Android智能手机的紧急呼救系统设计

摘要：本文介绍了基于Android智能手机的新型紧急呼救系统。该系统主要由可穿戴式手环和Android手机报警软件APP构成。当个人遇到突发事件时，只要按下手环上的报警按钮，就可通过低功耗蓝牙4.0通信技术，激活遇险人所携带的智能手机上的APP报警软件，并把GPS位置及现场声音信息迅速发送到预设的电话、邮箱，甚至可以直接拔打110等报警电话，为实现自救争取宝贵时间。实验结果表明，该系统功耗低、性能稳定可靠，具有一定的推广应用价值。

关键词：手环;Android手机;蓝牙4.0;Arduino;紧急呼救

引言

随着移动通信技术的迅猛发展，智能手机得到广泛普及与应用。除了基本的通话功能以外，智能手机已经成为物联网时代新型的终端节点。

目前，老人、妇女儿童外出时遇到抢劫、性侵等恶性事件时有发生。在此背景下，设计了一种基于Android智能手机的无线求救系统。该系统主要由手环和Android智能手机报警软件APP组成。其中，手环由低功耗蓝牙4.0无线通信模块和微控制器构成，通过蓝牙与携带者的Android智能手机保持连接状态。

1 系统功能与结构

本系统具体功能如下：

①手环通过低功耗的蓝牙4.0通信技术实现与智能手机的长时间相互连接，可以在不直接使用手机的情况下，及时有效地利用手机向外界发送求救信息。

②在系统中预设短信内容及收信人号码，使求救信息的发送变得更加方便、快捷、及时、有效。

③当智能手机APP报警软件启动后，系统能及时自动定位，并将GPS定位信息以短信的方式发送出去，同时开启手机内置的麦克风进行录音，并以邮件、微信、短信的形式把现场声音信息发送给预定收件人，为事后的调查提供有力证据。另外，APP报警软件也可以直接拨打预设好的联系人或110等报警电话。

其系统结构与工作原理如图1所示。

 

2 手环系统设计

手环主要实现报警信息的触发与智能手机的连接功能，主要由蓝牙4.0通信模块与低功耗单片机构成。

其中，蓝牙4.0将传统蓝牙、高速蓝牙和低功耗蓝牙技术融合在一起，这三个规格可以组合或者单独使用。蓝牙4.0规范的核心是低功耗技术，该技术的最大特点是使设备拥有超低的运行功耗和待机功耗，蓝牙低功耗设备使用一粒纽扣电池即可以工作一年之久。蓝牙4.0无线通信技术可广泛应用于对功耗有着严格要求的智能仪器仪表、可穿戴设备、无线传感器网络等众多领域。

2.1 Bluno Arduino开发板

为了降低系统功耗，减小手环尺寸，同时便于开发与测试，本文采用了集成蓝牙4.0通信模块的Bluno Arduino开发板来模拟蓝牙4.0可穿戴式手环，如图2所示。

 

以下是Bluno Arduino的技术参数：

◆微控制器：ATmega328;

◆BLE芯片类型：TI CC2540;

◆支持蓝牙HID;

◆支持通过AT指令调试蓝牙模组;

◆通过串口的透明通信;

◆USB升级BLE固件;

◆Bootloader：Arduino UNO;

◆兼容Arduino UNO的针脚接口，支持UNO扩展板。

2.2 Bluno蓝牙4.0通信程序原理

蓝牙4.0无线网络拓扑结构分为星型拓扑和广播组拓扑。蓝牙网络节点的类型可以分为主机、从机，也可以分为服务器、客户端，具体的配置由对应的配置文件决定。

手环与Android手机蓝牙4.0通信采用了星型拓扑结构，蓝牙节点设备以广播的形式发送设备的IEEE地址，手环作为从机等待连接;Andr oid智能手机作为主机，发起建立网络连接的请求。集中器设备扫描发现节点设备并与之建立连接的流程如图3所示。

 

2.3 求救按钮检测程序

以下为Bluno Arduino开发板的求救按钮检测代码：

 

3 Android报警软件APP的实现

3.1 报警软件活动图与顺序图

当可穿戴手环上的求救按钮被按下后，携带者的智能手机上的APP报警软件能迅速打开GPS模块，并将定位信息及相应求救内容以短信的方式发送出去，同时开启手机内置的麦克风进行录音，并以邮件、短信的形式把现场声音信息发送给预定收件人。另外，APP报警软件也可以直接拨打预设好的联系人或110等报警电话。

图4为报警软件的活动图，图5是报警软件顺序图。

 

3.2 报警软件部分示例代码

Android手机蓝牙4.0网络建立的部分Java代码如下所示：

 

 

 

4 系统测试

4.1 系统硬件连接

在测试实验中，采用小米3作为测试样机(该手机配备了蓝牙4.0通信模块)，采用Bluno Arduino开发板模拟可穿戴手环，详见图6。

 

4.2 测试示例

主要测试了GPS定位、短信发送、现场录音与邮件发送等。限于篇幅，本文只给出求救短信的发送测试界面，如图7所示。

 

经过多次反复地测试与实验表明，基于蓝牙4.0手环，以Android手机APP报警软件为核心的个人安全报警系统具有功耗低、实时性好、稳定可靠等特点。

结语

本文讨论的个人安全报警系统主要针对外出的老人、妇女、儿童等。在突然遇到危险时(抢劫、性侵害、重症等)，往往没有足够时间拿出随身携带的手机来拨打求救电话，因而使用手环上的报警按钮来启动手机APP软件报警系统，能及时有效、隐蔽地传递求救信息，为实现自救争取宝贵时间。另外，手环通过低功耗的蓝牙4.0通信技术，可以实现与智能手机的长时间相互连接，保证了系统的可用性。