基于北斗定位系统的智能个人防护报警器设计方案

林吕明+武斌

摘要：基于北斗定位系统以及GSM芯片的收发短信功能，以手环等移动设备形式进行个人的智能防护，并通过特定按钮触发其紧急情况的报警功能，对指定号码以短信息等形式发送其所在地的相关位置信息，进行快速、精准地救援，从而达到对个人的保护，保障个人财产和人身安全。

关键词：北斗定位，个人防护，GSM

引言：近年来，城市化进程不断加快，公共安全问题日益突出。所以使遭遇紧急情况下的人员能够及时发出报警信息显得至关重要。当人们遇到紧急情况时，不一定能有机会拨打求救电话，所以这时候就需要有效且快速的方法来保障人身安全。目前我国正在实施北斗卫星导航系统的建设，2012年左右系统就已经具备亚太地区的定位导航和通信服务能力。2020年左右将建成覆盖全球的导航系统。北斗卫星导航具有精度高，卫星信号强，功能丰富，以及自主知识产权等特点，是导航应用发展的新趋势。

本文基于北斗定位系统，能够在人员紧急情况下对指定号码发送位置信息，拨通电话，并且提供实时录音功能。实现了对突发事件的实时应急响应，这是北斗导航系统在民用领域的创新，具有广阔的应用前景。

一、系统组成结构

本系统由发射端和系统接收终端两部分组成，发射端由北斗定位模块、录音模块和GSM模块三个部分组成，接收终端主要由移动端组成。北斗定位模块获取并给GSM模块提供人员的位置信息；录音模块存储语音内容；GSM模块向指定号码发送报警信息并拨打电话。

紧急报警按钮触发后北斗定位模块启动，将位置信息由GSM模块以短信形式发送给指定号码并拨打电话，同时开启录音功能。

二、系统具体模块设计

2.1单片机

单片机是单片微型计算机的简称，是典型的嵌入式微控制器，其在我们的日常生活中占据了重要的地位。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。但是51单片机在本文并不适用。

本设计中需要单片机与北斗定位模块以及GSM模块进行连接，要求单片机具有双串口功能；并且因为是移动设备为了避免频繁的充电单片机还需要低功耗的特点，这些要求传统的51单片机无法胜任。所以我们选用C8051F380单片机。C8051F380 相对于其他单片机C8051F380[44]具有以下突出特点：[1]

①兼容8051微控制器内核，执行速度快，其峰值执行速度可达 48MIP。

②r片内采用Silicon Labs二线（C2）开发接口，支持在系统、全速、非侵入式调试（不占用片内资源）。这种调试方式支持设置断点、单步运行、全速运行和停止命令。

③片上资源丰富，包括48个I/O引脚、4个通用的16位定时器/计数器、2个UARTS、4325字节RAM以及64KB字节的flash。

④拥有上电复位、电源监视、时钟丢失检测等功能。

⑤拥有48MHZ的高精度内部晶振，可工作在多种功耗模式下。

从以上特点可知，C8051F380拥有2个UARTS，可分别与北斗定位模块和GSM模块进行连接通信；

2.2北斗定位模块

北斗一号采用陈芳允院士提出的“双星定位”思想进行构建，系统由空间站和地面应用系统两大部分组成，系统组成如图 2.1所示。北斗一号采用的定位原理属于有源定位，需要通过地面站来联系定位导航卫星。而美国GPS则是无源定位的方式工作，有源定位与无源定位在定位精度、覆盖范围和传输延时等方面存在较大的差距。[2]

北斗二号采用无源定位的工作方式，可以说是中国的“GPS”，它的出现是为了解决北斗1号存在的缺点，提供更精确、更广泛、更安全的定位导航能力。所以本文选用（BD2）+GPS双系统定位的BD-126北斗定位模块。该模块支持北斗二号/GPS双模式定位，定位更加精准效率更高，运行更稳定。其对外输出信号为GGA语句、GSV语句、VTG语句。默认波特率设置是“9600，N，8，1”[3]。

2.3 GSM模块设计

2.3.1 GSM简介

GSM即为全球移动通信系统，本系统采用由TC35、串口电路和保护电路组成的GSM模块。TC35新版西门子工业GSM模块是一个既支持英文短信又支持中文短信息的工业级GSM模块，支持数据和语音两种格式的 SMS 短信发送形式，且格式的设置都可通过AT命令来实现，本系统只需要发送包含个人位置信息的中文短信息。

2.3.2 TC35模块功能介绍

TC35模块功能有：GSM基带处理器、GSM射频部分、电源ASIC（Application Specific Integrated Circuit）、Flash 。GSM基带处理器是整个模块的核心，它由一个C166 CPU和一个DSP处理器内核控制着模块内各种信号的传输、转换、放大等处理过程。GSM射频部分是一个单片收发器SMARTi，它由一个外差式接收器、上变频调制环路发送器（upconversion modulation loop transmitter）、一个射频锁相环路和一个全集成中频合成器4个功能块组成，共同完成对射频信号的接收和发送等处理。GSM 模块电流变化非常大，空闲时电流小于3.5mA，而在通话期间电流最大可达2.3A，这就对供电电路提出了较高的要求。GSM模块电源ASIC部分使用线性电压调节器把外部输入的电源电压Vbatt+进行稳压处理后供 GSM基带处理器和GSM射频部分使用，此外它还输出一个2.9V/70mA 的电压供模块外的其他电路使用。GSM射频部分的功率放大器对电源电压要求不高，所以直接使用外部的输入电压Vbatt+。Flash用来存储一些用户配置信息、电话本和其他信息。

2.3.3 TC35数据接口

TC35 的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，它符合ITU-TRS232 接口标准，它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bpS-115kbpS之间可选，硬件握手信號用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。通过这一接口可以用AT命令切换操作模式，可以使它处于语音、数据、短消息或传真模式。

2.3 警报触发按钮防误触功能的实现

警报触发按钮的触发需要特定的动作，需要对按钮进行三次及以上连续按下，并且连续按下的时间间隔不能超过0.5s，才能触发报警系统，有效防止误触情况的发生。

参考文献：

基于GPS定位数据的出行端点推断

期刊论文] 《吉林大学学报（工学版）》 ISTIC EI PKU -2016年3期肖光年隽志才高晶鑫XIAO Guang-nianJUANZhi-caiGAO Jing-xin

车载GPS导航系统中GPS定位与道路匹配方法研究 （被引用 70 次）

[期刊论文]《武汉测绘科技大学学报》 ISTIC EI PKU -2000年3期王密郭丙轩雷霆李德仁WANG MiGUOBingxuanLEITingLIDeren

作者简介：

林吕明（1996.01.21-）男，汉族，身份证号：350403199601210014，本科生，福建省龙岩市，研究方向：地理信息科学

武斌（1995.07.21）男，汉，身份证号：411481199507214533，本科生，河南省永城市，研究方向：地理信息科学endprint