶顯示用戶的設(shè)置信息，采用GPS模塊進(jìn)行定位。GPS模塊通過(guò)串口與單片機(jī)連接，其通訊協(xié)議為NMEA協(xié)議，解析協(xié)議可獲得經(jīng)度、緯度、時(shí)間等信息[1]。GPRS模塊也是通過(guò)串口與單片機(jī)連接，通訊協(xié)議是AT指令，通過(guò)AT指令可以控制GPRS模塊的打電話、發(fā)短信、GPRS通訊連接等[3]，并把用戶的信息和路徑發(fā)送給服務(wù)中心遠(yuǎn)程接收和顯示系統(tǒng)。SD卡是通過(guò)單片機(jī)普通IO口模擬SPI時(shí)序進(jìn)行通訊的，SD卡使用FAT32文件系統(tǒng)進(jìn)行文件管理，以kml格式保存路徑信息。服務(wù)中心遠(yuǎn)程接收和顯示系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)組成；由于通過(guò)GPRS，服務(wù)中心可以直接訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，所以并不需要再設(shè)置GPRS模塊。服務(wù)中心保存了互聯(lián)網(wǎng)傳送過(guò)來(lái)的信息，通過(guò)C#語(yǔ)言和Javascript調(diào)用Google Earth API使用戶信息和位置顯示在現(xiàn)有的Google Earth地圖上，從而最大程度地降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本，Google Earth豐富的資源優(yōu)勢(shì)也得到了利用。

[人機(jī)界面][鍵盤(pán)][MCU][電源][GPRS模塊][GPS模塊][SD卡][Google Earth][計(jì)算機(jī)][互聯(lián)網(wǎng)][移動(dòng)式呼救裝置][服務(wù)中心]

圖1系統(tǒng)組成框圖

1.2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。當(dāng)呼救的按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)立即通過(guò)串口讀取來(lái)自GPS模塊發(fā)出的導(dǎo)航數(shù)據(jù)，從中提取經(jīng)度、緯度、速度、時(shí)間等定位數(shù)據(jù)，并據(jù)此構(gòu)成一條呼救信息；同時(shí)，單片機(jī)利用AT指令控制GPRS模塊向監(jiān)控中心發(fā)送短信息。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)接收到短信息后，從中提取報(bào)警信息和定位信息，并利用電子地圖與提取的定位信息進(jìn)行地圖匹配，在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前呼救的終端地理位置[2]；同時(shí)，立即顯示出該用戶的位置信息并調(diào)出用戶檔案（姓名、家屬聯(lián)系方式等），以便相關(guān)人員及時(shí)處理險(xiǎn)情。

[開(kāi)始][系統(tǒng)初始化][顯示啟動(dòng)界面][各模塊是否啟動(dòng)完畢?] [更新顯示使用界面][系統(tǒng)狀態(tài)等于1?] [系統(tǒng)狀態(tài)等于2?] [系統(tǒng)狀態(tài)等于4?] [系統(tǒng)狀態(tài)等于3?] [讀取GPS

信息][讀取GPS

信息][讀取GPS

信息][系統(tǒng)休眠][系統(tǒng)狀態(tài)=4][GPRS連接服務(wù)器，

并發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)=4][SD卡存儲(chǔ)] [N][N][N][N][Y][Y][Y][Y] [N]

圖2系統(tǒng)工作流程

2 數(shù)據(jù)傳輸及處理

系統(tǒng)采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)。服務(wù)中心先向INTERNET運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。端口號(hào)是一個(gè)數(shù)字標(biāo)識(shí)，進(jìn)程使用端口號(hào)在特定的IP地址標(biāo)識(shí)自己[4]。在一個(gè)主機(jī)上，兩個(gè)進(jìn)程不能具有相同的端口號(hào)。端口號(hào)的范圍從0到65535，按端口號(hào)分布劃分，可分為專(zhuān)用端口和動(dòng)態(tài)端口。我們采用動(dòng)態(tài)端口中的10001端口作為監(jiān)聽(tīng)端口。只要運(yùn)行的程序向系統(tǒng)提出訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的申請(qǐng)，那么系統(tǒng)就可以分配一個(gè)端口號(hào)供該程序使用。在關(guān)閉程序進(jìn)程后，就會(huì)釋放所占用的端口號(hào)。

系統(tǒng)采用TCP/IP作為傳輸協(xié)議。數(shù)據(jù)傳輸調(diào)用Socket(套接字)實(shí)現(xiàn)。C#里命名空間System.Net.Sockets提供了基于Socket的通信功能，可以把網(wǎng)絡(luò)傳輸當(dāng)作文件I/O處理?？蛻舳吮仨毲宄刂婪?wù)器端的IP和端口信息，這些信息指示Socket該把數(shù)據(jù)發(fā)送到哪里。數(shù)據(jù)需要以二進(jìn)制字節(jié)碼形式發(fā)送。非二進(jìn)制的數(shù)據(jù)需要事先進(jìn)行轉(zhuǎn)換：由Socket發(fā)送到另一個(gè)用戶的IP的特定端口[5]；對(duì)方的Socket處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，接收到數(shù)據(jù)包后，馬上進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。

采用PPP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送的PPP報(bào)文會(huì)傳送到Internet網(wǎng)中相應(yīng)的地址，而從Internet傳送過(guò)來(lái)的應(yīng)答幀也同樣會(huì)根據(jù)IP地址傳送到GPSR模塊，從而實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和Internet網(wǎng)絡(luò)通過(guò)GPRS模塊的透明傳輸。

3 服務(wù)中心遠(yuǎn)程控制與顯示設(shè)計(jì)及系統(tǒng)性能測(cè)試

服務(wù)中心的遠(yuǎn)程控制與顯示功能是實(shí)現(xiàn)GPRS信息的接收、保存及控制。設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用C#編程語(yǔ)言。C#語(yǔ)言應(yīng)用靈活，功能強(qiáng)大，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)編程和數(shù)據(jù)庫(kù)有強(qiáng)大的支持。服務(wù)中心接收GPRS無(wú)線模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并保存數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)發(fā)生險(xiǎn)情的用戶進(jìn)行救援。用戶報(bào)警測(cè)試和深圳福華新村到梅林路徑測(cè)試記錄如圖3、圖4所示。

圖3用戶報(bào)警測(cè)試界面

圖4路徑跟蹤記錄（福華新村-梅林）

4 結(jié)束語(yǔ)

GPRS網(wǎng)是我國(guó)目前移動(dòng)通信體制中最成熟、最完善、應(yīng)用最廣的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)危急情況無(wú)線呼救，并采用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，結(jié)合電子地圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端的定位及路徑跟蹤。該系統(tǒng)已達(dá)到迅速救援的目的，為保障用戶及時(shí)得到救助服務(wù)。

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