一种可穿戴定位器的设计与实现

孙宪福

摘要 随着通信技术的不断发展，可穿戴定位产品日益渗透到我们的生活，用户可以通过手机APP对终端位置定位，并且可以设置电子围栏，查看行走的历史轨迹。针对可穿戴定位器，本文从系统设计、硬件设計和软件设计较全面的阐述其整体开发流程，对相关定位产品开发起到借鉴作用。

【关键词】MTK 定位器 GPS LBS Wi-Fi 可穿戴

目前定位技术主要分为两种，一种是基于GPS的卫星定位，一种是基于GMS网络的基站（LBS）的定位。前者定位精度高但室内、树荫、高楼下等无GPS信号或GPS信号弱的地方是无法定位的，具有很大局限性。而后者可以在收到GSM信号的地方都可以定位。随着Wi-Fi热点部署越来越多，Wi-Fi定位优势日益凸显出来，其定位速度快，功耗低，特别适合大城市楼群密集的定位场合，而GPS对这些场合非常敏感，容易产生定位漂移。本文设计的定位器是将三者定位方式结合起来，各取所长，相互补充，从而提高了定位的准确性，扩大了定位的范围，避免了因收不到GPS信号而无法定位的问题。

1 系统设计

本方案涉及的可穿戴定位器采用MTK6261D的平台作为基础，该平台自带GSM的基础功能，需要外挂GPS和Wi-Fi芯片，平台软件采用MTK指定的Nucleus多任务系统。其整体架构图如图1所示。

可穿戴定位器通过内部GPS、Wi-Fi、GSM天线接收相应的信号，解析出定位信息，然后将定位信息通过GPRS传输至远端服务器。手机APP通过服务器读取可穿戴定位器的定位信息后，将该点显示到手机地图上。

2 硬件设计

总体来说，硬件设计分为电源设计部分、射频设计部分及基带控制单元设计部分，具体内容如下：

2.1 供电电源设计

根据器件工作电压，采用3.7V电池直接进行供电，不需要额外电压转换芯片。电池正常工作范围在3.4V～4.2V。充电电路设计最高电压为4.2V。

2.2 天线设计

可穿戴定位器包含三款天线，分别为GSM天线、GPS天线和Wi-Fi天线。依据可穿戴定位器尺寸、使用环境的特点、性能及成本综合考虑，GSM天线使用FPC天线，GPS天线选择陶瓷有源天线。

2.3 基带单元设计

基带处理器选择MTK6261D处理器，内置FLASH，方便远程升级。基带电路设计为常规设计，处理器通过nc接口配置加速度传感器的工作参数，接收传感器件采集数据进行处理;处理器通过SD卡接口配置MT5931工作参数，接收周围Wi-Fi信号;处理器通过USART接口配置UBLOX-G7020KT芯片接收GPS信息。

3 软件设计

软件设计分为：调度层软件设计、任务层软件设计、解析层软件设计、驱动层软件设计。如图2所示。

3.1 调度层软件设计

由MTK公司提供成熟的内核调度算法，封闭源代码。

3.2 任务层软件设计

多任务设计，分别用于处理协议数据，GPS数据。

3.3 解析层软件设计

该层对由驱动层获取的数据或数据帧进行解析，并将解析结果返回到协议层进行数据分析及状态调度。同时对要发送数据进行组帧等操作。

3.4 驱动层软件设计

（1） Wi-Fi驱动模块功能，读取周围Wi-Fi热点信息，为Wi-Fi定位功能提供接口。

（2）电压检测驱动模块功能，检测电池电量状态。

（3） GPS驱动模块功能，控制GPS芯片开关，读取GPS芯片内GPS信息，为GPS定位功能提供接口。

（4） G-senser驱动模块功能，通过nc接口读取传感器的加速度信息，为记步功能提供接口。

4 功能验证

4.1 编译

Source Insight建立整个MTK软件工程，调试好驱动和添加完毕应用层代码，在ARM编译器使用make new编译整个代码工程，编译后生成二进制bin文件;

4.2 下载

打开MTK烧录工具Flash tool，选择“USBdownload”下载，导入生成的二进制文件，点击download下载，USB线一端插入PC，另一端插入定位器烧录口，持续大概15秒完成下载，下载完毕插入SIM卡。

4.3 写IMEI

下载完毕后，通过META工具导入合法的IMEI序列号，每个定位器设备都有不同的IMEI号，这些序列号需要事先录入定位服务器后台，设备请求服务器需要带IMEI参数。

4.4 开机验证

写入完IMEI后，长按定位器开机键，使之处于开机状态;打开手机定位APP，向后台请求绑定指定的IMEI，绑定完毕后，可以查看定位器的在线状态、位置状态、历史轨迹回放。