基于Android的多功能老人智能鞋系統(tǒng)

李雅紅　魏卿　張文浩

摘要：老人出行安全越來越受到人們的重視，所以為了老人出行的安全考慮，本課題研究了一款智能鞋，可以實時定位老人的位置信息。項目是將一個定位系統(tǒng)集成在老人鞋后跟底部分，通過定位系統(tǒng)與服務(wù)器端交互，實時傳輸老人出行信息，實現(xiàn)移動客戶端對老人出行進行跟蹤和監(jiān)護。本文對系統(tǒng)的功能設(shè)計、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、技術(shù)路線與關(guān)鍵問題進行了深入的研究。在功能設(shè)計方面，對如何感知老人定位信息，老人出行數(shù)據(jù)的傳輸、處理以及實時定位顯示、電子圍欄報警的功能進行了設(shè)計；在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，構(gòu)建了老人出行信息采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和服務(wù)器交互以及實時定位、智能圍欄，形成了完整的系統(tǒng)開發(fā)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：智能老人鞋：實時定位：智能圍欄

0引言

近年來，面對生活中老人走失狀況的時常發(fā)生，人們更加注重老年人行蹤?，F(xiàn)在的常規(guī)方案是讓老年人攜帶通信工具來獲取老人的行蹤。比較普遍的是手機，但是年邁的老年人會經(jīng)常忘記帶手機或者無法有效使用時下的先進智能手機，因而難以達到監(jiān)護老年人的目的。

對于老年人來說，鞋子是出門必備品，將定位系統(tǒng)安插鞋底部分，通過ARM采集GPS定位信息，將獲得的GPS定位信息通過SIM模塊發(fā)送到遠程服務(wù)器。遠程服務(wù)器對采集到的數(shù)據(jù)進行解析，并將解析后的數(shù)據(jù)傳遞給PC端和Android端進行展示。

項目開發(fā)基于Android平臺，使用GPs定位系統(tǒng)。通過智能鞋鞋子中GPs模塊采集老人出行信息，利用SIM中TCP通信模塊將定位信息發(fā)送給服務(wù)端，服務(wù)端對出行信息提供設(shè)計處理。而后再基于移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，將處理后的出行信息發(fā)送到手機移動客戶端，從而實現(xiàn)移動客戶端對老人出行的全程智能跟蹤與監(jiān)護。

1系統(tǒng)分析與總體設(shè)計

系統(tǒng)基于GPS和SIM模塊，具體可將老人出行信息通過GPS定位，并利用SIM模塊傳送到Web服務(wù)器上，而后則基于Socket通信技術(shù)再將定位信息重點存儲到數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)Web服務(wù)器采用PHP技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫表中定位信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，采用JsON格式以XML文件傳給手機端。

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過老人鞋子底部的GPS和SIM芯片模塊，將老人定位信息的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)的交互，利用手機移動端研發(fā)掌控老人出行的跟蹤與監(jiān)護，從而基于移動端真正實現(xiàn)隨時隨地對老人的實時監(jiān)護。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該定位系統(tǒng)由控制端Arm9、數(shù)據(jù)采集端GBLOX GPS和數(shù)據(jù)傳輸端SIM900集結(jié)構(gòu)成，GPS通過衛(wèi)星采集當前地理信息并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制端，控制端接收數(shù)據(jù)后，會對數(shù)據(jù)進行編碼，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸端，數(shù)據(jù)傳輸端將數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠程服務(wù)器。遠程服務(wù)器對采集到的數(shù)據(jù)引入邏輯解析后，再將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，供網(wǎng)絡(luò)地圖終端的調(diào)取使用。Android程序運行時，將會去請求遠程服務(wù)器獲取當前綁定設(shè)備的定位信息，遠程服務(wù)器會將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀取出來，轉(zhuǎn)發(fā)給Android端。

1.2系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)功能主要分為5個模塊，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。這里，將針對每一部分給出功能設(shè)計論述。

1）GPS定位。定位模塊主要以一定的頻率不斷自動接收鞋子的位置信息。系統(tǒng)采用ARM9作為控制端，系統(tǒng)上電后，首先初始化軟硬件環(huán)境，配置串口寄存器，檢測外部模塊是否正常工作，如果一切正常，會向GPRS模塊發(fā)送開始采集的指令。GPRS采集到定位信息后，即會將采集到的數(shù)據(jù)回顯給串口，此時將會觸發(fā)串口中斷，控制端調(diào)用中斷服務(wù)子程序，將采集到的數(shù)據(jù)進行處理，用MINl2440開發(fā)板的串口發(fā)送GPS指令來協(xié)同定位信息的獲取與解析。

2）對定位信息的遠程發(fā)送。MINl2440開發(fā)板通過串口與SIM模塊進行通信，向SIM模塊發(fā)送AT指令集獲取SIM卡的IEMI，通過使用SIM模塊的TCP通信將獲得的GPS定位信息和IEMI按照事先規(guī)定的格式以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給遠程服務(wù)器。

3）服務(wù)器交互。服務(wù)器利用PHP技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫相連進行數(shù)據(jù)存儲。服務(wù)器每隔一定時間即自動獲取GPS采集設(shè)備的信息，將解析的數(shù)據(jù)存在指定數(shù)據(jù)表里。XML或JSON文件的解析和創(chuàng)建服務(wù)器端對得到的經(jīng)緯度研發(fā)設(shè)定JSON形式的文件封裝生成相應的文件，發(fā)送給手機客戶端（Android），在Android端對服務(wù)器發(fā)來的JSON或XML格式的文件進行解析，獲取服務(wù)器傳來的經(jīng)緯度顯示當?shù)匚恢谩?/p>

4）實時定位。在Android端主要使用了一個瀏覽器控件來顯示定位地圖。通過運用Baidu地圖配置提供的API來進行移動端的開發(fā)。通過已知的經(jīng)緯度信息，使用BMAP給出的定位方法，獲得經(jīng)緯度的地理編址和地圖的定位顯示。

5）智能圍欄。通過MAP地圖來規(guī)劃尋找路線，在手機上精準顯示老人的位置并且利用手機的導航功能，以老人的地點為目的地，自動選擇最快捷的方式以找到老人。同時支持在湖泊、銀行設(shè)置警戒區(qū)防止老人受到不必要的人身傷害和財產(chǎn)的侵害。

1.3系統(tǒng)主要解決問題

系統(tǒng)開發(fā)主要解決3部分問題，包括GPS信號的接收發(fā)送、服務(wù)器與采集端、手機端通信、手機移動端顯示。具體內(nèi)容如下。

1）GPS信號處理。用MINl2440開發(fā)板的串口發(fā)送GPS指令來進行定位信息的獲取與解析。MINl2440開發(fā)板通過串口與SIM模塊直接通信，并向SIM模塊發(fā)送AT指令集獲取SIM卡的IEMI，通過使用SIM模塊的TCP通信將獲得的GPS定位信息和IEMI按照事先規(guī)定的格式以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給遠程服務(wù)器。

2）服務(wù)器與采集端、手機端通信。服務(wù)器利用PHP技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫相連進行數(shù)據(jù)存儲。服務(wù)器每隔一定時間來獲取GPS采集設(shè)備的信息，將解析的數(shù)據(jù)存在相應的數(shù)據(jù)表里，以備日后查詢。XML或JSON文件的解析和創(chuàng)建服務(wù)器端對得到的經(jīng)緯度定義選取JSON形式的文件封裝生成相應的文件，并發(fā)送給手機客戶端（Android），在Android端對服務(wù)器發(fā)來的JSON或XML格式的文件進行解析，獲取服務(wù)器傳來的經(jīng)緯度，進而顯示當時位置。

3）手機移動端顯示處理。在Android端的界面重點使用了一個WebView用來顯示定位地圖。在Java文件中主要運用了Baidu地圖內(nèi)設(shè)提供的API來進行移動端的開發(fā)。使用LocationManager和location實現(xiàn)基本的定位功能。使用Handler類實現(xiàn)消息的傳遞，以及LatLng（）實現(xiàn)地圖的定位，在此過程中還一并運用了線程的知識以及ISON解析數(shù)據(jù)。通過一個已知的經(jīng)緯度信息，同時結(jié)合BMAP提供的方法Geocoder中的getLocaton來設(shè)計形成基于經(jīng)緯度的地理編址和地圖的定位顯示。以老人的地點為目的地，可以自動選擇最快捷的方式以找到老人。

2通信功能設(shè)計與實現(xiàn)

GPS定位信息通過SIM模塊發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器則接收、處理、存儲到數(shù)據(jù)表中，服務(wù)端PHP應用程序通過訪問數(shù)據(jù)庫表，進行處理實現(xiàn)與手機端數(shù)據(jù)通信。因此通信模塊的的研究設(shè)計將具有至關(guān)重要的地位與作用。