危急呼救定位及路徑跟蹤系統的設計

陳海松 韓秀清

摘要： 開發了一套基于GPRS和GPS的危急呼救定位及路徑跟蹤系統，包括移動式呼叫裝置，服務中心接收器和軟件。該系統是能夠隨時隨地發送呼救信息的移動式呼叫裝置，可以實現“一鍵式”呼救，能夠立即將用戶的位置信息以短信及互聯網的形式發送到服務中心，服務中心即時顯示呼救者的個人信息并進行路徑跟蹤以備及時展開救援。

關鍵詞： GPRS； GPS； 定位； 路徑跟蹤

中圖分類號：TP274+.2文獻標志碼：A文章編號：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心的事情。他們在戶外易發生危急狀況而無法掌控，當他們面臨突發疾病、遭遇險情等緊急情況時，能夠及時地得到救護是非常重要的。由于出現突發性事件時，當事者可能不清楚自身的準確位置，或者情況危急難以與急救中心保持聯系，因此不能給出及時救護的問題十分突出。若發生突發疾病、遭遇險情等危急狀況時，當事者只需按動一下按鍵，就可與服務中心聯系，同時自動將自身所在位置告訴服務中心，及時得到救護，這是人們非常期待的。為此，我們研制了一個危急呼救定位及路徑跟蹤系統。

1 系統設計

1.1 系統組成

本系統由移動式呼救裝置和服務中心遠程接收和顯示系統兩部分組成，如圖1所示。移動式呼救裝置的核心控制模塊是增強型51內核的STC12LE5A60S2單片機，使用12864液晶顯示用戶的設置信息，采用GPS模塊進行定位。GPS模塊通過串口與單片機連接，其通訊協議為NMEA協議，解析協議可獲得經度、緯度、時間等信息[1]。GPRS模塊也是通過串口與單片機連接，通訊協議是AT指令，通過AT指令可以控制GPRS模塊的打電話、發短信、GPRS通訊連接等[3]，并把用戶的信息和路徑發送給服務中心遠程接收和顯示系統。SD卡是通過單片機普通IO口模擬SPI時序進行通訊的，SD卡使用FAT32文件系統進行文件管理，以kml格式保存路徑信息。服務中心遠程接收和顯示系統由一臺計算機組成；由于通過GPRS，服務中心可以直接訪問互聯網，所以并不需要再設置GPRS模塊。服務中心保存了互聯網傳送過來的信息，通過C#語言和Javascript調用Google Earth API使用戶信息和位置顯示在現有的Google Earth地圖上，從而最大程度地降低了整個系統的成本，Google Earth豐富的資源優勢也得到了利用。

[人機界面][鍵盤][MCU][電源][GPRS模塊][GPS模塊][SD卡][Google Earth][計算機][互聯網][移動式呼救裝置][服務中心]

圖1系統組成框圖

1.2 系統工作流程

系統的工作流程如圖2所示。當呼救的按鍵被按下時，單片機立即通過串口讀取來自GPS模塊發出的導航數據，從中提取經度、緯度、速度、時間等定位數據，并據此構成一條呼救信息；同時，單片機利用AT指令控制GPRS模塊向監控中心發送短信息。監控中心計算機接收到短信息后，從中提取報警信息和定位信息，并利用電子地圖與提取的定位信息進行地圖匹配，在電子地圖上實時顯示當前呼救的終端地理位置[2]；同時，立即顯示出該用戶的位置信息并調出用戶檔案（姓名、家屬聯系方式等），以便相關人員及時處理險情。

[開始][系統初始化][顯示啟動界面][各模塊是否啟動完畢?] [更新顯示使用界面][系統狀態等于1?] [系統狀態等于2?] [系統狀態等于4?] [系統狀態等于3?] [讀取GPS

信息][讀取GPS

信息][讀取GPS

信息][系統休眠][系統狀態=4][GPRS連接服務器，

并發送系統狀態=4][SD卡存儲] [N][N][N][N][Y][Y][Y][Y] [N]

圖2系統工作流程

2 數據傳輸及處理

系統采用ADSL等INTELNET公網連接，采用動態IP+DNS解析服務。服務中心先向INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業務，與DNS服務商聯系開通動態域名，采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網動態IP，建立連接。端口號是一個數字標識，進程使用端口號在特定的IP地址標識自己[4]。在一個主機上，兩個進程不能具有相同的端口號。端口號的范圍從0到65535，按端口號分布劃分，可分為專用端口和動態端口。我們采用動態端口中的10001端口作為監聽端口。只要運行的程序向系統提出訪問網絡的申請，那么系統就可以分配一個端口號供該程序使用。在關閉程序進程后，就會釋放所占用的端口號。

系統采用TCP/IP作為傳輸協議。數據傳輸調用Socket(套接字)實現。C#里命名空間System.Net.Sockets提供了基于Socket的通信功能，可以把網絡傳輸當作文件I/O處理。客戶端必須清楚地知道服務器端的IP和端口信息，這些信息指示Socket該把數據發送到哪里。數據需要以二進制字節碼形式發送。非二進制的數據需要事先進行轉換：由Socket發送到另一個用戶的IP的特定端口[5]；對方的Socket處于監聽狀態，接收到數據包后，馬上進行相應的轉換。

采用PPP協議進行數據傳輸，系統向網關發送的PPP報文會傳送到Internet網中相應的地址，而從Internet傳送過來的應答幀也同樣會根據IP地址傳送到GPSR模塊，從而實現采集數據和Internet網絡通過GPRS模塊的透明傳輸。

3 服務中心遠程控制與顯示設計及系統性能測試

服務中心的遠程控制與顯示功能是實現GPRS信息的接收、保存及控制。設計語言采用C#編程語言。C#語言應用靈活，功能強大，并對網絡編程和數據庫有強大的支持。服務中心接收GPRS無線模塊傳來的數據，并保存數據，及時對發生險情的用戶進行救援。用戶報警測試和深圳福華新村到梅林路徑測試記錄如圖3、圖4所示。

圖3用戶報警測試界面

圖4路徑跟蹤記錄（福華新村-梅林）

4 結束語

GPRS網是我國目前移動通信體制中最成熟、最完善、應用最廣的一種系統。該系統利用GPRS網絡實現危急情況無線呼救，并采用GPS全球衛星定位系統，結合電子地圖，實現對移動終端的定位及路徑跟蹤。該系統已達到迅速救援的目的，為保障用戶及時得到救助服務。

參考文獻：

[1] 余為請,劉舉平.基于GSM技術和GPS技術的車用遠程跟蹤報警器

設計[J].華東大學學報,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.使用單片機實現GPRS通信小系統的研究[J].電子工程師,

2007.7.

[4] 孫桂斌.基于TCP/IP協議多客戶連接的服務端程序實現[J].電腦編

程技巧與維護,2009.20.

[5] 廖傳書,劉超.基于DSP/BIOS的TCP連接[J].武漢理工大學學報,

2006.28(8).