Android智能手機的緊急呼救系統設計＊

張佳進，陳立暢，李雪飛，唐君君，嚴帥

（1.云南農業大學 基礎與信息工程學院，昆明650201；2.云南農業大學 機電工程技術學院）

張佳進（碩士），研究方向為嵌入式系統、計算機測控；陳立暢（講師），研究方向為智能信息處理。

引 言

隨著移動通信技術的迅猛發展，智能手機得到廣泛普及與應用。除了基本的通話功能以外，智能手機已經成為物聯網時代新型的終端節點。

目前，老人、婦女兒童外出時遇到搶劫、性侵等惡性事件時有發生。在此背景下，設計了一種基于Android智能手機的無線求救系統。該系統主要由手環和Android智能手機報警軟件APP組成。其中，手環由低功耗藍牙4.0無線通信模塊和微控制器構成，通過藍牙與攜帶者的Android智能手機保持連接狀態。

1 系統功能與結構

本系統具體功能如下：

①手環通過低功耗的藍牙4.0通信技術實現與智能手機的長時間相互連接，可以在不直接使用手機的情況下，及時有效地利用手機向外界發送求救信息。

②在系統中預設短信內容及收信人號碼，使求救信息的發送變得更加方便、快捷、及時、有效。

③當智能手機APP報警軟件啟動后，系統能及時自動定位，并將GPS定位信息以短信的方式發送出去，同時開啟手機內置的麥克風進行錄音，并以郵件、微信、短信的形式把現場聲音信息發送給預定收件人，為事后的調查提供有力證據。另外，APP 報警軟件也可以直接撥打預設好的聯系人或110等報警電話。

其系統結構與工作原理如圖1所示。

2 手環系統設計

手環主要實現報警信息的觸發與智能手機的連接功能，主要由藍牙4.0通信模塊與低功耗單片機構成。

其中，藍牙4.0將傳統藍牙、高速藍牙和低功耗藍牙技術融合在一起，這三個規格可以組合或者單獨使用。藍牙4.0規范的核心是低功耗技術，該技術的最大特點是使設備擁有超低的運行功耗和待機功耗，藍牙低功耗設備使用一粒紐扣電池即可以工作一年之久。藍牙4.0無線通信技術可廣泛應用于對功耗有著嚴格要求的智能儀器儀表、可穿戴設備、無線傳感器網絡等眾多領域［1－2］。

圖1 系統結構

2.1 Bluno Arduino開發板

為了降低系統功耗，減小手環尺寸，同時便于開發與測試，本文采用了集成藍牙4.0通信模塊的Bluno Arduino開發板來模擬藍牙4.0可穿戴式手環，如圖2所示。

圖2 Bluno Arduino開發板

以下是Bluno Arduino的技術參數［3］：

◆微控制器：ATmega328；

◆BLE芯片類型：TI CC2540；

◆支持藍牙HID；

◆支持通過AT 指令調試藍牙模組；

◆通過串口的透明通信；

◆USB升級BLE固件；

◆Bootloader：Arduino UNO；

◆兼容Arduino UNO的針腳接口，支持UNO擴展板。

2.2 Bluno藍牙4.0通信程序原理

藍牙4.0無線網絡拓撲結構分為星型拓撲和廣播組拓撲。藍牙網絡節點的類型可以分為主機、從機，也可以分為服務器、客戶端，具體的配置由對應的配置文件決定。

手環與Android手機藍牙4.0通信采用了星型拓撲結構，藍牙節點設備以廣播的形式發送設備的IEEE 地址，手環作為從機等待連接；Android智能手機作為主機，發起建立網絡連接的請求。集中器設備掃描發現節點設備并與之建立連接的流程如圖3所示［4－5］。

圖3 藍牙4.0建立網絡設備連接流程圖

2.3 求救按鈕檢測程序

以下為Bluno Arduino開發板的求救按鈕檢測代碼：

3 Android報警軟件APP的實現

3.1 報警軟件活動圖與順序圖

當可穿戴手環上的求救按鈕被按下后，攜帶者的智能手機上的APP報警軟件能迅速打開GPS模塊，并將定位信息及相應求救內容以短信的方式發送出去，同時開啟手機內置的麥克風進行錄音，并以郵件、短信的形式把現場聲音信息發送給預定收件人。另外，APP 報警軟件也可以直接撥打預設好的聯系人或110等報警電話。

圖4為報警軟件的活動圖，圖5是報警軟件順序圖。

圖4 報警軟件活動圖

圖5 報警軟件順序圖

3.2 報警軟件部分示例代碼

if（my Activity.get Local Class Name（）.to String（）.equals（"Luyin－Activity"））｛

Luyin Activity.m BtnAudio RecoOn Off.set Text（"開 始 錄音"）；｝else｛

短信發送功能部分代碼：

4 系統測試

4.1 系統硬件連接

在測試實驗中，采用小米3作為測試樣機（該手機配備了藍牙4.0通信模塊），采用Bluno Arduino開發板模擬可穿戴手環，詳見圖6。

圖6 系統實驗硬件連接

4.2 測試示例

主要測試了GPS定位、短信發送、現場錄音與郵件發送等。限于篇幅，本文只給出求救短信的發送測試界面，如圖7所示。

經過多次反復地測試與實驗表明，基于藍牙4.0 手環，以Android手機APP報警軟件為核心的個人安全報警系統具有功耗低、實時性好、穩定可靠等特點。

圖7 求救短信發送測試界面

結 語

本文討論的個人安全報警系統主要針對外出的老人、婦女、兒童等。在突然遇到危險時（搶劫、性侵害、重癥等），往往沒有足夠時間拿出隨身攜帶的手機來撥打求救電話，因而使用手環上的報警按鈕來啟動手機APP軟件報警系統，能及時有效、隱蔽地傳遞求救信息，為實現自救爭取寶貴時間。另外，手環通過低功耗的藍牙4.0通信技術，可以實現與智能手機的長時間相互連接，保證了系統的可用性。

［1］Bluetooth low energy.［EB／OL］.［2014－12］.http：／／en.wikipedia.org／wiki／Bluetooth＿low＿energy.

［2］李俠，沈峰，李德勝.基于Android系統的低功耗藍牙應用程序開發［J］.重慶科技學院學報：自然科學版，2014，16（5）；133－136.

［3］周進波，張磊，張敏，等.基于Android系統藍牙開發的的研究與實現［J］.光學儀器，2013，35（1）：34－36.

［4］Bluno主控板－第一塊集成藍牙4.0的Arduino主控板［EB／OL］.［2014－10］.http：／／www.dfrobot.com.cn／goods.php？id＝823.

［5］張明星，孫嬌.Android 智能穿戴設備開發從入門到精通［M］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［6］韓超，梁泉.Android系統原理及開發要點詳解［M］.北京：電子工業出版社，2010.

［7］王國輝，李偉.Android開發寶典［M］.北京：機械工業出版社，2012.