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基于GPS和GPRS的智能手杖设计 　　摘 要：智能手杖由51单片机、SIM900模块、GPS接收模块、六轴传感器以及摄像头模块组成，可取出SD卡查看手杖内录像，为社会热点问题“扶不扶”提供视频证据。并且结合服务器与Andriod手机App实现远程定位、摔倒报警以及录像等功能，可远程查看使用手杖的老人位置并摔倒报警。系统设计方案合理，经测试该系统性能稳定可靠。 　　关键词：智能手杖；远程定位；GPS；GPRS；Android 　　中图分类号：TN96；TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）01-00-03 　　0 引 言 　　随着嵌入式技术的发展，智能设备已经普遍进入到人们的生活，很多人都拥有一到两件智能设备或更多，但针对老年人的设备却寥寥无几。目前通用的智能设备科技含量高，而老年人接受和适应新事物的能力?^差，对于一些智能设备并不能熟练操作，因此本文针对以上问题，设计了一款针对行动不便的老年人使用的智能手杖，该手杖无需复杂操作，只需在电源没电时及时充电即可。同时在手杖上集成了GPRS模块、GPS模块、角度传感器以及摄像头，家人可以实时查看老人的位置，在老人摔倒后及时通知，并针对社会上“扶不扶”的热门话题，特别增加了摄像功能为老人摔倒提供录像证据支持。 　　1 硬件设计 　　本设计硬件由一根普通手杖、电源模块、摄像模块、GPS模块、GSM模块和角度传感器模块构成。电源为其他模块提供能量，摄像模块为“扶不扶”提供证据，GPS模块接收定位信息，GSM模块发送定位信息和报警信息，角度传感器通过检测手杖的倾斜角度来判断老人是否摔倒。系统结构如图1所示。 　　系统通过CC3200 OURS开发板驱动角度传感器，数据经过处理判断，发出报警信号并传送给51主控芯片。GPS信号经过NEO数据处理模块，以串口方式传送至51主控芯片。51主控芯片接收到数据后，通过AT指令控制SIM模块向服务器上传地理位置和报警信号。摄像模块长时间开机，不间断录取周围环境音视频，保存8小时以内的摄像资料，内存耗尽后具有自动删除旧视频并保存新视频，必要时刻取下内存卡读取录制资料的功能。 　　1.1 SIM900模块 　　SIM900A是紧凑型、高可靠性的无线模块，采用SMT封装的双频GSM/GPRS模块解决方案，采用功能强大的处理器ARM9216EJ-S内核，能满足低成本、紧凑尺寸的开发要求。使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS 900/1 800 MHz功能的SIM900A以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。SIM900A不仅结构小巧、紧凑，还能满足M2M几乎所有的应用要求。可取出SD卡查看手杖内录像，为社会热点问题“扶不扶”提供视频证据。 　　1.2 GPS模块 　　GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到真实距离。 　　GPRMC数据详解： 　　$GPRMC，，，，，，，，，，，，*hh 　　 UTC时间，hhmmss（时分秒）格式，与北京时间相差8个小时，我们在使用时要在这个时间基础上加8个小时。 　　 定位状态，A为有效定位，V为无效定位。 　　 纬度ddmm.mmmm（度分）格式。 　　 纬度半球N（北半球）或S（南半球）。 　　 经度dddmm.mmmm（度分）格式。 　　 经度半球E（东经）或W（西经）。 　　1.3 六轴传感器 　　六轴模块采用高精度的陀螺加速度计MPU6050，通过处理器读取MPU6050的测量数据然后通过串口输出，避免自己开发MPU6050复杂的I2C协议。模块保留了MPU6050的I2C接口，以满足高级用户希望访问底层测量数据的需求。采用先进的数字滤波技术能有效降低测量噪声，提高测量精度。模块内部集成了姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出模块的当前姿态，姿态测量精度为0.01度，稳定性高。 　　加速度计算公式： 　　ax=（（AxH8）│AxL）÷32 768×16g 　　ay=（（AyH8）│AyL）÷32 768×16g 　　az=（（AzH8）│AzL）÷32 768×16g 　　在计算加速度时，g为重力加速度，可取9.8 m/s2。 　　角速度计算公式： 　　wx=（（wxH8）│wxL）÷32 768×2 000（/s） 　　wy=（（wyH8）│wyL）÷32 768×2 000（/s） 　　wz=（（wzH8）│wzL）÷32 768×2 000