携式旅游安全定位卡的研究与设计

罗超+刘楷赟+张震

摘要：近几年中，GPS技术已经逐渐成熟，扩展到了人们生活的多个领域。特别是旅游业，人们可以通过全球定位系统实现导航和寻求救援等多种功能，携式旅游安全定位卡成为一个较为热门的研究方向。基于此，本文从旅游安全问题入手，首先分析了携式旅游安全定位卡的需求，然后研究了携式旅游安全定位卡的硬件与软件设计，希望能够借此给携式旅游安全定位卡的设计完善提供一定的参考意见。

关键词：携式旅游安全定位卡；软件设计；硬件设计

引言

随着科学技术的发展，全球定位技术应用的领域愈发广泛，正在由军用产品向着民用产品的方向转移。特别是产品技术的不断完善与软件的升级，定位的精度有了显著的提高。在目前的科技水平下，定位卡的成本可以控制在50元以下，极大的提升了其便携性。而且，随着市场需求的变化，定位卡还可以与其他的产品结合起来，形成一种高度集成的个性化产品。从当前的实际情况来看，全球定位技术、蜂窝移动通信技术和互联网技术，已经成为全球发展速度最快的三大信息产业，有着极为广阔的前景。经济发展起来后，人们的生活水平有了显著的提高，更多的人选择旅游消费，其中还包括着户外探险等运动。在旅游的过程中，由于不熟悉地域等原因，旅游者的个人安全得不到有效的保障。基于此，将便携式定位卡应用在旅游中就有着一定可行性。

1 旅游安全问题

旅游安全问题是近几年的热点，因为随着旅游人数的增加，出现的安全事故也逐年增加。从旅游整个过程的安全解决来看，主要包括事前的安全评估、旅游安全预警和旅游救援。而对于当前的实际而言，最好的办法就是缩短救援的时间和增强旅游者的自我救助能力。基于此，如何快速的发出救援信号与定位就有着较大的作用，可以极大的缩短救援时间。特别是探险等户外旅游的形式，缺乏必要的保护措施，也容易出现各种意外，增加了救援的难度，容易出现各类安全事故。在早些时候，有出现过定位装置的应用，但是由于费用较高和体积较大，旅游者大多数不会选择这类定位装置。在近几年中，便携式的定位卡出现，弥补了传统装置的缺陷，应用也愈发的广泛。我国目前的全球定位技术已经趋于成熟，可以将误差控制在10米之内，再将之和互联网技术结合，就能实现导航和寻求救援等多种功能。

在近几年中，市场上出现的旅游安全定位卡体积越来越小，而且功能也趋于多样化，能够实现人机交互的过程，很多旅游安全定位卡更是实现了自身的独立，能够自主的接收与发送信息。目前的便携式旅游安全定位卡能耗也较低，可以长时间的使用。但是，目前关于旅游安全定位卡的相关技术仍然存在可完善的方向，包括软件设计与硬件设计都能够进一步的优化，所以进行相应的设计分析就显得尤为必要。

2 携式旅游安全定位卡的需求分析

人们的消费需求更加多样化，国家也鼓励绿色消费与文化消费，所以国内的旅游人数呈现出明显的上升趋势。在上文的分析中也提到了，旅游有一定的安全风险，即使事先做了充足的准备，仍然可能被突发情况。基于旅游的实际情况，在设计便携式旅游安全定位卡时，应该着重考虑以下几个需求：

（1）具有识别性。便携式旅游安全定位卡应该有一定的识别性，最好每个人都附带自己的个人信息，这样能够增加救援的精度，也方便后续的救援跟进。目前，我国的电定位卡都没有实现这一功能，一方面是因为行业没有统一的标准与规范，另一方面则是由于缺乏政府的支持，涉及到了个人信息的保密。

（2）接受与阅读信息。便携式旅游安全定位卡应具有接受与阅读信息的功能，方便携带者通过该装置收发信息，这对于救援而言也十分重要。所以，最好能在便携式旅游安全定位卡增加信息输入端与接收端，提升其功能的多样化。

（3）信号的传递。便携式旅游安全定位卡必须要把信息传递出去，这样才能展开后续的救援活动。对于不同的射频信号，都应该能够传递，让便携式旅游安全定位卡的适用性有一定提升。

基于上述的需求考虑，便携式旅游安全定位卡在设计的时候，可以考虑以下零部件：

（1）电子标签。电子标签其实为持有者的身份信息，也被称作射频卡。电器标签在发射信息的时候会自带特殊的电子编码，如果采用规范的储存形式，这些电子编码就可以被接受者识别。如果旅游的过程中需要协助，发射求助信号之后，安全救援部门就能够在第一时间确定求助人的身份，一方面可以减少虚假的安全救援求助，另一方面可以提高安全救援的精度。

（2）阅读器。阅讀器是一种无线电的射频收发设备，可以实现数据的写入或者接受。随着智能化需求的不断增加，旅游安全定位卡的功能区域多样化，旅游者可以通过定位卡实现信息的发送和接受。例如，当某地发生暴雨、塌方等事故或者有了类似的预警信息后，官方可以统一的发送信息，处于该区域的旅游者，就可以通过安全定位卡接收到这类信息，提前做好预防措施，减少意外发生的可能。

（3）天线。为了实现信号的传递功能，需要用不同规格信号的天线，这样才能让信息更加完整的被传递。目前，基础的无线电传播要求具有联系性、全天候、全球性和实时性的功能，同时还需要具备定位与导航等特性。在此基础上，还要经可能的让定位装置便携。所以，天线也是重要的一环，需要实现在阅读器和电子标签间传递无线点射频信号的功能。

上述的几点为便携式旅游安全定位卡的基础需求，当然还可以进行多样化的设计，基于这一点，可以采取市场需求的调查分析，然后根据人们的需要来补充相应的功能模块。由于相关的技术已经趋于完善，所以在较小的空间内能够满足更多的功能需求，这也是便携式旅游安全定位卡的发展方向。

3 携式旅游安全定位卡的硬件设计

根据携式旅游安全定位卡的功能需求，在硬件设计的时候需要包括通讯模块、信息输入模块、电源、指示灯、控制模块和信息接收模块等。这这些模块的硬件设计中，可考虑以下几点内容：

（1）电磁干扰与能耗问题。对于携式旅游安全定位卡而言，其内部很容易存在电磁干扰的问题，因此电路必须合理的布局，在规定的尺寸内实现功能的完善。另外，还要尽可能的降低携式旅游安全定位卡内部能耗，对于阶段性工作的模块，可以阶段性的供电，这样还可以从侧面降低其内部的电磁干扰，增强其护航能力。

（2）信息接收模块。信息接收模块主要是实现GPS的接收，目前瑞士的信息接收模块能够利用串口通信来实现百万相关器的捕捉与追踪，其精度可靠性较强。而且移动中的捕捉灵敏度也较强，可以抵抗电磁信号的干扰。所以，根据设计的需求，采用LEA-5S的伽利略GPS模块，其外形十分紧凑，能耗也较低，20毫安的电流就能维持其正常的工作，可以长时间的续航。

（3）通讯模块的设计。由于携式旅游安全定位卡需要实现信息的收发，而且自身的体积与耗能都有限定，所以在多对比之后，选择WAVECOM的Q2406B模块。这种模块不仅能够支持双频，还可以设置休眠，当不需要工作时，其能耗很低。而且，该模块还增加二极管来防止静电对部件损坏。为了配合该模块，SIM卡选择3.0V，能够被模块自动的检测与识别。

（4）控制模块的设计。控制芯片需要与通讯模块相配套，而且还要满足通讯的接收与处理，因此编程的复杂化程度需要尽可能的降低。基于此，在该便携式旅游安全定位卡中选用DS80C320作为主控制器的CPU处理单元，它的一个指令需要四个CLA来完成，运行的速度较快，而且性能也是其他处理芯片的几倍以上。经过相应的系统性分析，该CPU能够满足整个系统的需求，并且在不常用的情况下属于睡眠的状态，所以能耗相对较低。可以进一步的延长整个安全卡的使用时间。对于的具体性能，可以根据软件编程来实现相应的控制。

上述的几点为便携式旅游安全定位卡的基础硬件设计，采用这些模块就可以实现整个安全定位卡的基础功能。其他的功能模块可以利用软件在整个硬件上进行拓展，实现起来并不复杂。需要注意的是，一定要考虑到硬件与软件的兼容性，设计前期就要做好规划，进行整体的把控与可行性分析，这样才能保证整个系统运行的顺畅，给便携式旅游安全定位卡的功能优化提供可能。

4 携式旅游安全定位卡的软件设计

便携式旅游安全定位卡的主要功能是接收和处理相应的数据，并且利用模块反馈给用户中心用户，执行相关的服务命令。所以在整个软件设计中，最关键的就是实现控制芯片与通讯模块之间的信息交换，其附加功能就是用户已整个安全卡之间的交互。因此，通信并不是周期性的，应该采用中断的方式来满足整个系统的需求。在信息发送或者接收的过程中，其相应的功能模块要利用中断程序来传递，具体的软件设计方面如下。

4.1信息的接收

系统的信息接收需要通过串口和通讯模块来实现，其中定位器用于系统定时时钟，在整个串口1/2衔接口时，才会将波特率发生器使用。CPU在多数情况下处于睡眠的状态，唤醒时开始正常的工作，因此在整个开机时首先要进行通讯模块的初始化，然后根据预先输入的程序来运行模式，并且执行或者发送位置信息。当然发送位置信息是周期性的，接收到命令之后才会利用中断的模式来为信息传递提供基础。

4.2GPS协议

GPS模块的主要功能就是根据相应的GPS协议来运输信息，其中输出的信息通常采用ASCⅡ码并且串口中断。GPS信息也要判断其开头是否带有特殊的格式信号，并且判断能否接收该信息，在整个过程中格式十分重要，在其开始与末尾都有相应的标志，开始的标志是识别整个信息的关键所在，而数据的末尾信息则是判断是否完成信息接收的工作。在设计的过程中，一定要增强GPS协议的适用性，其开头与结束的特殊编号必须要有规范性，确保能够接收到相应的数据信息，这样才能实现其基础的功能。特别是对于旅游安全定位卡而言，地域性的差异很大，所以在编码设计的过程中需要着重考虑信息传递的可接收性。

4.3GPRS命令協议

便携式旅游安全定位卡的信息是通过GSM模块进行收发的，所以程序的串口命令也是相应AT指令。在整个系统运行的过程中，要监听相应的短信命令形式，并且根据这些命令来实现相应的操作，这是实现人机交互的关键所在。对于这一点，我国目前的软件已经较为成熟，可以通过相应的程序指令来输出或者接收信号。当然，改程序可以进行个性化的设计，根据功能的需求，设定指令监听，满足客户的多样化要求。

4.4特殊信息编码

在上文的分析中提到了，便携式旅游安全定位卡最好能够实现用户的个人信息识别，当用户传递相应的救援信息时，接收方能够快速地辨别出用户的身份，这可以作为电子标签来使用。基于这一点，在进行软件设计的时候可以采用特殊的电子编码，利用规范化的储存形式来发送求助信号，这类编，一般需要进行相应的备案，这样在接收后才能被快速的识别。相对而言，这一功能的技术实现并不复杂，但是需要政府部门，来进行统一的规范，因为这涉及到了个人信息的保密性，目前我国在这方面做得还不够好，需要在后续的发展中不断完善。

5 结语

在近几年中，我国的居民生活水平有了显著的提高，人们花费了更多的资金在旅游上，但是由于旅游的特殊性质，很容易出现各类安全问题。基于此，与旅游相关的安全管理，就显得十分重要。在科技日益发达的今天，人们发明了旅游安全定位卡来给游客提供更多的便利，该定位卡能够实时定位用户的位置，并且可以传递相应的信号，满足游客的多样化需求。本文针对当前旅游安全问题与便携式旅游安全定位卡的需求，重点分析了在设计便携式旅游安全定位卡时的硬件与软件内容，希望能够借此给相关的研究提供一定的参考意见，推动旅游安全定位卡的发展。

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作者简介：

罗超（1997.02-），男，汉族，山东青岛人，主要从事通信工程研究.

刘楷赟（1997.03-），男，汉族，山东青岛人，主要从事通信工程研究.

张震（1997.01-），男，汉族，山东济南人，主要从事通信工程研究.