基于google的个人跟踪与看护装置原型Word文档格式.docx
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1结论………………………………..……..…………………18
2未来展望……………………………………………………18
四参考数据……..………………….………………….………19
摘要
为提升国人的生活质量及身心健康,近年来各县市政府均积极的普设自行车车道,以提供一个合适的健康休闲活动处所,此举使国人在自行车的骑乘比例上,迅速且不断的攀升。
同时,基于我国在全球信息产业的领先地位上,积极发展资通讯科技的应用,亦为我国所与推广之要向。
基于此,本计划提出一个结合GPS卫星定位系统之与GPRS无线传输之功能,研发一套自行车之行踪记录与实时通报系统,以利于自行车用户能记录所行经之路线,并透过与GoogleMap之结合,做行踪之查询与纪录。
此外,用户亦可透过GPRS模块,达到立即的数据传送,使家人或朋友可以在网络可达之处所,立即的查询自行车用户目前所在之位置,俾利于安全性及实用性之增强。
本计划所研制之装置,除可用于自行车使用者,亦可轻易的使用于病人或老人之实时追踪或行踪记录,提供一个方便且实用之平台,为未来之远距医疗,提供一个合适的工具。
一、系统架构与研究方法
1系统架构
本计划在自行车上装置了一套系统,结合了GPS定位与GPRS无线传输的功能。
GPS定位系统是将卫星讯号透过一个四对一多任务器将数据储存,GPRS无线传输则可透过基地台连接因特网将数据传回主机,并可实时监看,使其可记录行车路径,也可实时掌握使用者行踪,以确保使用者安全。
图1系统架构图
2硬件架构与流程图
本系统电源使用12V/1.2A电池,供给GPRS模块使用,电池经由电压转换,转成5V及3V电源供给微处理器及GPS使用,GPS接受讯号传送给多任务器,经由多任务器判断数据是否正确,再经由GPRS无线传输,将数据送回基地台,透过因特网将数据传送至主机。
如图2所示。
图2硬件架构图
2.1微处理器单元
本计划采用ATMEL公司所出产的AT89C52微控制器(MCU),AT89C52采用8051之核心所制成且具有以下之优点:
●内建可重复读写的8KBytes的程序内存(ROM),最大可外接至64KBytes。
●内建128Bytes的数据存储器(RAM),最大可外接至64KBytes。
●具有32个可控制的I/O接口,并将32个接口分成4组。
●具有3个16Bit计数器/定时器。
●具有8个中断源。
●具有全双工的串行传输通讯端口。
●低功耗以及省电。
除了上述优点之外还具有使用容易、方便取得、售价便宜等优势。
图3AT89C52内部方块图
2.2GPS单元
GPS采用Fastrax公司所生产的UP300模块,采用第三代SIRFstar芯片,拥有绝佳的定位能力、微弱信号抓取与自动追踪功能,可自动侦测使用内建天线或是外接天线,GPS数据格式采用NMEA标准格式,可透过UART接口传送数据给单芯片。
如图4所示。
图4GPS模块
2.3GPRS单元
GPRS采用弋扬科技的(EGD-01-1)模块,采用SIM300芯片,该模块能与单芯片透过UART接口沟通,并针对模块下达AT指令使其能够连上GPRS网络。
表1为连接GPRS网络所需的指令。
表1连接GPRS网络相关指令表
脚本
结束
字符
范例
回传
间隔
代表意义
AT+CSTT=APN
[0Dh]
AT+CSTT=”internet”[0Dh]
立刻
[0Dh][0Ah]OK[0Dh][0Ah]
已连上SIM卡
厂商系统
AT+CIICR
AT+CIICR[0Dh]
约1秒内
已连上GPRS网络
AT+CIFSR
AT+CIFSR[0Dh]
[0Dh][0Ah]{IP地址}[0Dh][0Ah]
已取得IP地址
AT+CIDSTART=”TCP”,
”远程主机IP地址”,”端口号”
”221.120.9.10”,”1234”[0Dh]
远程主机联机中
不一定
约5-10秒
[0Dh][0Ah][0Dh][0Ah]
CONNECTOK[0Dh][0Ah]
已联机
远程主机
AT+CIPSHUT
AT+CIPSHUT[0Dh]
[0Dh][0Ah]SHUTOK[0Dh][0Ah]
已中断GPRS
网络联机
AT+CIPCLOSE
AT+CIPCLOSE[0Dh]
[0Dh][0Ah]CLOSEOK[0Dh][0Ah]
已中断远程
主机联机
AT+CIPSEND
AT+CIPSEND[0Dh]
[0Dh][0Ah]>
[20h]
送讯准备完成
Message
[1Ah]
Message[1Ah]
约1秒
[0Dh][0Ah]SENDOK[0Dh][0Ah]
成功送出讯息
说 明
[]代表填入一个
ASCII字符
{IP地址}代表由GPRS网络给予的IP值,格式为xxx.xxx.xxx.xxx
所有送到EDS-01模块的字符或字符串,EDS-01模块会将这些字符或字符串重复输出一次
例如:
送出AT+CIICR[0Dh]指令,EDS-01模块会先响应AT+CIICR[0Dh],
再回应[0Dh][0Ah]OK[0Dh][0Ah]
2.4数据储存单元
MicroSD(MicroSecureDigital)记忆卡为一种闪存,其具有体积小、可重复写入、低功耗、大容量等特性,目前已广泛使用在多种电子器材如手机、数字相机、PDA…等,基于上述优点本系统选用MicroSD为储存装置。
数据储存模块采用Atmega328芯片所制成,属于开源码之模块,不仅可以自行修改韧体程序,也可以更新韧体,而控制指令也非常简单。
本计划选用之MicroSD模块可利用UART传输接口控制,其控制指令如下表:
表2MicroSD模块指令表
指令
功能
new
建立新档案
rm
删除档案
ls
查看目录
size
显示档案大小
md
建立子目录
cat
将16进制数据写入档案
read
读取档案内容
baud
更改鲍率
2.5数据选择单元
数据选择单元采用CD74HC4052EIC所完成,CD74HC4052EIC为两组连动的四对一多任务器,用途为切换GPS单元、GPRS单元、数据储存单元与单芯片之间的沟通路径。
2.6硬件成品
硬件电路如图4、5,图4为GPRS模块,该模块涵盖GSM900/1800/1900三频寛,支持数据(Data)、传真(Fax)、简讯(SMS)、语音(Voice)传输,并提供串行通讯端口可经由AT对模块进行控制,图5为GPS模块硬件电路,包含微处理器、
GPS模块、MicroSD卡、多任务器。
图5GPRS模块
图6硬件成品图
2.7硬件流程图
启动设备之后,设备将进行初始化,判断GPRS是否运作,若是GPRS运作中,撷取GPRS数据及GPS数据,判断GPS数据是否正确,若是正确,将GPS数据写入数据储存模块,判断GPRS是否连上因特网,若是,将GPRS数据传送回主机。
若GPRS非运作中,则直接抓取GPS数据存入数据储存模块,若GPS数据不正确,则一直撷取GPS数据直至正确为止,若GPRS无连接到因特网,则撷取GPS数据存入数据储存模块。
如图5所示。
图7硬件流程图
3软件接口与流程图
3.1软件接口
本系统使用VB软件设计一套dat转文件成kml,其接口与操作方法及功能如图6、图7、图8所示。
当MicroSD卡数据经计算机读取,开启VB程序主页面,点取任务栏上〝*.dat->
*.kml〞按钮,选取要进行转换的档案,确认档案路径,按下开始转换按钮,转换完毕之后,即可将档案传送至GoogleMaps观看路径。
若想要实时观看行经路径,在开启VB程序主页面时,等待GPRS模块的连入,便可随时将档案传送至GoogleMaps,以观看实时路径
图8软件主要接口图
图9档案转换接口图
图10确认档案转换接口
3.2软件流程图
启动程序,将程序初始化,判断GPRS是否联机,若是联机,判断资料是否传入,若有传入,判断此资料是否为第一笔,若是第一笔,建立一个新档案,将GPS数据写入,返回判断资料是否有传入。
若GPRS无联机,等待到GPRS联机。
若数据没有传入则等待数据传入,若非第一笔数据,则开启档案,将GPS数据写入,返回判断数据有无写入。
图11软件流程图
二、计划研究结果
1.硬件测试流程
●GPS模式
1.插入SD卡
2.接上主电源
3.按下GPS电源开关
4.黄灯闪烁,GPS模块接收卫星数据
5.等待黄灯恒亮,GPS模块定位成功
6.开始记录路径数据
7.结束记录路径数据
8.将SD数据取出,转换档案,放到GoogleMap观看路径
●GPS+GPRS模式
3.按下GPRS开关
4.绿灯闪烁,GPRS联机中
5.等待绿灯恒亮,GPRS联机完成
6.按下GPS电源开关
7.黄灯闪烁,GPS模块接收卫星数据
8.等待黄灯恒亮,GPS模块定位成功
9.开始记录路径数据
10.从计算机上面连上GoogleMap直接观看路径
11.结束记录路径数据
12.将SD数据取出,转换档案,放到GoogleMap观看路径
2软件测试流程
●档案转换
1.将SD卡插入计算机
2.开启VB程序主页面
3.点取任务栏上的〝*.dat->
*.kml〞按钮
4.选择要转换的档案
5.确认档案路径,按下开始转换按钮
6.转换完毕,将档案上传至GoogleMaps观看路径
●GPRS纪录路径
7.开启VB程序主页面
8.等待GPRS模块连入
9.随时将档案传送至Googlemaps观看路径
3系统实测
本系统经实际走访,记录由圣约翰科技大学出发,行经淡金路三段,登辉大道,进入淡水市区,直至淡水捷运站之路径,如图1图2所示,实际行经路径与在Googlemaps上所显示之路径完全相符,由此可知本系统可以准确有效的记录下用户的行车路线,由卫星空照图及传统丈量地图都可以撷取到正确的行车路径。
图1GoogleMap卫星空照图
图2GoogleMap传统丈量地图
三、结论与未来展望
1结论
本计划成功运用GPRS及GPS模块结合GoogleMap完成一套行踪记录装置并进行实测与分析。
本系统经实际在自行车上进行测试,将GPS及GPRS的数据数据传输至GoogleMap,测试结果,可以精确记录行车路线,印证了本系统实用性及可靠性。
2未来展望
本计划所研究的自行车行踪记录与实时通报系统之研制,经由各种实验数据证实,不论GPS卫星定位系统或GPRS无线传输系统皆可准确记录行车路径。
本计划对GPRS和GPS系统尚有可改善的空间,因此,对于未来的研究方向有几点建议:
1.可以运用在失智老人身上,加以预防老人走失。
2.本硬件装置体积还是略嫌过大,希望将来可以研发出携带方便的设备。
四、参考文献
1.ElliotsD.Kaplan,,”UnderstandingGPS:
PrinciplesandApplications”,ArtechHouse,1996
2.Leick,A.,GPSSatelliteSurveying,JohnWiley&
Sons,NewYork,2004
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11.苏仕杰、李瑞卿、李勇霖「结合GoogleMaps与GPS之定位系统制作」铭传大学计算机与通讯工程学系。
12.洪瑞堂「以GPS卫星反射讯号量测湿沙土表面粗糙度」,国立成功大学地球科学系硕士论文,中华民国97年6月。
13.蔡彰霖「交互式计算机游戏结合卫星定位系统之应用研究」,东海大学资讯工程与科学系硕士論文,中华民国98年1月。
14.洪伟峰、刘昭圣、关任辰「自行车社群出游互动」,长荣大学资讯工程学系项目实作成果报告,中华民国99年1月。
15.卓奕全「GPS/GSM整合应用于农用車辆行走轨迹远程监视系统之初步研究」,国立台湾大学生物产业机电工程学研究所硕士論文,中华民国94年。
16.萧保成「全球卫星定位系统硬件回路仿真」,国立台湾大学电机工程学研究所硕士論文,中华民国93年。
17.劉鶴笙「GSM/GPRS无线通信系统于地理位置监控之应用」,国立成功大学航空太空工程研究所硕士論文,中华民国91年。
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