攜式旅游安全定位卡的研究與設計

羅超+劉楷赟+張震

摘要：近幾年中，GPS技術已經逐漸成熟，擴展到了人們生活的多個領域。特別是旅游業，人們可以通過全球定位系統實現導航和尋求救援等多種功能，攜式旅游安全定位卡成為一個較為熱門的研究方向。基于此，本文從旅游安全問題入手，首先分析了攜式旅游安全定位卡的需求，然后研究了攜式旅游安全定位卡的硬件與軟件設計，希望能夠借此給攜式旅游安全定位卡的設計完善提供一定的參考意見。

關鍵詞：攜式旅游安全定位卡；軟件設計；硬件設計

引言

隨著科學技術的發展，全球定位技術應用的領域愈發廣泛，正在由軍用產品向著民用產品的方向轉移。特別是產品技術的不斷完善與軟件的升級，定位的精度有了顯著的提高。在目前的科技水平下，定位卡的成本可以控制在50元以下，極大的提升了其便攜性。而且，隨著市場需求的變化，定位卡還可以與其他的產品結合起來，形成一種高度集成的個性化產品。從當前的實際情況來看，全球定位技術、蜂窩移動通信技術和互聯網技術，已經成為全球發展速度最快的三大信息產業，有著極為廣闊的前景。經濟發展起來后，人們的生活水平有了顯著的提高，更多的人選擇旅游消費，其中還包括著戶外探險等運動。在旅游的過程中，由于不熟悉地域等原因，旅游者的個人安全得不到有效的保障。基于此，將便攜式定位卡應用在旅游中就有著一定可行性。

1 旅游安全問題

旅游安全問題是近幾年的熱點，因為隨著旅游人數的增加，出現的安全事故也逐年增加。從旅游整個過程的安全解決來看，主要包括事前的安全評估、旅游安全預警和旅游救援。而對于當前的實際而言，最好的辦法就是縮短救援的時間和增強旅游者的自我救助能力。基于此，如何快速的發出救援信號與定位就有著較大的作用，可以極大的縮短救援時間。特別是探險等戶外旅游的形式，缺乏必要的保護措施，也容易出現各種意外，增加了救援的難度，容易出現各類安全事故。在早些時候，有出現過定位裝置的應用，但是由于費用較高和體積較大，旅游者大多數不會選擇這類定位裝置。在近幾年中，便攜式的定位卡出現，彌補了傳統裝置的缺陷，應用也愈發的廣泛。我國目前的全球定位技術已經趨于成熟，可以將誤差控制在10米之內，再將之和互聯網技術結合，就能實現導航和尋求救援等多種功能。

在近幾年中，市場上出現的旅游安全定位卡體積越來越小，而且功能也趨于多樣化，能夠實現人機交互的過程，很多旅游安全定位卡更是實現了自身的獨立，能夠自主的接收與發送信息。目前的便攜式旅游安全定位卡能耗也較低，可以長時間的使用。但是，目前關于旅游安全定位卡的相關技術仍然存在可完善的方向，包括軟件設計與硬件設計都能夠進一步的優化，所以進行相應的設計分析就顯得尤為必要。

2 攜式旅游安全定位卡的需求分析

人們的消費需求更加多樣化，國家也鼓勵綠色消費與文化消費，所以國內的旅游人數呈現出明顯的上升趨勢。在上文的分析中也提到了，旅游有一定的安全風險，即使事先做了充足的準備，仍然可能被突發情況。基于旅游的實際情況，在設計便攜式旅游安全定位卡時，應該著重考慮以下幾個需求：

（1）具有識別性。便攜式旅游安全定位卡應該有一定的識別性，最好每個人都附帶自己的個人信息，這樣能夠增加救援的精度，也方便后續的救援跟進。目前，我國的電定位卡都沒有實現這一功能，一方面是因為行業沒有統一的標準與規范，另一方面則是由于缺乏政府的支持，涉及到了個人信息的保密。

（2）接受與閱讀信息。便攜式旅游安全定位卡應具有接受與閱讀信息的功能，方便攜帶者通過該裝置收發信息，這對于救援而言也十分重要。所以，最好能在便攜式旅游安全定位卡增加信息輸入端與接收端，提升其功能的多樣化。

（3）信號的傳遞。便攜式旅游安全定位卡必須要把信息傳遞出去，這樣才能展開后續的救援活動。對于不同的射頻信號，都應該能夠傳遞，讓便攜式旅游安全定位卡的適用性有一定提升。

基于上述的需求考慮，便攜式旅游安全定位卡在設計的時候，可以考慮以下零部件：

（1）電子標簽。電子標簽其實為持有者的身份信息，也被稱作射頻卡。電器標簽在發射信息的時候會自帶特殊的電子編碼，如果采用規范的儲存形式，這些電子編碼就可以被接受者識別。如果旅游的過程中需要協助，發射求助信號之后，安全救援部門就能夠在第一時間確定求助人的身份，一方面可以減少虛假的安全救援求助，另一方面可以提高安全救援的精度。

（2）閱讀器。閱讀器是一種無線電的射頻收發設備，可以實現數據的寫入或者接受。隨著智能化需求的不斷增加，旅游安全定位卡的功能區域多樣化，旅游者可以通過定位卡實現信息的發送和接受。例如，當某地發生暴雨、塌方等事故或者有了類似的預警信息后，官方可以統一的發送信息，處于該區域的旅游者，就可以通過安全定位卡接收到這類信息，提前做好預防措施，減少意外發生的可能。

（3）天線。為了實現信號的傳遞功能，需要用不同規格信號的天線，這樣才能讓信息更加完整的被傳遞。目前，基礎的無線電傳播要求具有聯系性、全天候、全球性和實時性的功能，同時還需要具備定位與導航等特性。在此基礎上，還要經可能的讓定位裝置便攜。所以，天線也是重要的一環，需要實現在閱讀器和電子標簽間傳遞無線點射頻信號的功能。

上述的幾點為便攜式旅游安全定位卡的基礎需求，當然還可以進行多樣化的設計，基于這一點，可以采取市場需求的調查分析，然后根據人們的需要來補充相應的功能模塊。由于相關的技術已經趨于完善，所以在較小的空間內能夠滿足更多的功能需求，這也是便攜式旅游安全定位卡的發展方向。

3 攜式旅游安全定位卡的硬件設計

根據攜式旅游安全定位卡的功能需求，在硬件設計的時候需要包括通訊模塊、信息輸入模塊、電源、指示燈、控制模塊和信息接收模塊等。這這些模塊的硬件設計中，可考慮以下幾點內容：

（1）電磁干擾與能耗問題。對于攜式旅游安全定位卡而言，其內部很容易存在電磁干擾的問題，因此電路必須合理的布局，在規定的尺寸內實現功能的完善。另外，還要盡可能的降低攜式旅游安全定位卡內部能耗，對于階段性工作的模塊，可以階段性的供電，這樣還可以從側面降低其內部的電磁干擾，增強其護航能力。

（2）信息接收模塊。信息接收模塊主要是實現GPS的接收，目前瑞士的信息接收模塊能夠利用串口通信來實現百萬相關器的捕捉與追蹤，其精度可靠性較強。而且移動中的捕捉靈敏度也較強，可以抵抗電磁信號的干擾。所以，根據設計的需求，采用LEA-5S的伽利略GPS模塊，其外形十分緊湊，能耗也較低，20毫安的電流就能維持其正常的工作，可以長時間的續航。

（3）通訊模塊的設計。由于攜式旅游安全定位卡需要實現信息的收發，而且自身的體積與耗能都有限定，所以在多對比之后，選擇WAVECOM的Q2406B模塊。這種模塊不僅能夠支持雙頻，還可以設置休眠，當不需要工作時，其能耗很低。而且，該模塊還增加二極管來防止靜電對部件損壞。為了配合該模塊，SIM卡選擇3.0V，能夠被模塊自動的檢測與識別。

（4）控制模塊的設計。控制芯片需要與通訊模塊相配套，而且還要滿足通訊的接收與處理，因此編程的復雜化程度需要盡可能的降低。基于此，在該便攜式旅游安全定位卡中選用DS80C320作為主控制器的CPU處理單元，它的一個指令需要四個CLA來完成，運行的速度較快，而且性能也是其他處理芯片的幾倍以上。經過相應的系統性分析，該CPU能夠滿足整個系統的需求，并且在不常用的情況下屬于睡眠的狀態，所以能耗相對較低。可以進一步的延長整個安全卡的使用時間。對于的具體性能，可以根據軟件編程來實現相應的控制。

上述的幾點為便攜式旅游安全定位卡的基礎硬件設計，采用這些模塊就可以實現整個安全定位卡的基礎功能。其他的功能模塊可以利用軟件在整個硬件上進行拓展，實現起來并不復雜。需要注意的是，一定要考慮到硬件與軟件的兼容性，設計前期就要做好規劃，進行整體的把控與可行性分析，這樣才能保證整個系統運行的順暢，給便攜式旅游安全定位卡的功能優化提供可能。

4 攜式旅游安全定位卡的軟件設計

便攜式旅游安全定位卡的主要功能是接收和處理相應的數據，并且利用模塊反饋給用戶中心用戶，執行相關的服務命令。所以在整個軟件設計中，最關鍵的就是實現控制芯片與通訊模塊之間的信息交換，其附加功能就是用戶已整個安全卡之間的交互。因此，通信并不是周期性的，應該采用中斷的方式來滿足整個系統的需求。在信息發送或者接收的過程中，其相應的功能模塊要利用中斷程序來傳遞，具體的軟件設計方面如下。

4.1信息的接收

系統的信息接收需要通過串口和通訊模塊來實現，其中定位器用于系統定時時鐘，在整個串口1/2銜接口時，才會將波特率發生器使用。CPU在多數情況下處于睡眠的狀態，喚醒時開始正常的工作，因此在整個開機時首先要進行通訊模塊的初始化，然后根據預先輸入的程序來運行模式，并且執行或者發送位置信息。當然發送位置信息是周期性的，接收到命令之后才會利用中斷的模式來為信息傳遞提供基礎。

4.2GPS協議

GPS模塊的主要功能就是根據相應的GPS協議來運輸信息，其中輸出的信息通常采用ASCⅡ碼并且串口中斷。GPS信息也要判斷其開頭是否帶有特殊的格式信號，并且判斷能否接收該信息，在整個過程中格式十分重要，在其開始與末尾都有相應的標志，開始的標志是識別整個信息的關鍵所在，而數據的末尾信息則是判斷是否完成信息接收的工作。在設計的過程中，一定要增強GPS協議的適用性，其開頭與結束的特殊編號必須要有規范性，確保能夠接收到相應的數據信息，這樣才能實現其基礎的功能。特別是對于旅游安全定位卡而言，地域性的差異很大，所以在編碼設計的過程中需要著重考慮信息傳遞的可接收性。

4.3GPRS命令協議

便攜式旅游安全定位卡的信息是通過GSM模塊進行收發的，所以程序的串口命令也是相應AT指令。在整個系統運行的過程中，要監聽相應的短信命令形式，并且根據這些命令來實現相應的操作，這是實現人機交互的關鍵所在。對于這一點，我國目前的軟件已經較為成熟，可以通過相應的程序指令來輸出或者接收信號。當然，改程序可以進行個性化的設計，根據功能的需求，設定指令監聽，滿足客戶的多樣化要求。

4.4特殊信息編碼

在上文的分析中提到了，便攜式旅游安全定位卡最好能夠實現用戶的個人信息識別，當用戶傳遞相應的救援信息時，接收方能夠快速地辨別出用戶的身份，這可以作為電子標簽來使用。基于這一點，在進行軟件設計的時候可以采用特殊的電子編碼，利用規范化的儲存形式來發送求助信號，這類編，一般需要進行相應的備案，這樣在接收后才能被快速的識別。相對而言，這一功能的技術實現并不復雜，但是需要政府部門，來進行統一的規范，因為這涉及到了個人信息的保密性，目前我國在這方面做得還不夠好，需要在后續的發展中不斷完善。

5 結語

在近幾年中，我國的居民生活水平有了顯著的提高，人們花費了更多的資金在旅游上，但是由于旅游的特殊性質，很容易出現各類安全問題。基于此，與旅游相關的安全管理，就顯得十分重要。在科技日益發達的今天，人們發明了旅游安全定位卡來給游客提供更多的便利，該定位卡能夠實時定位用戶的位置，并且可以傳遞相應的信號，滿足游客的多樣化需求。本文針對當前旅游安全問題與便攜式旅游安全定位卡的需求，重點分析了在設計便攜式旅游安全定位卡時的硬件與軟件內容，希望能夠借此給相關的研究提供一定的參考意見，推動旅游安全定位卡的發展。

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作者簡介：

羅超（1997.02-），男，漢族，山東青島人，主要從事通信工程研究.

劉楷赟（1997.03-），男，漢族，山東青島人，主要從事通信工程研究.

張震（1997.01-），男，漢族，山東濟南人，主要從事通信工程研究.