摘 要：本文主要介紹組成技術(shù)、應用范圍?？梢詫崿F(xiàn)調(diào)頻收音機功能，同時能夠?qū)崟r了解佩戴人的具體位置信息，讓人們在收聽廣播的同時，能夠自動及時發(fā)送準確定位信息，使其家人能及時找到他們。

關(guān)鍵詞：定位；收音；單片機；GSM；GPRS

中圖分類號：TN851

在現(xiàn)代社會中，中國人口逐漸步入老齡化，孩子的課余生活豐富多彩。隨著人們的生活水平不斷提高，生活中的數(shù)字化和智能化也越來越受到人們的關(guān)注。許多老年人通過聽收音機豐富生活，孩子們也利用收音機充實童年時光。但由于幼小的孩子記憶能力較弱，年齡逐漸增大的老年人記憶力也在降低，他們都屬于容易走失的特殊群體?！芭宕魇娇啥ㄎ皇找魴C”可以實現(xiàn)調(diào)頻收音機功能，同時能夠?qū)崟r了解佩戴人的具體位置信息，讓人們在收聽廣播的同時，能夠自動及時發(fā)送準確定位信息，使其家人能及時找到他們。

1 組成技術(shù)

“佩戴式可定位收音機”主要由五部分組成，即FM收音機模塊、GPS接收機模塊、GSM/GPRS模塊、單片機控制電路和電源電路。FM收音機模塊負責接收調(diào)頻廣播；GPS模塊負責接收定位數(shù)據(jù)；GSM/GPRS模塊在單片機的控制下與特定手機交換信息；單片機控制電路對GPS定位數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)用戶設置做出相應處理；電源電路為所有模塊和電路提供直流電源。

1.1 FM收音機模塊

FM（Frequency Modulation）廣播即調(diào)頻廣播，是一種利用調(diào)頻波段以無線發(fā)射的方式來傳輸廣播的方式。調(diào)頻廣播具有無需立桿架線、覆蓋范圍廣、無限擴容、安裝維護方便、投資省、音質(zhì)優(yōu)美清晰的特點。在調(diào)頻發(fā)射機中允許將最大頻偏限制在75KHZ，我國的調(diào)頻頻率規(guī)定范圍為87--108MHZ。

調(diào)頻廣播的優(yōu)點：由于FM系統(tǒng)的抗干擾性能比AM（振幅調(diào)制）系統(tǒng)的性能強，同時FM信號的產(chǎn)生和接收方法也并不復雜，故FM系統(tǒng)應用廣泛。FM信號的傳輸帶寬比AM信號的帶寬寬得多，因此FM系統(tǒng)抗噪性能要優(yōu)于AM系統(tǒng)抗噪性能。

目前的調(diào)諧方式有四種：

（1）可變電容調(diào)諧方式，其電路簡單，調(diào)整方便，但穩(wěn)定性差，必須每隔一段時間就要調(diào)整一次，否則頻率飄移，收不到信號或失真。

（2）變?nèi)莨茈妷赫{(diào)諧式，這種方式比可變電容調(diào)諧方式前進了一大步，但頻率飄移問題仍得不到根本解決。

（3）石英晶體振蕩方式，它從根本上解決了頻率飄移問題，多年使用，穩(wěn)定性良好。這種方式的缺點是，晶體一般是多次倍頻，其諧波成份多，抗干擾性差，靈敏度難控制，頻率固定，調(diào)整頻率時必需更換晶體。

（4）頻率合成方式，是一種理想的方式，它頻率穩(wěn)定性好，調(diào)整方便?？墒褂檬殖旨t外遙控器對頻率和音量進行遙控。

采用FM模塊制作電調(diào)諧調(diào)頻收音機，具有電路簡單、制作容易、調(diào)試方便、性能價格比高、音質(zhì)好、成本低、體積小等特點。調(diào)頻收音機設有調(diào)諧按鈕和復位按鈕，按一下調(diào)諧按鈕收音機就會自動從頻率低端（87MHz）向頻率高端（108MHz）選臺，當收到一個電臺時，收音機就會自動鎖定電臺并停止搜索，如要收聽下一個電臺節(jié)目，可再按一下調(diào)諧按鈕繼續(xù)按順序搜索電臺。當搜索到頻率最高端時，按一下復位按鈕即可回到頻率最低端，再重新按順序選臺。

1.2 GPS模塊

GPS（Global Positioning System）即全球定位系統(tǒng)，是美國研制的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。GPS起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。現(xiàn)實生活中，GPS定位主要用于對移動的人、寵物、車及設備進行遠程實時定位監(jiān)控。GPS定位結(jié)合了GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)（GSM/GPRS/CDMA）、圖像處理技術(shù)及GIS技術(shù)，主要可實現(xiàn)如下功能：跟蹤定位、軌跡回放、報警。

GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有：C/A碼，又被稱為粗捕獲碼；P碼，又被稱為精捕獲碼。

1.3 GSM/GPRS模塊

GSM（Global System For Mobile Communications）即全球移動通信系統(tǒng)，是歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準，是當前應用最為廣泛的移動電話標準。GSM與它以前的標準比較，最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移動電話系統(tǒng)，已成為數(shù)字制式移動通信網(wǎng)絡的主導技術(shù)。GSM的手機與模擬手機比較，多了一個用戶識別卡（SIM卡），沒有插入SIM卡的手機是不能夠接入網(wǎng)絡的。只有GSM網(wǎng)絡識別了用戶的身份，才可提供各種服務。GPRS（General Packet Radio Service）即通用分組無線服務技術(shù)，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。

GSM/GPRS模塊在單片機的控制下實現(xiàn)接收和發(fā)送短信的功能，單片機通過向GSM模塊發(fā)送握手指令，控制GSM模塊運行。發(fā)送短信時將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到特定手機，通過特定手機能查看基于電子地圖的定位信息、接收被定位者所處環(huán)境的聲音和緊急呼救信息。

1.4 單片機控制電路

“佩戴式可定位收音機”選用廣泛應用的高速、低功耗、超抗干擾的新一代51系列單片機，其內(nèi)部的可編程Flash程序存儲器有60k字節(jié)，它有兩個獨立的全雙工串行通信接口，可方便地實現(xiàn)單片機同時與GPS和GSM進行數(shù)據(jù)通信。

單片機與GPS模塊的連接采用串口通訊的方式，模塊在上電后，會實時接收GPS數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的類型有：GPCSV：可見衛(wèi)星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推薦最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：當前衛(wèi)星信息等，設計中，只對GPPMC型數(shù)據(jù)包進行解析，數(shù)據(jù)包的內(nèi)容為：時間、定位狀態(tài)、緯度、緯度半球N（北半球）或S（南半球）、經(jīng)度、經(jīng)度半球E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）、地面速率、地面航向、日期、磁偏角、磁偏角方向E（東）或W（西）、模式指示。

單片機與GSM/GPRS的連接也采用串口通訊的方式，當需要發(fā)送短消息時，就按順序發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，將信息發(fā)送給特定的手機。

單片機程序主要包括兩部分，一是實現(xiàn)單片機對GPS信號的采集、解析等以及通過GSM/GPRS網(wǎng)絡向用戶發(fā)送定位信息等，是單片機程序的重點；二是實現(xiàn)對GSM信號的接收與分析。

2 應用范圍

國內(nèi)外有許多不同款式的收音機和定位工具，但沒有一款合二為一的“可定位收音機”?！芭宕魇娇啥ㄎ皇找魴C”可戴在頭上、脖子上或手腕上，方便收聽廣播和實時定位。

“佩戴式可定位收音機”突出了“可定位”與“可收音”二者完美結(jié)合的優(yōu)勢。在擁有FM收音機功能的同時能夠?qū)崟r了解佩戴人的具體位置信息。讓人們享受收聽廣播的同時，幫助他們及時準確定位?！芭宕魇娇啥ㄎ皇找魴C”小巧、輕便、精確、實用、安全。

“佩戴式可定位收音機”適合于各個年齡層次的不同人群，在佩戴一個時尚又實用的配件的同時還可以隨時收聽無線廣播。并且它的定位功能也適合各類人群，例如老人、孩子、情侶或特殊人群等，方便他們的家人及時找到他們，確保了他們的安全。特別是走失率極高的老人、孩子，外出時使用“佩戴式可定位收音機”就能讓他們的家人消除后顧之憂。

（1）防止孩子走失：年幼的孩子特別是上學回家的孩子是家長最不放心的，尤其是過了放學時間又聯(lián)系不到時更會焦急萬分。有了“佩戴式可定位收音機”，家長就能隨時了解外出孩子所在的位置，如果孩子遇到緊急情況時只要按下“呼救”按鍵就能和家長進行通話，而且只能撥打家長電話、不能撥打其他電話，避免了孩子用作為玩具影響學習。

（2）防止老人走失：老人特別是高齡老人、智障老人走失時比孩子更麻煩，他們記不住回家的路和家庭住址、也說不出家人的電話號碼?！芭宕魇娇啥ㄎ皇找魴C”可使家人能隨時了解他們外出時的行走路線和位置，即使走失也能快速找到他們。

此外，將“佩戴式可定位收音機”中的可定位模塊取出來，還可用于其它方面，如防止寵物丟失、防止私家轎車被盜、防止汽車租賃公司車輛被騙、防止長途汽車貨車或者輪船遭遇風險等等。

（1）防止寵物丟失：養(yǎng)寵物已成為很多人的生活習慣，有的寵物價值不菲，有的寵物與主人感情很深，防止寵物丟失是寵物主人必須面對的問題，只要做一個項圈固定好“可定位模塊”就能迎刃而解了。

（2）防止私家轎車被盜：現(xiàn)代生活水平提高了，高檔私家車也越來越多，但停車難的問題也越來越突出，被盜現(xiàn)象時有發(fā)生。將“可定位模塊”藏在車內(nèi)隱蔽部位，如果被盜，車主能及時了解車輛去向，方便警察破案。

（3）防止汽車租賃公司車輛被騙：汽車租賃行業(yè)最大的風險之一是被騙，因為價值不菲，所以一旦被騙會使汽車租賃公司損失慘重?！翱啥ㄎ荒K”能使汽車租賃公司及時了解出租汽車的動向，在可能受騙的情況下及時找到汽車，減小損失。

（4）防止長途車（船）遭遇風險：長途運輸存在很多風險，“可定位模塊”能使車（船）主及時了解車（船）位置和安全情況。

3 結(jié)束語

“佩戴式可定位收音機”既能將FM收音功能和GPS定位功能融于一體，也能分開獨立使用，為人類及其寵物活動提供了安全保障，可規(guī)避私家轎車、租賃車輛、長途汽車貨車或者輪船等遭遇各種風險，新穎、實用、方便。

參考文獻：

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[3]袁衛(wèi).基于GPS和GSM的車輛自動跟蹤系統(tǒng)[J].山西電子技術(shù)，2011（04）.

作者簡介：段永良，男，副教授，高級工程師，研究方向：廣播電視工程；周洪萍，女，講師，研究方向：廣播電視工程；鄭嘉蕓，女，本科在讀，研究方向：廣播電視工程；董鳳竹，女，本科在讀，研究方向：通信工程；宋祺，男，本科在讀，研究方向：廣播電視工程；劉好好，女，本科在讀，研究方向：廣播電視工程。

作者單位：中國傳媒大學南廣學院，南京 211172

基金項目：2013年江蘇省大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目（項目編號：201313687008Y）。