基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置。該發(fā)明以目前已有傳感器技術(shù)與定位技術(shù)為基礎(chǔ)，以當(dāng)前最流行的Android系統(tǒng)為平臺，搭建一種具有友好人機(jī)交互界面、通過GPS和WIFI技術(shù)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)被動室內(nèi)外定位、被監(jiān)護(hù)者體征監(jiān)測與一鍵觸發(fā)的移動信息傳輸系統(tǒng)。該發(fā)明包括定位裝置(下位機(jī))與手機(jī)終端(上位機(jī))。定位裝置包括：數(shù)據(jù)采集模塊，指令處理模塊，無線收發(fā)模塊和定位模塊。手機(jī)終端包括地理位置界面，佩戴者體征狀況界面，模式選擇界面。
【專利說明】基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，屬于通信應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會老齡化程度的加深，空巢老人越來越多，已經(jīng)成為一個(gè)不容忽視的社會問題。老人行動不便，記憶力減退，往往出現(xiàn)迷路、摔倒、突發(fā)疾病等需要緊急救助的情況，而由于子女工作繁忙，不能時(shí)刻關(guān)注老人，通常不能及時(shí)提供救助，甚至導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。
[0003]而相應(yīng)的，孩子的健康和安全也是父母最關(guān)心的問題。但是，因家長工作繁忙等種種原因，兒童出現(xiàn)監(jiān)護(hù)真空，兒童安全事件時(shí)有發(fā)生，家長急需隨時(shí)監(jiān)護(hù)孩子的有效途徑。經(jīng)常會出現(xiàn)孩子隨家長外出，突然消失在視野之外；孩子出去玩耍遲遲沒有按約定時(shí)間回家；孩子貪玩，總是很晚回家，但是家長卻不知道孩子的位置的情況。
[0004]現(xiàn)階段的中年人多是同時(shí)面臨以上兩種問題的“夾心” 一代，不光頂著巨大的工作壓力，家庭生活中的各種意外情況都是影響家庭幸福的潛在危機(jī)。
[0005]而當(dāng)下，GPS技術(shù)的成熟，W1-Fi覆蓋范圍的擴(kuò)大，以及智能手機(jī)功能的進(jìn)步為本發(fā)明提供了實(shí)現(xiàn)平臺。
[0006]新型定位技術(shù)的應(yīng)用很好地實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)老人與子女間的聯(lián)系，保證子女隨時(shí)了解老年人的活動狀況，避免危險(xiǎn)情況的發(fā)生，同時(shí)為了父母能隨時(shí)了解孩子的動態(tài)，又能給孩子一定的自由活動空間，在照顧家庭的同時(shí)兼顧到自身繁忙的工作的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]要解決的技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明開發(fā)的是基于Android系統(tǒng)的定位裝置,搭建Android系統(tǒng)平臺上,通過3G通訊、GPS與W1-Fi定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)便捷被動定位、監(jiān)測被監(jiān)護(hù)者體征情況和一鍵式觸發(fā)報(bào)警的效果，而且可以與現(xiàn)有傳感技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于上述老人兒童監(jiān)護(hù)，甚至可以拓展至物流運(yùn)輸監(jiān)管，監(jiān)獄監(jiān)管等諸多不同領(lǐng)域。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的技術(shù)特征在于，包括定位裝置(下位機(jī))與手機(jī)終端(上位機(jī))。定位裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊，指令處理模塊，無線收發(fā)模塊和定位模塊。手機(jī)終端包括地理位置界面，佩戴者體征狀況界面，模式選擇界面。其進(jìn)一步的特征在于:
[0011]采用雙網(wǎng)融合定位，一般情況下，用戶兩種模式同時(shí)開啟，GPS具有較高優(yōu)先級，相當(dāng)于提供第一次定位數(shù)據(jù)，GPS無法正常接受位置信息時(shí)，還能借助WiFi進(jìn)行精細(xì)化的室內(nèi)定位，這樣就可以獲得用戶全部的定位信息，避免監(jiān)護(hù)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)無縫、精確定位。
[0012]由用戶手機(jī)終端自動選擇數(shù)據(jù)推送方式，適用多種不同情況，包括周期上報(bào)體征值與地理位置數(shù)據(jù)，被動模式和主動呼救等。
[0013]全方位的功能拓展，將單純的定位與體征監(jiān)測功能相結(jié)合，使定位的作用和體征監(jiān)測的作用得到充分應(yīng)用。
[0014]友好的人機(jī)交互界面更人性化，使用戶更方便操作。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明相對于現(xiàn)有定位裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017](I)無需類似于RFID定位中涉及的龐雜的基礎(chǔ)設(shè)施，能直接利用當(dāng)下較為成熟的GPS定位系統(tǒng)，以及作為基礎(chǔ)設(shè)施且覆蓋范圍較廣的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)，沒有額外成本。
[0018](2)上位機(jī)為搭載在當(dāng)下最廣泛使用的Android手機(jī)平臺上的自主開發(fā)的手機(jī)軟件，無需額外的手持機(jī)，操作簡單，功能齊全，基本沒有成本。
[0019](3)為避免個(gè)人體征狀況以及位置信息泄露，每部下位機(jī)有自帶的密碼，上位機(jī)需獲知下位機(jī)SIM卡號與自帶密碼，才可獲取所有信息，保障了個(gè)人信息的安全性。
[0020](4)能夠雙網(wǎng)融合定位，室外采用GPS定位，室內(nèi)采用W1-Fi定位，彌補(bǔ)了 GPS在有遮擋物情況下定位不準(zhǔn)，W1-Fi定位范圍和精度有限的問題，較大程度實(shí)現(xiàn)無縫定位，避免監(jiān)控漏洞。
[0021](5)功能有較大范圍延伸，能實(shí)時(shí)監(jiān)測佩戴者多種體征狀況，面對各種突發(fā)情況，比如老人與兒童受到意外傷害，老年人突發(fā)心腦血管疾病，能第一時(shí)間通知手機(jī)終端，避免危險(xiǎn)狀況惡化。
[0022](6)下位機(jī)除了能被動接收指令，反饋信息之外，還設(shè)有緊急狀況觸發(fā)按鍵，當(dāng)佩戴者遇到多種緊急狀況皆可觸發(fā)該按鍵，進(jìn)行求助。
[0023](7)當(dāng)下位機(jī)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)異常，即上位機(jī)未能按時(shí)和按設(shè)定模式接收到數(shù)據(jù)，皆會觸發(fā)上位機(jī)的異常提示，能對下位機(jī)的異常情況如意外脫落、電量耗盡等情況進(jìn)行監(jiān)測(尤適用于監(jiān)獄犯人擅自拆卸下位機(jī)的情況)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是定位器組成示意圖
[0025]圖2是手機(jī)短信與設(shè)備數(shù)據(jù)交互的具體流程與安全性實(shí)現(xiàn)方式
[0026]圖3是定位界面初步設(shè)計(jì)
[0027]圖4是生理數(shù)值界面初步設(shè)計(jì)(以心率為例)
[0028]圖5是選擇數(shù)據(jù)推送方式
[0029]圖6是手機(jī)控制設(shè)備(被動定位)過程
[0030]圖7是手機(jī)接收設(shè)備上傳的報(bào)警信息(自主反饋)過程[0031 ]圖8是設(shè)備一鍵式觸發(fā)報(bào)警過程
[0032]圖9是雙網(wǎng)定位示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合圖1至圖9對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0034](I)定位裝置
[0035]本裝置包括四大模塊(見圖1):數(shù)據(jù)采集模塊，指令處理模塊，無線收發(fā)模塊和定位模塊。數(shù)據(jù)采集模塊包括血壓傳感器、心率傳感器和其他體征傳感器和一鍵式觸發(fā)按鍵；指令處理模塊以stm32為獨(dú)立處理單元；無線收發(fā)模塊主要包括GSM模塊；定位模塊主要是GPS芯片和W1-Fi。本發(fā)明的硬件設(shè)計(jì)中將四種功能模塊糅合，主要考慮到便攜性的要求。數(shù)據(jù)采集模塊完成信號的采集和預(yù)處理，并將采集數(shù)據(jù)傳到指令處理模塊；定位模塊中的GPS芯片與內(nèi)置W1-Fi按不同環(huán)境情況進(jìn)行定位，并將獲取到的經(jīng)緯度信息或MAC地址傳到指令處理模塊；由客戶手機(jī)終端發(fā)送指令給GSM模塊選擇反饋信息推送模式，GSM模塊將手機(jī)終端指令傳到指令處理模塊進(jìn)行模式選擇，并將指令處理模塊處理完成并反饋出的信息發(fā)送回手機(jī)終端。
[0036](2)通訊方式
[0037]定位器與手機(jī)終端的通訊則主要借助于GSM短信方式，通訊及安全性解決方案具體如下，原理圖見圖2、圖3:
[0038]首先，在信息加密傳輸方面，選用密鑰匹配的方法，最大程度上保證信息的安全性。
[0039]另外，設(shè)備安全性管理當(dāng)定位系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)提供短消息接口接收用戶對定位器進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，網(wǎng)關(guān)不可避免的會面臨接收到垃圾消息的問題，這樣很容易對定位器產(chǎn)生誤操作。為了避免定位系統(tǒng)由于網(wǎng)關(guān)接收到不必要的信息內(nèi)容而產(chǎn)生誤操作，本設(shè)計(jì)中采用通過區(qū)別手機(jī)號碼的方法來增強(qiáng)對定位器的安全性管理。
[0040]設(shè)置定位系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)使其只接收受信任手機(jī)號碼發(fā)來的信息，即除了特定的號碼能對設(shè)備進(jìn)行控制外，其他號碼發(fā)送的消息均為無效的指令。
[0041]當(dāng)收到信息時(shí)，首先分析發(fā)送信息的手機(jī)號碼是不是受信任的號碼，如果不是，則忽略該信息；如果是，就進(jìn)一步對信息進(jìn)行解析處理，最后實(shí)現(xiàn)對定位器的控制。
[0042]設(shè)置受信任手機(jī)號碼的另一目的是當(dāng)被監(jiān)護(hù)對象遇到緊急情況時(shí)可通過一鍵式觸發(fā)方式直接通知手機(jī)用戶。
[0043]由于采用了篩選號碼的方式，使得用手機(jī)對定位器進(jìn)行控制成為可能，而且還避免了對設(shè)備的誤操作，大大提高了系統(tǒng)的安全性。
[0044](3)定位方式
[0045]實(shí)現(xiàn)方式如下:
[0046]I)室外情況，借助于定位器內(nèi)的GPS芯片。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用，硬件配備也較為完善，大體原理為，被監(jiān)護(hù)對象在地面用定位器接收來自衛(wèi)星的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，接收裝置與這些衛(wèi)星互相傳送信號，確定定位器所在的位置，并且計(jì)算出經(jīng)緯度。
[0047]2)室內(nèi)情況，借助于定位器內(nèi)的無線路由即W1-Fi定位。當(dāng)前比較流行的W1-Fi定位是無線局域網(wǎng)絡(luò)系列標(biāo)準(zhǔn)之IEEE802.11的一種定位解決方案。它靠的是偵測附近周圍所有的無線網(wǎng)路基地臺(W1-Fi Access Point)的MAC Address去比對資料庫中該MACAddress的座標(biāo),交叉連集出所在地。
[0048]一般情況下，用戶兩種模式同時(shí)開啟，GPS具有較高優(yōu)先級，相當(dāng)于提供第一次定位數(shù)據(jù)，GPS無法正常接受位置信息時(shí)，還能借助WIFI進(jìn)行精細(xì)化的室內(nèi)定位，這樣就可以獲得用戶全部的定位信息，避免監(jiān)護(hù)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)無縫、精確定位。
[0049](4)手機(jī)終端部分
[0050]手機(jī)終端部分的開發(fā)主要涉及軟件部分，要構(gòu)建一個(gè)Android的定位平臺(見圖
4、圖 5)。
[0051]本部分重點(diǎn)在于友好人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，全面的功能覆蓋，完美的用戶體驗(yàn)，設(shè)計(jì)側(cè)重以下幾個(gè)重點(diǎn):
[0052]I)由于GPS與WIFI定位提供的數(shù)據(jù)為經(jīng)緯度和MAC地址，因此，本設(shè)計(jì)需要結(jié)合直觀的地圖模式顯示其位置，并配有相關(guān)文字備注，方便用戶查看；
[0053]2)由于單純散點(diǎn)的定位顯示難以顯示一定規(guī)律性，所以定位界面上將按時(shí)間順序?qū)⒍ㄎ晃恢蒙梢环壽E圖，方便手機(jī)終端統(tǒng)計(jì)預(yù)測；
[0054]3)由于該產(chǎn)品用戶并非專業(yè)醫(yī)護(hù)人士，因此，為了直觀顯示佩戴者生理數(shù)值，界面將采用更直觀的曲線圖方式呈現(xiàn)生理數(shù)值走向，并根據(jù)現(xiàn)醫(yī)學(xué)臨床統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在疾病高發(fā)時(shí)段提示手機(jī)用戶注意監(jiān)測；
[0055]4)模式切換:由于受眾既有病情高發(fā)群體，也有一般群體，故適用于病情高發(fā)群體的模式，用在一般群體上將會造成一定的資源浪費(fèi)，影響使用質(zhì)量，因此，本設(shè)計(jì)根據(jù)不同受眾采取不同使用模式，主要涉及內(nèi)容有數(shù)據(jù)推送方式等。
[0056]具體工作流程如下:
[0057](I)數(shù)據(jù)推送(見圖5、圖6、圖7、圖8)
[0058]在一般情況下，由用戶手機(jī)終端自動選擇數(shù)據(jù)推送方式:
[0059]I)周期上報(bào)體征值與地理位置數(shù)據(jù)。此種方式主要針對老年人監(jiān)護(hù)，考慮到多發(fā)的心腦血管疾病一旦發(fā)病，病患的時(shí)間就相當(dāng)緊迫，因此，搶在第一時(shí)間救援或者提前預(yù)防就顯得非常重要。而在發(fā)病之前一段時(shí)間，病患的各項(xiàng)體征值均會呈現(xiàn)一定變化趨勢，所以，病患的發(fā)病是有一定 的可預(yù)測性的，此種情況就更適用于固定周期上報(bào)數(shù)據(jù)模式。
[0060]2)被動模式，當(dāng)每次手機(jī)終端發(fā)送一次短信，定位器即反饋一次完整信息。且接收數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，如檢測值大幅變化甚至消失時(shí)，則主動反饋信息。此類模式更適合于一般狀況。
[0061]3)其他情況下，被監(jiān)護(hù)人也可主動操作，當(dāng)被監(jiān)護(hù)人主觀感受到處于危險(xiǎn)情況時(shí)，可按下定位器的一鍵觸發(fā)按鍵，主動呼救。
[0062](2)雙網(wǎng)定位(見圖9)
[0063]一般情況下，用戶兩種模式同時(shí)開啟，GPS具有較高優(yōu)先級，相當(dāng)于提供第一級定位數(shù)據(jù)，當(dāng)進(jìn)入室內(nèi)，或有建筑物遮擋，GPS無法正常接受位置信息時(shí)，還能以最后一次GPS定位信息為參考，借助WIFI進(jìn)行精細(xì)化的室內(nèi)定位，這樣就可以獲得用戶全部的定位信息，避免監(jiān)護(hù)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)無縫、精確定位。兩種模塊采集到的經(jīng)緯度信息和MAC地址信息都先送入指令處理模塊進(jìn)行協(xié)議化，方便上位機(jī)讀取。
[0064](3)體征監(jiān)測
[0065]當(dāng)GSM模塊將上位機(jī)指令傳到指令處理模塊后，指令處理模塊進(jìn)行定時(shí)設(shè)定，周期觸發(fā)或直接觸發(fā)數(shù)據(jù)采集模塊上的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)協(xié)議化，等待發(fā)送。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，其特征在于，包括定位裝置(下位機(jī))與手機(jī)終端(上位機(jī))。定位裝置包括:數(shù)據(jù)采集模塊，指令處理模塊，無線收發(fā)模塊和定位模塊。手機(jī)終端包括地理位置界面，佩戴者體征狀況界面，模式選擇界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，其特征在于:采用雙網(wǎng)融合定位，一般情況下，用戶兩種模式同時(shí)開啟，GPS具有較高優(yōu)先級，相當(dāng)于提供第一次定位數(shù)據(jù)，GPS無法正常接受位置信息時(shí)，還能借助WiFi進(jìn)行精細(xì)化的室內(nèi)定位，這樣就可以獲得用戶全部的定位信息，避免監(jiān)護(hù)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)無縫、精確定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，其特征在于:由用戶手機(jī)終端自動選擇數(shù)據(jù)推送方式，適用多種不同情況，包括周期上報(bào)體征值與地理位置數(shù)據(jù)，被動模式和主動呼救等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，其特征在于:全方位的功能拓展，將單純的定位與體征監(jiān)測功能相結(jié)合，使定位的作用和體征監(jiān)測的作用得到充分應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Android系統(tǒng)的智能聯(lián)合體征監(jiān)測與定位裝置，其特征在于:友好的人機(jī)交互界面更人性化，使用戶更方便操作。
【文檔編號】A61B19/00GK104013470SQ201410283547
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】肖懷碩, 丁美娟, 李秋實(shí), 李鴻楊, 孫寶寶, 欒小麗 申請人:江南大學(xué)