羅超+劉楷赟+張震

摘要：近幾年中，GPS技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，擴(kuò)展到了人們生活的多個領(lǐng)域。特別是旅游業(yè)，人們可以通過全球定位系統(tǒng)實現(xiàn)導(dǎo)航和尋求救援等多種功能，攜式旅游安全定位卡成為一個較為熱門的研究方向。基于此，本文從旅游安全問題入手，首先分析了攜式旅游安全定位卡的需求，然后研究了攜式旅游安全定位卡的硬件與軟件設(shè)計，希望能夠借此給攜式旅游安全定位卡的設(shè)計完善提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：攜式旅游安全定位卡；軟件設(shè)計；硬件設(shè)計

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全球定位技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域愈發(fā)廣泛，正在由軍用產(chǎn)品向著民用產(chǎn)品的方向轉(zhuǎn)移。特別是產(chǎn)品技術(shù)的不斷完善與軟件的升級，定位的精度有了顯著的提高。在目前的科技水平下，定位卡的成本可以控制在50元以下，極大的提升了其便攜性。而且，隨著市場需求的變化，定位卡還可以與其他的產(chǎn)品結(jié)合起來，形成一種高度集成的個性化產(chǎn)品。從當(dāng)前的實際情況來看，全球定位技術(shù)、蜂窩移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)成為全球發(fā)展速度最快的三大信息產(chǎn)業(yè)，有著極為廣闊的前景。經(jīng)濟(jì)發(fā)展起來后，人們的生活水平有了顯著的提高，更多的人選擇旅游消費，其中還包括著戶外探險等運動。在旅游的過程中，由于不熟悉地域等原因，旅游者的個人安全得不到有效的保障?；诖?，將便攜式定位卡應(yīng)用在旅游中就有著一定可行性。

1 旅游安全問題

旅游安全問題是近幾年的熱點，因為隨著旅游人數(shù)的增加，出現(xiàn)的安全事故也逐年增加。從旅游整個過程的安全解決來看，主要包括事前的安全評估、旅游安全預(yù)警和旅游救援。而對于當(dāng)前的實際而言，最好的辦法就是縮短救援的時間和增強(qiáng)旅游者的自我救助能力?；诖?，如何快速的發(fā)出救援信號與定位就有著較大的作用，可以極大的縮短救援時間。特別是探險等戶外旅游的形式，缺乏必要的保護(hù)措施，也容易出現(xiàn)各種意外，增加了救援的難度，容易出現(xiàn)各類安全事故。在早些時候，有出現(xiàn)過定位裝置的應(yīng)用，但是由于費用較高和體積較大，旅游者大多數(shù)不會選擇這類定位裝置。在近幾年中，便攜式的定位卡出現(xiàn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)裝置的缺陷，應(yīng)用也愈發(fā)的廣泛。我國目前的全球定位技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，可以將誤差控制在10米之內(nèi)，再將之和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，就能實現(xiàn)導(dǎo)航和尋求救援等多種功能。

在近幾年中，市場上出現(xiàn)的旅游安全定位卡體積越來越小，而且功能也趨于多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互的過程，很多旅游安全定位卡更是實現(xiàn)了自身的獨立，能夠自主的接收與發(fā)送信息。目前的便攜式旅游安全定位卡能耗也較低，可以長時間的使用。但是，目前關(guān)于旅游安全定位卡的相關(guān)技術(shù)仍然存在可完善的方向，包括軟件設(shè)計與硬件設(shè)計都能夠進(jìn)一步的優(yōu)化，所以進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計分析就顯得尤為必要。

2 攜式旅游安全定位卡的需求分析

人們的消費需求更加多樣化，國家也鼓勵綠色消費與文化消費，所以國內(nèi)的旅游人數(shù)呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。在上文的分析中也提到了，旅游有一定的安全風(fēng)險，即使事先做了充足的準(zhǔn)備，仍然可能被突發(fā)情況?；诼糜蔚膶嶋H情況，在設(shè)計便攜式旅游安全定位卡時，應(yīng)該著重考慮以下幾個需求：

（1）具有識別性。便攜式旅游安全定位卡應(yīng)該有一定的識別性，最好每個人都附帶自己的個人信息，這樣能夠增加救援的精度，也方便后續(xù)的救援跟進(jìn)。目前，我國的電定位卡都沒有實現(xiàn)這一功能，一方面是因為行業(yè)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，另一方面則是由于缺乏政府的支持，涉及到了個人信息的保密。

（2）接受與閱讀信息。便攜式旅游安全定位卡應(yīng)具有接受與閱讀信息的功能，方便攜帶者通過該裝置收發(fā)信息，這對于救援而言也十分重要。所以，最好能在便攜式旅游安全定位卡增加信息輸入端與接收端，提升其功能的多樣化。

（3）信號的傳遞。便攜式旅游安全定位卡必須要把信息傳遞出去，這樣才能展開后續(xù)的救援活動。對于不同的射頻信號，都應(yīng)該能夠傳遞，讓便攜式旅游安全定位卡的適用性有一定提升。

基于上述的需求考慮，便攜式旅游安全定位卡在設(shè)計的時候，可以考慮以下零部件：

（1）電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽其實為持有者的身份信息，也被稱作射頻卡。電器標(biāo)簽在發(fā)射信息的時候會自帶特殊的電子編碼，如果采用規(guī)范的儲存形式，這些電子編碼就可以被接受者識別。如果旅游的過程中需要協(xié)助，發(fā)射求助信號之后，安全救援部門就能夠在第一時間確定求助人的身份，一方面可以減少虛假的安全救援求助，另一方面可以提高安全救援的精度。

（2）閱讀器。閱讀器是一種無線電的射頻收發(fā)設(shè)備，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入或者接受。隨著智能化需求的不斷增加，旅游安全定位卡的功能區(qū)域多樣化，旅游者可以通過定位卡實現(xiàn)信息的發(fā)送和接受。例如，當(dāng)某地發(fā)生暴雨、塌方等事故或者有了類似的預(yù)警信息后，官方可以統(tǒng)一的發(fā)送信息，處于該區(qū)域的旅游者，就可以通過安全定位卡接收到這類信息，提前做好預(yù)防措施，減少意外發(fā)生的可能。

（3）天線。為了實現(xiàn)信號的傳遞功能，需要用不同規(guī)格信號的天線，這樣才能讓信息更加完整的被傳遞。目前，基礎(chǔ)的無線電傳播要求具有聯(lián)系性、全天候、全球性和實時性的功能，同時還需要具備定位與導(dǎo)航等特性。在此基礎(chǔ)上，還要經(jīng)可能的讓定位裝置便攜。所以，天線也是重要的一環(huán)，需要實現(xiàn)在閱讀器和電子標(biāo)簽間傳遞無線點射頻信號的功能。

上述的幾點為便攜式旅游安全定位卡的基礎(chǔ)需求，當(dāng)然還可以進(jìn)行多樣化的設(shè)計，基于這一點，可以采取市場需求的調(diào)查分析，然后根據(jù)人們的需要來補(bǔ)充相應(yīng)的功能模塊。由于相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)趨于完善，所以在較小的空間內(nèi)能夠滿足更多的功能需求，這也是便攜式旅游安全定位卡的發(fā)展方向。

3 攜式旅游安全定位卡的硬件設(shè)計

根據(jù)攜式旅游安全定位卡的功能需求，在硬件設(shè)計的時候需要包括通訊模塊、信息輸入模塊、電源、指示燈、控制模塊和信息接收模塊等。這這些模塊的硬件設(shè)計中，可考慮以下幾點內(nèi)容：

（1）電磁干擾與能耗問題。對于攜式旅游安全定位卡而言，其內(nèi)部很容易存在電磁干擾的問題，因此電路必須合理的布局，在規(guī)定的尺寸內(nèi)實現(xiàn)功能的完善。另外，還要盡可能的降低攜式旅游安全定位卡內(nèi)部能耗，對于階段性工作的模塊，可以階段性的供電，這樣還可以從側(cè)面降低其內(nèi)部的電磁干擾，增強(qiáng)其護(hù)航能力。

（2）信息接收模塊。信息接收模塊主要是實現(xiàn)GPS的接收，目前瑞士的信息接收模塊能夠利用串口通信來實現(xiàn)百萬相關(guān)器的捕捉與追蹤，其精度可靠性較強(qiáng)。而且移動中的捕捉靈敏度也較強(qiáng)，可以抵抗電磁信號的干擾。所以，根據(jù)設(shè)計的需求，采用LEA-5S的伽利略GPS模塊，其外形十分緊湊，能耗也較低，20毫安的電流就能維持其正常的工作，可以長時間的續(xù)航。

（3）通訊模塊的設(shè)計。由于攜式旅游安全定位卡需要實現(xiàn)信息的收發(fā)，而且自身的體積與耗能都有限定，所以在多對比之后，選擇WAVECOM的Q2406B模塊。這種模塊不僅能夠支持雙頻，還可以設(shè)置休眠，當(dāng)不需要工作時，其能耗很低。而且，該模塊還增加二極管來防止靜電對部件損壞。為了配合該模塊，SIM卡選擇3.0V，能夠被模塊自動的檢測與識別。

（4）控制模塊的設(shè)計?？刂菩酒枰c通訊模塊相配套，而且還要滿足通訊的接收與處理，因此編程的復(fù)雜化程度需要盡可能的降低?；诖耍谠摫銛y式旅游安全定位卡中選用DS80C320作為主控制器的CPU處理單元，它的一個指令需要四個CLA來完成，運行的速度較快，而且性能也是其他處理芯片的幾倍以上。經(jīng)過相應(yīng)的系統(tǒng)性分析，該CPU能夠滿足整個系統(tǒng)的需求，并且在不常用的情況下屬于睡眠的狀態(tài)，所以能耗相對較低?？梢赃M(jìn)一步的延長整個安全卡的使用時間。對于的具體性能，可以根據(jù)軟件編程來實現(xiàn)相應(yīng)的控制。

上述的幾點為便攜式旅游安全定位卡的基礎(chǔ)硬件設(shè)計，采用這些模塊就可以實現(xiàn)整個安全定位卡的基礎(chǔ)功能。其他的功能模塊可以利用軟件在整個硬件上進(jìn)行拓展，實現(xiàn)起來并不復(fù)雜。需要注意的是，一定要考慮到硬件與軟件的兼容性，設(shè)計前期就要做好規(guī)劃，進(jìn)行整體的把控與可行性分析，這樣才能保證整個系統(tǒng)運行的順暢，給便攜式旅游安全定位卡的功能優(yōu)化提供可能。

4 攜式旅游安全定位卡的軟件設(shè)計

便攜式旅游安全定位卡的主要功能是接收和處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且利用模塊反饋給用戶中心用戶，執(zhí)行相關(guān)的服務(wù)命令。所以在整個軟件設(shè)計中，最關(guān)鍵的就是實現(xiàn)控制芯片與通訊模塊之間的信息交換，其附加功能就是用戶已整個安全卡之間的交互。因此，通信并不是周期性的，應(yīng)該采用中斷的方式來滿足整個系統(tǒng)的需求。在信息發(fā)送或者接收的過程中，其相應(yīng)的功能模塊要利用中斷程序來傳遞，具體的軟件設(shè)計方面如下。

4.1信息的接收

系統(tǒng)的信息接收需要通過串口和通訊模塊來實現(xiàn)，其中定位器用于系統(tǒng)定時時鐘，在整個串口1/2銜接口時，才會將波特率發(fā)生器使用。CPU在多數(shù)情況下處于睡眠的狀態(tài)，喚醒時開始正常的工作，因此在整個開機(jī)時首先要進(jìn)行通訊模塊的初始化，然后根據(jù)預(yù)先輸入的程序來運行模式，并且執(zhí)行或者發(fā)送位置信息。當(dāng)然發(fā)送位置信息是周期性的，接收到命令之后才會利用中斷的模式來為信息傳遞提供基礎(chǔ)。

4.2GPS協(xié)議

GPS模塊的主要功能就是根據(jù)相應(yīng)的GPS協(xié)議來運輸信息，其中輸出的信息通常采用ASCⅡ碼并且串口中斷。GPS信息也要判斷其開頭是否帶有特殊的格式信號，并且判斷能否接收該信息，在整個過程中格式十分重要，在其開始與末尾都有相應(yīng)的標(biāo)志，開始的標(biāo)志是識別整個信息的關(guān)鍵所在，而數(shù)據(jù)的末尾信息則是判斷是否完成信息接收的工作。在設(shè)計的過程中，一定要增強(qiáng)GPS協(xié)議的適用性，其開頭與結(jié)束的特殊編號必須要有規(guī)范性，確保能夠接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，這樣才能實現(xiàn)其基礎(chǔ)的功能。特別是對于旅游安全定位卡而言，地域性的差異很大，所以在編碼設(shè)計的過程中需要著重考慮信息傳遞的可接收性。

4.3GPRS命令協(xié)議

便攜式旅游安全定位卡的信息是通過GSM模塊進(jìn)行收發(fā)的，所以程序的串口命令也是相應(yīng)AT指令。在整個系統(tǒng)運行的過程中，要監(jiān)聽相應(yīng)的短信命令形式，并且根據(jù)這些命令來實現(xiàn)相應(yīng)的操作，這是實現(xiàn)人機(jī)交互的關(guān)鍵所在。對于這一點，我國目前的軟件已經(jīng)較為成熟，可以通過相應(yīng)的程序指令來輸出或者接收信號。當(dāng)然，改程序可以進(jìn)行個性化的設(shè)計，根據(jù)功能的需求，設(shè)定指令監(jiān)聽，滿足客戶的多樣化要求。

4.4特殊信息編碼

在上文的分析中提到了，便攜式旅游安全定位卡最好能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的個人信息識別，當(dāng)用戶傳遞相應(yīng)的救援信息時，接收方能夠快速地辨別出用戶的身份，這可以作為電子標(biāo)簽來使用?；谶@一點，在進(jìn)行軟件設(shè)計的時候可以采用特殊的電子編碼，利用規(guī)范化的儲存形式來發(fā)送求助信號，這類編，一般需要進(jìn)行相應(yīng)的備案，這樣在接收后才能被快速的識別。相對而言，這一功能的技術(shù)實現(xiàn)并不復(fù)雜，但是需要政府部門，來進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范，因為這涉及到了個人信息的保密性，目前我國在這方面做得還不夠好，需要在后續(xù)的發(fā)展中不斷完善。

5 結(jié)語

在近幾年中，我國的居民生活水平有了顯著的提高，人們花費了更多的資金在旅游上，但是由于旅游的特殊性質(zhì)，很容易出現(xiàn)各類安全問題。基于此，與旅游相關(guān)的安全管理，就顯得十分重要。在科技日益發(fā)達(dá)的今天，人們發(fā)明了旅游安全定位卡來給游客提供更多的便利，該定位卡能夠?qū)崟r定位用戶的位置，并且可以傳遞相應(yīng)的信號，滿足游客的多樣化需求。本文針對當(dāng)前旅游安全問題與便攜式旅游安全定位卡的需求，重點分析了在設(shè)計便攜式旅游安全定位卡時的硬件與軟件內(nèi)容，希望能夠借此給相關(guān)的研究提供一定的參考意見，推動旅游安全定位卡的發(fā)展。

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作者簡介：

羅超（1997.02-），男，漢族，山東青島人，主要從事通信工程研究.

劉楷赟（1997.03-），男，漢族，山東青島人，主要從事通信工程研究.

張震（1997.01-），男，漢族，山東濟(jì)南人，主要從事通信工程研究.