基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

　　摘要：為解決當(dāng)今社會(huì)中老人跌倒無人敢扶、得不到及時(shí)救助的問題，以及防止老人、兒童、智障者走失，設(shè)計(jì)了一種基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由MSP430F149單片機(jī)、GSM/GPRS無線通信模塊、GPS/BD-2衛(wèi)星定位模塊和跌倒檢測(cè)模塊等部分組成。可實(shí)現(xiàn)跌倒檢測(cè)、戶外定位、短信求救和遠(yuǎn)程追蹤等功能。該系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計(jì)，體積小、功耗低，適合用戶長(zhǎng)期佩戴;采用GPS/BD-2雙模接收機(jī)模塊，具有定位精度高的特點(diǎn);采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線通信，公共場(chǎng)所無通信盲區(qū)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。

　　21世紀(jì)被稱為“銀發(fā)世紀(jì)”，世界范圍內(nèi)的老齡化浪潮滾滾而來。老年人口激增，老人的醫(yī)療保健問題愈來愈需要更好更智能的服務(wù)加以解決。跌倒是老年人常遇到的危險(xiǎn)情況，已成為造成老年人意外傷亡的首要原因。然而，“老人摔倒后，路人不敢扶，擔(dān)心被訛詐”這一社會(huì)問題日趨普遍。另外，老年人、智障者以及兒童走失的報(bào)道時(shí)常見諸報(bào)端，給走失者家屬帶來了經(jīng)濟(jì)和精神上的雙重壓力。因此，開發(fā)一種實(shí)用高效的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)迫在眉睫。目前，市場(chǎng)上常用的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)多為針對(duì)用戶地理位置或心電的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，沒有跌倒檢測(cè)功能;多采用GPS定位，沒有結(jié)合我國(guó)自主研發(fā)的BD-2衛(wèi)星定位系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，以跌倒檢測(cè)功能為特色，并結(jié)合GPS/BD-2衛(wèi)星定位和GSM/GPRS無線通信，準(zhǔn)確發(fā)送求救信號(hào)并給出最佳營(yíng)救路線，同時(shí)可以對(duì)用戶所處的地里位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止用戶走失。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

　　該系統(tǒng)以中央處理器MCU為核心，在衛(wèi)星定位模塊、摔倒檢測(cè)模塊和無線通信模塊的配合下，達(dá)到對(duì)用戶進(jìn)行戶外監(jiān)護(hù)的目標(biāo)。監(jiān)護(hù)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)老年人用戶跌倒后的救助及時(shí)準(zhǔn)確，對(duì)老年人、兒童、智障者用戶的遠(yuǎn)程定位追蹤準(zhǔn)確快捷。為保證以上總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需達(dá)到以下四個(gè)具體目標(biāo)：第一，跌倒檢測(cè)算法最優(yōu)化，既要使算法的準(zhǔn)確性滿足要求，保證足夠低的誤報(bào)率和錯(cuò)報(bào)率，又要使算法足夠簡(jiǎn)潔，滿足實(shí)時(shí)性要求;第二，用戶位置的定位準(zhǔn)確化，選擇合適的GIS算法，將由衛(wèi)星定位模塊獲得的經(jīng)緯度坐標(biāo)位置，準(zhǔn)確地匹配到電子地圖;第三，求救信息的發(fā)送可靠化，確保無線通信模塊準(zhǔn)確地響應(yīng)中央控制器MCU的指令，準(zhǔn)確無誤地把求救信息發(fā)送給用戶的監(jiān)護(hù)人，并將用戶的位置信息實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。第四，用戶位置信息的遠(yuǎn)程追蹤、查詢實(shí)時(shí)化，確保及時(shí)回復(fù)用戶監(jiān)護(hù)人發(fā)出的用戶位置查詢請(qǐng)求，并保證可以通過訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢用戶位置的歷史記錄和進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。　　

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件部分主要包括摔倒檢測(cè)、衛(wèi)星定位和無線通信三個(gè)模塊。摔倒檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶身體傾角和加速度參數(shù)，衛(wèi)星定位模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶所處位置和行動(dòng)速度參數(shù)，無線通信模塊用于發(fā)送求救短信、實(shí)時(shí)上傳用戶所處位置信息到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)和接收用戶監(jiān)護(hù)人的查詢請(qǐng)求。各模塊在MSP430F149單片機(jī)的控制下相互配合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能，系統(tǒng)硬件連接原理框圖如圖2所示[4~5]。基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)