CN207199047U - 一种适于特殊人群的定位设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适于特殊人群的定位设备，包括：监护蓝牙模块，检测监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的监护单片机；交互信息于监护蓝牙模块的被监护蓝牙模块、GSM模块、GPS模块，检测被监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的被监护单片机，连接于被监护单片机的GPS定位模块，连接于被监护单片机并以字符串格式向绑定手机发送被监控终端的位置信息的GSM通信模块。本实用新型提供一种适于特殊人群的定位设备，监护人与被监护人各持一个终端，在监护人与被监护人距离超过预设安全距离之后，监护人终端发出报警信号，被监护人端启动GPS定位并通过GSM通信模块将定位信息发送到监护人的手机端，方便找回被监护人。

Description

一种适于特殊人群的定位设备

技术领域

本实用新型涉及一种定位系统，属于安全技术防范领域，尤其涉及距离检测和GPS定位技术领域。

背景技术

目前，中国已经进入老龄化社会。据统计，65岁以上的老年人有10％存在智力障碍，其中1/2可发生老年痴呆。随着老龄化社会的到来，老人走失已成为一个越来越严重的社会问题。另外，幼龄儿童走失问题也屡见不止，依照各平台的统计数字，中国每年的失踪儿童不完全统计大约有22万人，这些人中能够找回的比例大概只占到0.2％。市场需要一种能够适用于特殊人群的定位设备，本实用新型解决这样的问题。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种适于特殊人群的定位设备，监护人与被监护人各持一个终端，在监护人与被监护人距离超过预设安全距离之后，监护人终端发出报警信号，被监护人端启动GPS定位并通过 GSM通信模块将定位信息发送到监护人的手机端，方便找回被监护人。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种适于特殊人群的定位设备，包括：监护蓝牙模块，检测监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的监护单片机；交互信息于监护蓝牙模块的被监护蓝牙模块、GSM模块、GPS模块，检测被监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的被监护单片机，连接于被监护单片机的GPS定位模块，连接于被监护单片机并以字符串格式向绑定手机发送被监控终端的位置信息的 GSM通信模块。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，还包括：连接于监护单片机的报警模块和显示器。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，报警模块组成有：连接于监护单片机的控制口PA8的NPN三极管，连接于NPN三极管的蜂鸣器。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，显示器为LCD12864显示器。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，监护蓝牙模块和被监护蓝牙模块为 HC-05主从一体蓝牙模块。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，HC-05主从一体蓝牙模块自带 RESET电路。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，GPS模块为M-9339芯片。

前述的一种适于特殊人群的定位设备，GSM模块为SIM900A芯片。

本实用新型的有益之处在于：本实用新型提供一种适于特殊人群的定位设备，监护人与被监护人各持一个终端，监护终端与被监护终端间通过蓝牙连接。监护、被监护终端之间蓝牙通信是为了通过计算接收信号强度来测量两者间距离，当监护距离大于阈值时，监护终端启动报警器发出报警信号，被监护终端启动GPS模块对被监护人进行定位，并通过GSM模块定位数据发送到绑定手机端；该系统可以通过距离检测、定位和报警功能，能够有效安全监护及找回特殊弱势人群。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型单片机的一种实施例的系统电路图；

图3是本实用新型蓝牙模块的一种实施例的电路图；

图4是本实用新型蓝牙模块的一种实施例的显示电路；

图5是本实用新型报警器的一种实施例的电路图；

图6是本实用新型GPS模块的一种实施例的电路图；

图7是本实用新型GSM模块的一种实施例的SIM卡电路图；

图8是本实用新型GSM模块的一种实施例的供电电路图；

图9是本实用新型的一种实施例的主程序流程图；

图10是本实用新型的一种实施例的GSM和GPS程序流程框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

一种适于特殊人群的定位设备，包括：监护蓝牙模块，检测监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的监护单片机；交互信息于监护蓝牙模块的被监护蓝牙模块、GSM模块、GPS模块，检测被监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的被监护单片机，连接于被监护单片机的GPS定位模块，连接于被监护单片机并以字符串格式向绑定手机发送被监控终端的位置信息的 GSM通信模块。

一种适于特殊人群的定位设备，还包括：连接于监护单片机的报警模块和显示器。报警模块组成有：连接于监护单片机的控制口PA8的NPN三极管，连接于NPN三极管的电磁式5V有源蜂鸣器。通过监护单片机向对应的控制口 PA8写入“0”或者“1”，实现NPN三极管的导通与断开，从而完成对蜂鸣器的控制。显示器为LCD12864显示器；LCD12864中文汉字图形点阵液晶显示模块可显示汉字和图形，在水平方向显示128个点，在竖直方向显示64个点，通过向芯片写入数据和命令可以控制点的亮灭，从而达到显示字符、数字、汉字或者图形。内置8192个中文汉字(16*16点阵)、128个字符(8*16点阵)以及 64*256点阵显示RAM(GDRAM)。LCD12864显示电路如图4所示，LCD12864 显示模块的RS、RW、EN、PSB、RST口分别与监护单片机的PA2.6、PA2.5、 PA2.4、PA2.3、PA2.2相连，LCD12864显示模块的AD0～AD7口分别与监护单片机的PA1.1～PA1.8口相连。

监护蓝牙模块和被监护蓝牙模块为HC-05主从一体蓝牙模块。主从一体蓝牙模块即该模块可作为发送模块也可作为接收模块。蓝牙模块的输入电压为 3.6V--6V,禁止超过7V，未配对时,电流约30mA，因LED灯闪烁,电流处于变化状态；配对成功后,电流大约10mA。因此，系统中单片机的输出3.3V电压即可供蓝牙模块使用。HC-05模块具有两种工作模式：命令响应工作和自动连接工作模式，该模块带有连接状态指示灯,在LED快速闪动的时候，即表示没有蓝牙连接；在LED灯慢速闪动时，即表示进入AT命令模式。HC-05蓝牙模块电路如图3所示，第一和被监护蓝牙模块的VCC、GND、TXD、RXD端口分别与第一和被监护单片机VCC、GND、PA10、PA9相连，PIO8连接指示灯，用来展示模块的工作情况，在系统上电后亮灭，不同的工作模式亮灭的时间间隙不同。该HC-05模块已自带RESET电路，模块上电后即主动完成RESET。

GPS模块为M-9339芯片，M-9339芯片是一种根据低耗电GPS解决方案设计的超小型GPS引擎模块。它支持SBAS/QZSS，有66个搜寻频道和22个独立追踪频道，对于导航应用提供-165dBm的绝佳灵敏度和快速的第一次定位时间，并通过与单片机相连发送定位信息至单片机。通过实际测试，该模块对于陌生区域能在半分钟之内完成定位，同一地点第二次定位只需要5秒钟的时间。GPS 电路如图6所示，R_GPS和T_GPS分别连接被监护单片机的PA3和PA2。

GSM模块为SIM900A芯片；GSM模块采用上海展讯通信有限公司的 SIM900A芯片，工作电压为+3.2-4.2V，标准工作电压为3.6V。SIM900A芯片可以低功耗实现收发短信，与计算机之间通过AT指令进行数据通信，需要设置发送短消息模式为Text格式。SIM900A芯片通过100引脚接口的ZIF转接器，完成电源连接，同时完成指令与数据信息、语音信号与操控信号等重要通信数据信息的双向传送。采用GSM通信模块以等时间间隔发送方式，将GPS的定位信息发送到单片机被监护终端(即被监护人端)。GSM模块的SIM卡和供电电路分别如图7和图8所示，GSM模块TXD、RXD和EN口分别与被监护单片机的PB11、PB10和PA4.0口相连。

监护单片机和被监护单片机都是采用含有512K闪存存储容量的 STM32F103单片机，可以存放程序和数据。该单片机的重要特点是有3个串口通信数据口，可以系统对单片机串口的需求。STM32F103单片机最小系统电路图如图2所示。

需要说明的是本实用新型采用的距离检测方法是现有技术，例如，论文“基于信号强度的WIFI室内定位算法研究及系统实现_岳丽娜”第17页式(2-9就有描述，本实用新型重点保护的是各个零部件和各个零部件的连接关系。本设备的距离检测方法具体过程如下:

通过蓝牙接收信号强度参数值(RSSI)测距法，可实现对两终端间距离的测量。RSSI测距技术因使用方便、能量消耗较低能诸多特点，在实际试验中得到了广泛的应用。RSSI参数随着通信距离的变化而变化，通常节点间距离越远， RSSI值随之越低。在已知发射功率的情况下，在接收点处测量接受功率，通过计算无线电波的能量传播损耗，计算出距离。

具体计算公式如下：

d＝10^{((abs(RSSI)-A)/(10*n))} (1)

其中，d为计算所得距离、RSSI为接收信号强度、A为发射端和接收端距离为1m时对应的信号强度(常量)、n为环境衰减因子。

由于各次试验的系统条件不同，因此每台发射源与接收源(蓝牙设备)所配备的参数值都有些差异。因此，公式里的每项参数都应由实际试验校准获得。本设计对于测距要求并非极高，因此为简化系统，可是用经验值，将A参数赋值59，n赋值20。

本设备的系统工作模式针对不同的监护对象将系统工作分为两种模式：

一、幼童监护模式。将被监护终端安放于幼童身上，监护终端放置在监护人身上，设定监护距离的阈值为10m。当幼童的活动距离大于阈值时，监护终端启动报警装置提醒幼童监护人保持和幼童的距离。被监护终端在检测到距离监护终端距离大于阈值时，且距离大于阈值的状态保持时间超过10秒后，启动 GPS定位并通过GSM通信模块以1分钟的时间间隔持续地向绑定手机发送定位信息。幼童监护模式可以有效地避免幼童离监护人较远而发生意外，也便于幼童在意外走失的情况下便于及时找回。

二、失智老人监护模式。将被监护终端安放于失智老人身上，监护终端放置在监护人身上或家里。当被监护老人距离监护终端距离变化时，监护终端通过检测接收蓝牙信号的强度实时地计算和显示蓝牙通信距离，当蓝牙通信距离较远时(蓝牙有效通讯距离大约在80～100m)，蓝牙通信中断后，则监护终端启动报警，并且被监护终端在蓝牙通信中断10分钟后启动GPS定位，并通过 GSM通信模块以1分钟的时间间隔持续地向绑定手机发送定位信息。失智老人模式可以有效地避免失智老人离监护人或家较远而发生意外，也便于失智老人在意外走失的情况下便于及时找回。

以上两种模式为本设计所具备的两种工作模式，该两种工作模式在一定程度上可以避免智力发育不完全的幼童或年纪较大的失智老人走失，即便走失，也能在较大程度上帮助监护人迅速找回丢失的被监护人。

主程序流程具体为：当系统开始工作时，芯片与各模块完成初始化，并登陆 GSM网络。在未触发报警情况下修改参数，即选择工作模式为模式一或模式二。当选定工作模式后，系统开始不断查询指令，根据蓝牙模块间信号连接强度计算出当前距离，当实际当前距离超过预设安全距离之后触发报警信号，相应地，监护终端启动报警器报警，被监护终端获取定位数据，并且将定位数据信息通过GSM网络发送到手机端，同时将定位数据信息通过蓝牙发送到监护终端，监护终端通过LCD12864显示出实时定位信息。系统主程序流程图如图9所示。

GPS和GSM工作流程具体为：当系统启动时，GPS/GSM模块相应进行初始化。当系统未使用定位系统(即实际距离未超过预设安全距离，未触发报警信号)时，该系统进入低功耗模式。一旦启用定位系统，相应模块完成初始化，并接收到系统的接收位置请求，同时开始检查接收情况，GSM模块调出发送请求的号码。调取号码成功后，系统开始读取GPS信息，成功调试并读取到GPS 的信息内容后，GSM模块编制回复短消息内容，将位置信息发送到接收信息号码上，定位信息完成一次读取发送。如此循环，不断实时更新位置信息并汇报位置信息。GSM和GPS程序流程如图10所示。

本实用新型提供一种适于特殊人群的定位设备，监护人与被监护人各持一个终端，监护终端与被监护终端间通过蓝牙连接。监护、被监护终端之间蓝牙通信是为了通过计算接收信号强度来测量两者间距离，当监护距离大于阈值时，监护终端启动报警器发出报警信号，被监护终端启动GPS模块对被监护人进行定位，并通过GSM模块定位数据发送到绑定手机端；该系统可以通过距离检测、定位和报警功能，能够有效安全监护及找回特殊弱势人群。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，包括：监护蓝牙模块，检测监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的监护单片机；交互信息于监护蓝牙模块的被监护蓝牙模块、GSM模块、GPS模块，检测被监护蓝牙模块的信号衰减量计算两终端之间距离的被监护单片机，连接于上述被监护单片机的GPS定位模块，连接于上述被监护单片机并以字符串格式向绑定手机发送被监控终端的位置信息的GSM通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，还包括：连接于上述监护单片机的报警模块和显示器。

3.根据权利要求2所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述报警模块组成有：连接于上述监护单片机的控制口PA8的NPN 三极管，连接于上述NPN 三极管的蜂鸣器。

4.根据权利要求2所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述显示器为LCD12864显示器。

5.根据权利要求1所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述监护蓝牙模块和被监护蓝牙模块为HC-05主从一体蓝牙模块。

6.根据权利要求5所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述HC-05主从一体蓝牙模块自带RESET电路。

7.根据权利要求1所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述GPS模块为M-9339芯片。

8.根据权利要求1所述的一种适于特殊人群的定位设备，其特征在于，上述GSM模块为SIM900A芯片。