位置實(shí)時尋蹤的防走丟胸牌設(shè)計

李佳潞

【摘 要】近些年來，兒童、老人走丟的情況在社會上屢見不鮮，而伴隨著科技的發(fā)展，智能科技已經(jīng)深入到千家萬戶，將智能科技與傳統(tǒng)穿戴設(shè)備相結(jié)合，出現(xiàn)了智能可穿戴設(shè)備，它具有一定的放走丟功能。但是已有的可穿戴設(shè)備還存在一定的缺點(diǎn)和局限。本文針對學(xué)生群體尤其是中小學(xué)生群體和老人，設(shè)計了一款具有位置實(shí)時尋蹤功能的防走丟胸牌，它可以獲取用戶位置以及移動軌跡，并根據(jù)用戶的移動軌跡來判斷是否發(fā)生了意外并設(shè)有自動報警功能，可以有效的減少意外的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】防走丟；實(shí)時尋蹤；智能；電子胸牌

中圖分類號： TP212.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）35-0093-002

Real-time tracking of anti-lost breastplate design

LI Jia-lu

（Tianjin No.1 Middle School，Tianjin 300000，China）

【Abstract】In recent years， the situation that children and the elderly are lost is not uncommon in the society. With the development of science and technology， intelligent science and technology have already reached every household.Combining smart technology with traditional wearable devices， smart wearable Equipment，it has some lost function.However，the existing wearable devices still have some disadvantages and limitations.In this paper，an anti-lost badge with real-time location tracking function is designed for student groups，especially for primary and middle school students and the elderly.It can obtain the user's position and the moving track，and judge whether there is an accident according to the moving track of the user And with automatic alarm function，can effectively reduce the occurrence of accidents.

【Key words】Anti-lost；Real-time tracking；Intelligent；Electronic badge

0 前言

近年來，社會上頻繁發(fā)生學(xué)生出現(xiàn)意外的事件，兒童、老人走丟的也屢見不鮮，同時，學(xué)校、家長對于學(xué)生放學(xué)途中的管理也愈加重視，這就需要對學(xué)生的位置和運(yùn)動軌跡進(jìn)行監(jiān)控。市面上有種類繁多的智能手表，它們大多數(shù)都可以支持定位與追蹤功能，但大多數(shù)的智能手表只能支持對區(qū)域的出入提醒，雖然可以進(jìn)行軌跡記錄，但是軌跡需要手動進(jìn)行查看，更無法做到智能的實(shí)時判斷與異常報警提醒。針對這一點(diǎn)，本文利用路徑信息與位置實(shí)時尋蹤，對用戶的位置異常進(jìn)行區(qū)分與判斷，設(shè)計了一款具有放走丟功能的電子胸牌，本電子胸牌可以實(shí)現(xiàn)對位置信息的獲取，實(shí)時位置和路徑信息的獲取、判斷與自動報警提醒，可以用于對學(xué)生的上學(xué)放學(xué)的監(jiān)控，保證安全，也可以用于兒童和老人，防止走丟事件發(fā)生。

1 功能設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1.1 功能設(shè)計

總體功能設(shè)計框圖如圖1所示。首先通過利用GPS/北斗系統(tǒng)等技術(shù)對使用者進(jìn)行定位，確定位置信息，然后通過對位置移動的檢測、記錄從而形成路徑信息，對路徑信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過加速度傳感器可以預(yù)估使用者的速度，聯(lián)網(wǎng)獲取天氣信息，同時可以設(shè)置安全區(qū)域，對安全區(qū)域的出入進(jìn)行提醒，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控與異常報警。

對路徑信息的實(shí)時監(jiān)控可以分為以下幾個步驟：

（1）正常路徑信息的獲取與記錄：通過GPS/北斗系統(tǒng)可以對用戶進(jìn)行定位，通過對位置移動的檢測和記錄可以形成路徑。通過調(diào)用地圖功能，用戶可以手動設(shè)置多條常用路徑以及安全區(qū)域，除此之外軟件也可以通過學(xué)習(xí)，自動記憶用戶常走的線路。

（2）異常路徑信息的識別：獲取正常路徑信息后，在用戶的使用過程中，進(jìn)出安全區(qū)域會進(jìn)行提示。對路徑信息的移動方向進(jìn)行監(jiān)控，如果用戶的路徑方向和正常路徑方向有很大的不同且移動軌跡達(dá)到一定的距離，此時判定路徑信息異常，就會進(jìn)行異常報警。此外，通過加速度傳感器可以實(shí)時判斷用戶的速度，通過聯(lián)網(wǎng)獲取天氣信息，如果用戶速度過快或者長時間停留在某一點(diǎn)，結(jié)合天氣信息進(jìn)行判斷是否路徑信息異常，進(jìn)行報警。

（3）異常報警：判斷為位置異常時，會首先通過手機(jī)APP和短信對聯(lián)系人進(jìn)行通知，由聯(lián)系人進(jìn)行實(shí)際情況的確認(rèn)，最后根據(jù)實(shí)際情況由家長決定是否報警。

1.2 輔助功能設(shè)計

除了位置獲取和實(shí)時尋蹤的功能以外，本文還設(shè)計如下的輔助功能：

（1）信息顯示功能。通過一塊顯示屏，可以進(jìn)行時間信息的顯示，除此之外，聯(lián)系人還可以通過藍(lán)牙綁定手機(jī)APP，設(shè)置待辦事項、備忘錄等，內(nèi)容同樣通過顯示屏進(jìn)行顯示和提醒。

（2）通訊功能。通過手機(jī)端APP和胸牌內(nèi)置的軟件，利用語音外放、麥克風(fēng)可以進(jìn)行語音消息的接收與發(fā)送，完成通訊。endprint

（3）監(jiān)測功能。通過內(nèi)置的運(yùn)動傳感器、生物傳感器等傳感器的組合，完成運(yùn)動計步、心率體溫探測等監(jiān)測功能。

1.3 電源設(shè)計

對于目前的智能可穿戴產(chǎn)品，續(xù)航能力是一大問題。由于尺寸受限以及功能較多，電池的容量較小，加之要實(shí)現(xiàn)的功能較多，因此待機(jī)時間都比較短，這會對用戶造成極大的不便[2]。

本設(shè)計采用可充電電池和光伏充電結(jié)合的辦法來解決這個問題。在胸牌表面安裝一塊小型的太陽能電池板，當(dāng)用戶身處戶外時，太陽能電池板接受到太陽光照，通過DC/DC電路就會自動進(jìn)行電池的充電，從而增加電池的續(xù)航時間。

1.4 軟件設(shè)計

利用基于GPS/北斗系統(tǒng)的定位技術(shù)，通過GPS/北斗系統(tǒng)定位功能，綜合多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)即可得出所在位置的信息，記錄不同時間下多組的位置信息可以形成路徑信息，把用戶的坐標(biāo)信息和路徑信息，采用4G協(xié)議發(fā)送到服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[3]，并把數(shù)據(jù)實(shí)時更新在配套開發(fā)的手機(jī)APP上。

軟件設(shè)計原理：GPS/北斗系統(tǒng)定位—位置信息路徑信息—4G發(fā)送—服務(wù)器分析—數(shù)據(jù)更新

1.5 硬件設(shè)計

根據(jù)設(shè)計的功能不同，采取不同的芯片進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計的芯片可以分為主控芯片和輔助芯片。

主控芯片以是否具備無線通信功能可以分為兩類。本設(shè)計采用的是帶有無線通信功能的芯片，類似于擁有無線通信設(shè)備的智能手機(jī)，使用AP+基帶或者SoC芯片[4]解決方案。

輔助芯片。輔助芯片包括GPS、低功耗藍(lán)牙、WIFI芯片和基帶射頻芯片等。這些輔助芯片可以按照不同人群和應(yīng)用場景的需要以及其他輔助功能，采取多種組合方式。

1.6 傳感器設(shè)計

傳感器設(shè)計包括運(yùn)動傳感器、生物傳感器、壓力傳感器和磁力傳感器等的設(shè)計。

運(yùn)動傳感器是測量運(yùn)動的傳感器，由陀螺儀、加速度傳感器等組成。可以記錄佩戴者的步數(shù)，速度等重要信息。生物傳感器是測量生物體征的傳感器，由心電傳感器、體溫傳感器等組成?？梢詸z測佩戴者的健康狀況，實(shí)現(xiàn)危險預(yù)警，避免意外發(fā)生。壓力傳感器和磁力傳感器等其他傳感器根據(jù)其他設(shè)計的功能不同進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合。

1.7 外觀及材料設(shè)計

在材料方面，選用硅膠材料進(jìn)行制作，硅膠材料柔軟性較好，可以減輕外部傷害對內(nèi)部元器件的損壞，同時佩戴也比較舒適。本胸牌外觀如圖2所示，胸牌的正面由觸摸主屏幕，電源開關(guān)，太陽能電池板，語音外放孔等組成，通過觸摸主屏幕和語音外放孔可以完成一定的人機(jī)交互；背面則由心率體溫探測裝置，佩戴夾組成，主要完成固定和檢測的作用。

2 結(jié)語

本文從功能設(shè)計、軟硬件設(shè)計、傳感器設(shè)計和外觀設(shè)計等多方面對本電子胸牌的技術(shù)方案進(jìn)行了設(shè)計。本文所設(shè)計的位置實(shí)時尋蹤的防走丟胸牌，外觀設(shè)計美觀，便于佩戴，具有位置獲取、記錄與實(shí)時尋蹤，異常路徑信息的識別與自動報警功能，同時，利用其內(nèi)置運(yùn)動傳感器、生物傳感器等輔助傳感器，可以檢測佩戴者的運(yùn)動情況和健康狀況，除此之外還具有一系列輔助功能。本設(shè)計適用于學(xué)生及老人等群體，具有防走丟與突發(fā)情況預(yù)警的作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙均輝，楊麗，鐘飛，等.淺析智能手表的發(fā)展[J].科技與創(chuàng)新，2017（22）：7-9.

[2]鐘意.可穿戴智能設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（01）：96.endprint