基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監護系統研究與實現

　　摘要：為解決當今社會中老人跌倒無人敢扶、得不到及時救助的問題，以及防止老人、兒童、智障者走失，設計了一種基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監護系統。該系統由MSP430F149單片機、GSM/GPRS無線通信模塊、GPS/BD-2衛星定位模塊和跌倒檢測模塊等部分組成。可實現跌倒檢測、戶外定位、短信求救和遠程追蹤等功能。該系統采用嵌入式設計，體積小、功耗低，適合用戶長期佩戴;采用GPS/BD-2雙模接收機模塊，具有定位精度高的特點;采用GSM/GPRS網絡進行無線通信，公共場所無通信盲區，數據傳輸穩定。

　　21世紀被稱為“銀發世紀”，世界范圍內的老齡化浪潮滾滾而來。老年人口激增，老人的醫療保健問題愈來愈需要更好更智能的服務加以解決。跌倒是老年人常遇到的危險情況，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，擔心被訛詐”這一社會問題日趨普遍。另外，老年人、智障者以及兒童走失的報道時常見諸報端，給走失者家屬帶來了經濟和精神上的雙重壓力。因此，開發一種實用高效的戶外監護系統迫在眉睫。目前，市場上常用的戶外監護系統多為針對用戶地理位置或心電的遠程監護，沒有跌倒檢測功能;多采用GPS定位，沒有結合我國自主研發的BD-2衛星定位系統。本文設計基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監護系統，以跌倒檢測功能為特色，并結合GPS/BD-2衛星定位和GSM/GPRS無線通信，準確發送求救信號并給出最佳營救路線，同時可以對用戶所處的地里位置進行實時監測，防止用戶走失。

　　系統總體設計方案

　　該系統以中央處理器MCU為核心，在衛星定位模塊、摔倒檢測模塊和無線通信模塊的配合下，達到對用戶進行戶外監護的目標。監護系統框圖如圖1所示。

　　系統設計的總體目標是實現對老年人用戶跌倒后的救助及時準確，對老年人、兒童、智障者用戶的遠程定位追蹤準確快捷。為保證以上總體目標的實現，需達到以下四個具體目標：第一，跌倒檢測算法最優化，既要使算法的準確性滿足要求，保證足夠低的誤報率和錯報率，又要使算法足夠簡潔，滿足實時性要求;第二，用戶位置的定位準確化，選擇合適的GIS算法，將由衛星定位模塊獲得的經緯度坐標位置，準確地匹配到電子地圖;第三，求救信息的發送可靠化，確保無線通信模塊準確地響應中央控制器MCU的指令，準確無誤地把求救信息發送給用戶的監護人，并將用戶的位置信息實時上傳到網絡數據庫。第四，用戶位置信息的遠程追蹤、查詢實時化，確保及時回復用戶監護人發出的用戶位置查詢請求，并保證可以通過訪問網絡數據庫查詢用戶位置的歷史記錄和進行實時追蹤。　　

　　系統硬件設計

　　系統硬件部分主要包括摔倒檢測、衛星定位和無線通信三個模塊。摔倒檢測模塊用于實時監測用戶身體傾角和加速度參數，衛星定位模塊用于實時監測用戶所處位置和行動速度參數，無線通信模塊用于發送求救短信、實時上傳用戶所處位置信息到網絡數據庫和接收用戶監護人的查詢請求。各模塊在MSP430F149單片機的控制下相互配合，實現系統的各種功能，系統硬件連接原理框圖如圖2所示[4~5]。基于GPS/BD-2和GSM/GPRS的戶外監護系統研究與實現