新型智能多功能拐杖系統(tǒng)設(shè)計

左睿　李銘　胡錦靜　于雪峰　李厚月　王憲菊　陳韜

摘要：本文介紹了一種新型多功能智能拐杖，主要針對老年人等弱勢群體，是一種以 STM32控制器[1]為核心的智能拐杖系統(tǒng)，并搭載九軸姿態(tài)傳感器、雙星導航定位系統(tǒng)、 GPRS通信芯片等熱門技術(shù)，能實時檢測用戶的使用狀態(tài)，在遇到突發(fā)狀況時及時報警并通知監(jiān)護人。

關(guān)鍵詞： 新型智能拐杖; 九軸姿態(tài)傳感器; 雙星導航定位系統(tǒng); GPRS

1.引言

隨著老人年齡的增長，社會中老人所面臨的問題也日益突出： 記憶力衰退導致迷路走失;視力下降、腿腳不便導致摔倒受傷;病情突發(fā)得不到及時救治等問題都嚴重危害著老人的生命健康安全。

2.智能拐杖的總體設(shè)計方案

本系統(tǒng)以 STM32單片機控制器為核心的，集生理監(jiān)測系統(tǒng)、九軸姿態(tài)傳感器、 信息報警、雙星導航定位系統(tǒng)、 LED照明、 GPRS通信、一鍵報警、針孔攝像頭、終端 APP、語音報時和天氣預(yù)報及娛樂系統(tǒng)等功能于一體的新型多功能智能拐杖系統(tǒng)。當九軸傳感器檢測到拐杖傾倒時， 會將信息傳送至單片機，雙星導航定位系統(tǒng)立即定位用戶的地理位置并將信息通過 GPRS模塊發(fā)送至家屬或監(jiān)護人， 同時 LED燈閃爍，蜂鳴器發(fā)出聲音報警信號，家屬也可以通過 APP接收針孔攝像頭畫面，第一時間了解現(xiàn)場狀況。當老人遇到緊急狀況時，可通過一鍵報警鍵，給家屬發(fā)送信息，同時蜂鳴器報警向周圍群眾求助。藍牙4.0具有運行功耗低和待機時間長等優(yōu)良性能，保證在極低電量下依然能夠運行。

圖一

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計：由九軸姿態(tài)傳感器、 GPRS通訊、蜂鳴器報警模塊三部分組成，以 STM32單片機作為主控制端，實時檢測拐杖情況及定位報警等。

3.1九軸姿態(tài)傳感器模塊

本設(shè)計以 STM32單片機為控制核心，選用九軸姿態(tài)測量傳感器（三軸加速度傳感器+三軸陀螺儀+地磁傳感器）作為檢測裝置，內(nèi)置核心 WT901模塊，高精度高穩(wěn)定輸出姿態(tài)測量數(shù)據(jù)，采用高性能的微處理器，快速求解物體當前的實時運動姿態(tài)。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計：軟件部分主要包括： GPS定位、終端APP等，分別用以實現(xiàn)用戶位置的定位、顯示。

4.1 GPS定位

使用北斗定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)超精細定位，定位范圍可達10米以內(nèi)，相較于傳統(tǒng)定位，具有短報文通訊功能。

4.2終端APP

設(shè)計產(chǎn)品專屬終端APP，可實現(xiàn)GPS定位和活動路線查詢，并可在需要時接收針孔攝像畫面。除此之外，還可以記錄用戶每天的運動狀態(tài)——走了多少步。

4.3 呼叫設(shè)置和一鍵報警系統(tǒng)

用戶可設(shè)置一至三個常用號碼，在摔倒時通知監(jiān)護人;一鍵報警即啟動110報警或120呼救功能，適用于緊急狀況下的求助。

5.結(jié)束語

本系統(tǒng)以解決老年人出行實際問題為出發(fā)點，設(shè)計了一款功能多樣、操作簡便、性能穩(wěn)定的新型智能拐杖，通過對樣機的測試，實現(xiàn)了如下功能：

（1）感應(yīng)到拐杖傾倒，蜂鳴器報警，若30秒內(nèi)沒有自主關(guān)閉，將短信或電話通知家屬。

（2）雙星定位系統(tǒng)，可快速導航定位，并記錄使用者的行動路線。

（3）針孔攝像頭錄像功能，記錄突發(fā)狀況，并可實時視頻接收。

（4）LED照明;一鍵報警。

（5）語音報時和天氣實時檢測提醒;收音機和音樂播放器等娛樂功能。

參考文獻

[1]鄭灝，喻偉闖，錢楷，龔美鳳，劉志雄. 基于STM32單片機的多功能智能拐杖設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用