基于Android的多功能老人智能鞋系统

李雅红　魏卿　张文浩

摘要：老人出行安全越来越受到人们的重视，所以为了老人出行的安全考虑，本课题研究了一款智能鞋，可以实时定位老人的位置信息。项目是将一个定位系统集成在老人鞋后跟底部分，通过定位系统与服务器端交互，实时传输老人出行信息，实现移动客户端对老人出行进行跟踪和监护。本文对系统的功能设计、系统结构设计、技术路线与关键问题进行了深入的研究。在功能设计方面，对如何感知老人定位信息，老人出行数据的传输、处理以及实时定位显示、电子围栏报警的功能进行了设计；在结构设计方面，构建了老人出行信息采集、数据传输、数据处理和服务器交互以及实时定位、智能围栏，形成了完整的系统开发结构。

关键词：智能老人鞋：实时定位：智能围栏

0引言

近年来，面对生活中老人走失状况的时常发生，人们更加注重老年人行踪。现在的常规方案是让老年人携带通信工具来获取老人的行踪。比较普遍的是手机，但是年迈的老年人会经常忘记带手机或者无法有效使用时下的先进智能手机，因而难以达到监护老年人的目的。

对于老年人来说，鞋子是出门必备品，将定位系统安插鞋底部分，通过ARM采集GPS定位信息，将获得的GPS定位信息通过SIM模块发送到远程服务器。远程服务器对采集到的数据进行解析，并将解析后的数据传递给PC端和Android端进行展示。

项目开发基于Android平台，使用GPs定位系统。通过智能鞋鞋子中GPs模块采集老人出行信息，利用SIM中TCP通信模块将定位信息发送给服务端，服务端对出行信息提供设计处理。而后再基于移动互联网络，将处理后的出行信息发送到手机移动客户端，从而实现移动客户端对老人出行的全程智能跟踪与监护。

1系统分析与总体设计

系统基于GPS和SIM模块，具体可将老人出行信息通过GPS定位，并利用SIM模块传送到Web服务器上，而后则基于Socket通信技术再将定位信息重点存储到数据库中。系统Web服务器采用PHP技术访问数据库表中定位信息，经过数据处理后，采用JsON格式以XML文件传给手机端。

1.1系统结构

通过老人鞋子底部的GPS和SIM芯片模块，将老人定位信息的数据传输和数据的交互，利用手机移动端研发掌控老人出行的跟踪与监护，从而基于移动端真正实现随时随地对老人的实时监护。系统结构如图1所示。

该定位系统由控制端Arm9、数据采集端GBLOX GPS和数据传输端SIM900集结构成，GPS通过卫星采集当前地理信息并将采集的数据发送到控制端，控制端接收数据后，会对数据进行编码，然后将数据发送给数据传输端，数据传输端将数据通过GPRS网络发送给远程服务器。远程服务器对采集到的数据引入逻辑解析后，再将数据保存在数据库中，供网络地图终端的调取使用。Android程序运行时，将会去请求远程服务器获取当前绑定设备的定位信息，远程服务器会将数据从数据库中读取出来，转发给Android端。

1.2系统功能模块

系统功能主要分为5个模块，系统功能结构如图2所示。这里，将针对每一部分给出功能设计论述。

1）GPS定位。定位模塊主要以一定的频率不断自动接收鞋子的位置信息。系统采用ARM9作为控制端，系统上电后，首先初始化软硬件环境，配置串口寄存器，检测外部模块是否正常工作，如果一切正常，会向GPRS模块发送开始采集的指令。GPRS采集到定位信息后，即会将采集到的数据回显给串口，此时将会触发串口中断，控制端调用中断服务子程序，将采集到的数据进行处理，用MINl2440开发板的串口发送GPS指令来协同定位信息的获取与解析。

2）对定位信息的远程发送。MINl2440开发板通过串口与SIM模块进行通信，向SIM模块发送AT指令集获取SIM卡的IEMI，通过使用SIM模块的TCP通信将获得的GPS定位信息和IEMI按照事先规定的格式以数据包的形式发送给远程服务器。

3）服务器交互。服务器利用PHP技术和MySQL数据库相连进行数据存储。服务器每隔一定时间即自动获取GPS采集设备的信息，将解析的数据存在指定数据表里。XML或JSON文件的解析和创建服务器端对得到的经纬度研发设定JSON形式的文件封装生成相应的文件，发送给手机客户端（Android），在Android端对服务器发来的JSON或XML格式的文件进行解析，获取服务器传来的经纬度显示当地位置。

4）实时定位。在Android端主要使用了一个浏览器控件来显示定位地图。通过运用Baidu地图配置提供的API来进行移动端的开发。通过已知的经纬度信息，使用BMAP给出的定位方法，获得经纬度的地理编址和地图的定位显示。

5）智能围栏。通过MAP地图来规划寻找路线，在手机上精准显示老人的位置并且利用手机的导航功能，以老人的地点为目的地，自动选择最快捷的方式以找到老人。同时支持在湖泊、银行设置警戒区防止老人受到不必要的人身伤害和财产的侵害。

1.3系统主要解决问题

系统开发主要解决3部分问题，包括GPS信号的接收发送、服务器与采集端、手机端通信、手机移动端显示。具体内容如下。

1）GPS信号处理。用MINl2440开发板的串口发送GPS指令来进行定位信息的获取与解析。MINl2440开发板通过串口与SIM模块直接通信，并向SIM模块发送AT指令集获取SIM卡的IEMI，通过使用SIM模块的TCP通信将获得的GPS定位信息和IEMI按照事先规定的格式以数据包的形式发送给远程服务器。

2）服务器与采集端、手机端通信。服务器利用PHP技术和MySQL数据库相连进行数据存储。服务器每隔一定时间来获取GPS采集设备的信息，将解析的数据存在相应的数据表里，以备日后查询。XML或JSON文件的解析和创建服务器端对得到的经纬度定义选取JSON形式的文件封装生成相应的文件，并发送给手机客户端（Android），在Android端对服务器发来的JSON或XML格式的文件进行解析，获取服务器传来的经纬度，进而显示当时位置。

3）手机移动端显示处理。在Android端的界面重点使用了一个WebView用来显示定位地图。在Java文件中主要运用了Baidu地图内设提供的API来进行移动端的开发。使用LocationManager和location实现基本的定位功能。使用Handler类实现消息的传递，以及LatLng（）实现地图的定位，在此过程中还一并运用了线程的知识以及ISON解析数据。通过一个已知的经纬度信息，同时结合BMAP提供的方法Geocoder中的getLocaton来设计形成基于经纬度的地理编址和地图的定位显示。以老人的地点为目的地，可以自动选择最快捷的方式以找到老人。

2通信功能设计与实现

GPS定位信息通过SIM模块发送到服务器，服务器则接收、处理、存储到数据表中，服务端PHP应用程序通过访问数据库表，进行处理实现与手机端数据通信。因此通信模块的的研究设计将具有至关重要的地位与作用。