王馨盛 周桃云 楊柯

【摘 ?要】為實(shí)現(xiàn)對(duì)海上遇難人員的快速搜救，論文以STM32單片機(jī)為控制中心，利用衛(wèi)星定位模塊、LoRa模塊設(shè)計(jì)了一套具有定位和求救功能的智能救生系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為客戶端、服務(wù)端和手機(jī)終端三個(gè)部分。在大海深處復(fù)雜的外部環(huán)境下，客戶端救生衣一旦啟用，其能夠?qū)⒆陨淼奈恢眯畔⑼ㄟ^LoRa通信模塊以信號(hào)的形式及時(shí)發(fā)送出去。

【Abstract】In order to realize the rapid search and rescue of the victims at sea， this paper designs a set of intelligent life-saving system with the functions of positioning and calling for help by using the STM32 MCU as the control center， using the satellite positioning module and Lora module. The system is divided into three parts： client， server and mobile terminal. In the complex external environment of the deep sea， once the life jacket of the client is enabled， it can send its own location information in the form of signal through the LoRa communication module in time.

【關(guān)鍵詞】STM32單片機(jī);衛(wèi)星定位;LoRa通信;智能救生衣

【Keywords】STM32 MCU; satellite positioning; LoRa communication; intelligent life jacket

【中圖分類號(hào)】TS941.73 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）09-0170-02

1 引言

目前，在海洋科考探險(xiǎn)活動(dòng)中，突發(fā)狀況下的緊急求救手段比較匱乏，救生衣成為出海人員必備的物品之一。但現(xiàn)有的救生衣存在很多問題，由于救生衣問題而導(dǎo)致的救人失敗或救援人員傷亡的案例時(shí)有發(fā)生，所以設(shè)計(jì)一款適用于復(fù)雜環(huán)境并基于衛(wèi)星定位的智能救生衣勢(shì)在必行[1，2]。

2 智能救生衣的總體設(shè)計(jì)方案A

本文設(shè)計(jì)的智能救生衣由客戶端（救生衣）、服務(wù)端（救援設(shè)備）和手機(jī)終端三個(gè)部分構(gòu)成。在大海深處復(fù)雜的外部環(huán)境下，客戶端救生衣一旦啟用，能夠通過LoRa通信模塊及時(shí)將位置信號(hào)發(fā)送出來。救援人員所在的服務(wù)端通過LoRa模塊接收求救者的位置信號(hào)之后，將救援人員的位置信息發(fā)送到救援人員的手機(jī)終端，手機(jī)終端將該位置信息在手機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中定位出來，救援人員根據(jù)導(dǎo)航路線迅速找到被困者。

客戶端：以STM32單片機(jī)為核心，采用GPS模塊獲取位置信息，通過LoRa模塊無線透?jìng)鳎钆渲甘緹?、語音播放模塊、緊急救援按鍵。

服務(wù)端：以STM32單片機(jī)為核心，集成顯示屏，藍(lán)牙和LoRa無線透?jìng)髂K接收位置信息。

手機(jī)終端：在手機(jī)Android系統(tǒng)上制作一款A(yù)PP，在該APP上根據(jù)求救位置信息在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上制定搜救路線。

具體的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.1 客戶端的電路設(shè)計(jì)

客戶端的電路原理如圖2所示。

電源輸出12V電壓經(jīng)降壓模塊降成5V，連接開關(guān)，連接電源指示燈，隨后與單片機(jī)相連，單片機(jī)PB10、PB11與GPS的RXD、TXD相連，PA6、PA7、PA9、PA10與LoRa的M0、M1、RX、TX相連，PA8接救援指引燈，PA1接緊急救援開關(guān)，PA4接救援指引燈，PA5接語音播放模塊。

2.2 服務(wù)端的電路設(shè)計(jì)

服務(wù)端的電路原理圖如圖3所示。

電源經(jīng)過降壓模塊與電源指示燈相連，隨后與單片機(jī)相連，單片機(jī)USART3與LoRa1相連，USART4與GPS相連，USART2與藍(lán)牙相連。

3 智能救生衣的軟件設(shè)計(jì)

3.1 客戶端的程序設(shè)計(jì)

客戶端的程序設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

救生衣開始工作，初始化各個(gè)模塊，先判斷急救開關(guān)是否打開，如果打開則切換成緊急救援信道，沒有打開則切換成默認(rèn)信道，隨后讀取位置信息，接著檢測(cè)服務(wù)端位置，成功接收則發(fā)送自己的位置信息，然后判斷距離是否小于100m，小于則打開救援指引燈，并開啟語音播報(bào)，救援成功則關(guān)閉救生衣，未檢測(cè)到服務(wù)端位置則發(fā)送自己的位置信息，延時(shí)1s后從救援開關(guān)是否打開開始判斷。

3.2 服務(wù)端的程序設(shè)計(jì)

服務(wù)端的程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

搜救設(shè)備開始工作，各個(gè)模塊初始化，判斷是否接收到遇難者位置信息，接收成功則在LCD顯示，隨后廣播自己的位置信息，再向手機(jī)端發(fā)送信息，全部救援成功則結(jié)束本次救援，否則重新接收遇難者的位置信息。

3.3 手機(jī)終端的程序設(shè)計(jì)

手機(jī)終端的程序設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

打開APP，隨后進(jìn)行藍(lán)牙掃描，未掃描到客戶端則繼續(xù)掃描，掃描到客戶端藍(lán)牙則開啟新線程處理相關(guān)數(shù)據(jù)，配對(duì)該藍(lán)牙并建立socket連接，跳轉(zhuǎn)到視圖界面，隨后阻塞等待接收數(shù)據(jù)，未接收到數(shù)據(jù)則繼續(xù)等待，接收到數(shù)據(jù)則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并計(jì)算相對(duì)距離，最后在頁面上以地圖形式呈現(xiàn)目標(biāo)的相關(guān)信息。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙軼惠，傅建橋，薛林.消防專用救生衣的研制[C]//2011中國消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

【2】劉詩涵，胡立夫，趙秀娟.基于衛(wèi)星定位的智能水上救生衣系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2019（3）：24-27+39.