位置實時尋蹤的防走丟胸牌設計

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，而伴隨著科技的發展，智能科技已經深入到千家萬戶，將智能科技與傳統穿戴設備相結合，出現了智能可穿戴設備，它具有一定的放走丟功能。但是已有的可穿戴設備還存在一定的缺點和局限。本文針對學生群體尤其是中小學生群體和老人，設計了一款具有位置實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，并根據用戶的移動軌跡來判斷是否發生了意外并設有自動報警功能，可以有效的減少意外的發生。

【關鍵詞】防走丟；實時尋蹤；智能；電子胸牌

中圖分類號： TP212.11 文獻標識碼： 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，社會上頻繁發生學生出現意外的事件，兒童、老人走丟的也屢見不鮮，同時，學校、家長對于學生放學途中的管理也愈加重視，這就需要對學生的位置和運動軌跡進行監控。市面上有種類繁多的智能手表，它們大多數都可以支持定位與追蹤功能，但大多數的智能手表只能支持對區域的出入提醒，雖然可以進行軌跡記錄，但是軌跡需要手動進行查看，更無法做到智能的實時判斷與異常報警提醒。針對這一點，本文利用路徑信息與位置實時尋蹤，對用戶的位置異常進行區分與判斷，設計了一款具有放走丟功能的電子胸牌，本電子胸牌可以實現對位置信息的獲取，實時位置和路徑信息的獲取、判斷與自動報警提醒，可以用于對學生的上學放學的監控，保證安全，也可以用于兒童和老人，防止走丟事件發生。

1 功能設計與實現

1.1 功能設計

總體功能設計框圖如圖1所示。首先通過利用GPS/北斗系統等技術對使用者進行定位，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，對路徑信息進行實時監控，通過加速度傳感器可以預估使用者的速度，聯網獲取天氣信息，同時可以設置安全區域，對安全區域的出入進行提醒，最終實現實時監控與異常報警。

對路徑信息的實時監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/北斗系統可以對用戶進行定位，通過對位置移動的檢測和記錄可以形成路徑。通過調用地圖功能，用戶可以手動設置多條常用路徑以及安全區域，除此之外軟件也可以通過學習，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，進出安全區域會進行提示。對路徑信息的移動方向進行監控，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到一定的距離，此時判定路徑信息異常，就會進行異常報警。此外，通過加速度傳感器可以實時判斷用戶的速度，通過聯網獲取天氣信息，如果用戶速度過快或者長時間停留在某一點，結合天氣信息進行判斷是否路徑信息異常，進行報警。

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

1.2 輔助功能設計

除了位置獲取和實時尋蹤的功能以外，本文還設計如下的輔助功能：

（1）信息顯示功能。通過一塊顯示屏，可以進行時間信息的顯示，除此之外，聯系人還可以通過藍牙綁定手機APP，設置待辦事項、備忘錄等，內容同樣通過顯示屏進行顯示和提醒。

（2）通訊功能。通過手機端APP和胸牌內置的軟件，利用語音外放、麥克風可以進行語音消息的接收與發送，完成通訊。endprint

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

1.3 電源設計

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

本設計采用可充電電池和光伏充電結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電路就會自動進行電池的充電，從而增加電池的續航時間。

1.4 軟件設計

利用基于GPS/北斗系統的定位技術，通過GPS/北斗系統定位功能，綜合多顆衛星數據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，把用戶的坐標信息和路徑信息，采用4G協議發送到服務器端進行數據分析[3]，并把數據實時更新在配套開發的手機APP上。

軟件設計原理：GPS/北斗系統定位—位置信息路徑信息—4G發送—服務器分析—數據更新

1.5 硬件設計

根據設計的功能不同，采取不同的芯片進行實現。本設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備的智能手機，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 傳感器設計

傳感器設計包括運動傳感器、生物傳感器、壓力傳感器和磁力傳感器等的設計。

運動傳感器是測量運動的傳感器，由陀螺儀、加速度傳感器等組成。可以記錄佩戴者的步數，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。可以檢測佩戴者的健康狀況，實現危險預警，避免意外發生。壓力傳感器和磁力傳感器等其他傳感器根據其他設計的功能不同進行適當的組合。

1.7 外觀及材料設計

在材料方面，選用硅膠材料進行制作，硅膠材料柔軟性較好，可以減輕外部傷害對內部元器件的損壞，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，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 結語

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

【參考文獻】

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

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