位置实时寻踪的防走丢胸牌设计

李佳潞

【摘 要】近些年来，儿童、老人走丢的情况在社会上屡见不鲜，而伴随着科技的发展，智能科技已经深入到千家万户，将智能科技与传统穿戴设备相结合，出现了智能可穿戴设备，它具有一定的放走丢功能。但是已有的可穿戴设备还存在一定的缺点和局限。本文针对学生群体尤其是中小学生群体和老人，设计了一款具有位置实时寻踪功能的防走丢胸牌，它可以获取用户位置以及移动轨迹，并根据用户的移动轨迹来判断是否发生了意外并设有自动报警功能，可以有效的减少意外的发生。

【关键词】防走丢；实时寻踪；智能；电子胸牌

中图分类号： TP212.11 文献标识码： A 文章编号： 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

近年来，社会上频繁发生学生出现意外的事件，儿童、老人走丢的也屡见不鲜，同时，学校、家长对于学生放学途中的管理也愈加重视，这就需要对学生的位置和运动轨迹进行监控。市面上有种类繁多的智能手表，它们大多数都可以支持定位与追踪功能，但大多数的智能手表只能支持对区域的出入提醒，虽然可以进行轨迹记录，但是轨迹需要手动进行查看，更无法做到智能的实时判断与异常报警提醒。针对这一点，本文利用路径信息与位置实时寻踪，对用户的位置异常进行区分与判断，设计了一款具有放走丢功能的电子胸牌，本电子胸牌可以实现对位置信息的获取，实時位置和路径信息的获取、判断与自动报警提醒，可以用于对学生的上学放学的监控，保证安全，也可以用于儿童和老人，防止走丢事件发生。

1 功能设计与实现

1.1 功能设计

总体功能设计框图如图1所示。首先通过利用GPS/北斗系统等技术对使用者进行定位，确定位置信息，然后通过对位置移动的检测、记录从而形成路径信息，对路径信息进行实时监控，通过加速度传感器可以预估使用者的速度，联网获取天气信息，同时可以设置安全区域，对安全区域的出入进行提醒，最终实现实时监控与异常报警。

对路径信息的实时监控可以分为以下几个步骤：

（1）正常路径信息的获取与记录：通过GPS/北斗系统可以对用户进行定位，通过对位置移动的检测和记录可以形成路径。通过调用地图功能，用户可以手动设置多条常用路径以及安全区域，除此之外软件也可以通过学习，自动记忆用户常走的线路。

（2）异常路径信息的识别：获取正常路径信息后，在用户的使用过程中，进出安全区域会进行提示。对路径信息的移动方向进行监控，如果用户的路径方向和正常路径方向有很大的不同且移动轨迹达到一定的距离，此时判定路径信息异常，就会进行异常报警。此外，通过加速度传感器可以实时判断用户的速度，通过联网获取天气信息，如果用户速度过快或者长时间停留在某一点，结合天气信息进行判断是否路径信息异常，进行报警。

（3）异常报警：判断为位置异常时，会首先通过手机APP和短信对联系人进行通知，由联系人进行实际情况的确认，最后根据实际情况由家长决定是否报警。

1.2 辅助功能设计

除了位置获取和实时寻踪的功能以外，本文还设计如下的辅助功能：

（1）信息显示功能。通过一块显示屏，可以进行时间信息的显示，除此之外，联系人还可以通过蓝牙绑定手机APP，设置待办事项、备忘录等，内容同样通过显示屏进行显示和提醒。

（2）通讯功能。通过手机端APP和胸牌内置的软件，利用语音外放、麦克风可以进行语音消息的接收与发送，完成通讯。endprint

（3）監测功能。通过内置的运动传感器、生物传感器等传感器的组合，完成运动计步、心率体温探测等监测功能。

1.3 电源设计

对于目前的智能可穿戴产品，续航能力是一大问题。由于尺寸受限以及功能较多，电池的容量较小，加之要实现的功能较多，因此待机时间都比较短，这会对用户造成极大的不便[2]。

本设计采用可充电电池和光伏充电结合的办法来解决这个问题。在胸牌表面安装一块小型的太阳能电池板，当用户身处户外时，太阳能电池板接受到太阳光照，通过DC/DC电路就会自动进行电池的充电，从而增加电池的续航时间。

1.4 软件设计

利用基于GPS/北斗系统的定位技术，通过GPS/北斗系统定位功能，综合多颗卫星数据即可得出所在位置的信息，记录不同时间下多组的位置信息可以形成路径信息，把用户的坐标信息和路径信息，采用4G协议发送到服务器端进行数据分析[3]，并把数据实时更新在配套开发的手机APP上。

软件设计原理：GPS/北斗系统定位—位置信息路径信息—4G发送—服务器分析—数据更新

1.5 硬件设计

根据设计的功能不同，采取不同的芯片进行实现。本设计的芯片可以分为主控芯片和辅助芯片。

主控芯片以是否具备无线通信功能可以分为两类。本设计采用的是带有无线通信功能的芯片，类似于拥有无线通信设备的智能手机，使用AP+基带或者SoC芯片[4]解决方案。

辅助芯片。辅助芯片包括GPS、低功耗蓝牙、WIFI芯片和基带射频芯片等。这些辅助芯片可以按照不同人群和应用场景的需要以及其他辅助功能，采取多种组合方式。

1.6 传感器设计

传感器设计包括运动传感器、生物传感器、压力传感器和磁力传感器等的设计。

运动传感器是测量运动的传感器，由陀螺仪、加速度传感器等组成。可以记录佩戴者的步数，速度等重要信息。生物传感器是测量生物体征的传感器，由心电传感器、体温传感器等组成。可以检测佩戴者的健康状况，实现危险预警，避免意外发生。压力传感器和磁力传感器等其他传感器根据其他设计的功能不同进行适当的组合。

1.7 外观及材料设计

在材料方面，选用硅胶材料进行制作，硅胶材料柔软性较好，可以减轻外部伤害对内部元器件的损坏，同时佩戴也比较舒适。本胸牌外观如图2所示，胸牌的正面由触摸主屏幕，电源开关，太阳能电池板，语音外放孔等组成，通过触摸主屏幕和语音外放孔可以完成一定的人机交互；背面则由心率体温探测装置，佩戴夹组成，主要完成固定和检测的作用。

2 结语

本文从功能设计、软硬件设计、传感器设计和外观设计等多方面对本电子胸牌的技术方案进行了设计。本文所设计的位置实时寻踪的防走丢胸牌，外观设计美观，便于佩戴，具有位置获取、记录与实时寻踪，异常路径信息的识别与自动报警功能，同时，利用其内置运动传感器、生物传感器等辅助传感器，可以检测佩戴者的运动情况和健康状况，除此之外还具有一系列辅助功能。本设计适用于学生及老人等群体，具有防走丢与突发情况预警的作用。

【参考文献】

[1]赵均辉，杨丽，钟飞，等.浅析智能手表的发展[J].科技与创新，2017（22）：7-9.

[2]钟意.可穿戴智能设备的发展现状与前景展望[J].电子技术与软件工程，2017（01）：96.endprint