新型智能多功能拐杖系统设计

新型智能多功能拐杖系统设计

本文介绍了一种新型多功能智能拐杖，主要针对老年人等弱势群体，是一种以STM32控制器[1]为核心的智能拐杖系统，并搭载九轴姿态传感器、双星导航定位系统、GPRS通信芯片等热门技术，能实时检测用户的使用状态，在遇到突发状况时及时报警并通知监护人。

标签：新型智能拐杖; 九轴姿态传感器; 双星导航定位系统; GPRS

1.引言

随着老人年龄的增长，社会中老人所面临的问题也日益突出：记忆力衰退导致迷路走失;视力下降、腿脚不便导致摔倒受伤;病情突发得不到及时救治等问题都严重危害着老人的生命健康安全。

2.智能拐杖的总体设计方案

本系统以STM32单片机控制器为核心的，集生理监测系统、九轴姿态传感器、信息报警、双星导航定位系統、LED照明、GPRS通信、一键报警、针孔摄像头、终端APP、语音报时和天气预报及娱乐系统等功能于一体的新型多功能智能拐杖系统。当九轴传感器检测到拐杖倾倒时，会将信息传送至单片机，双星导航定位系统立即定位用户的地理位置并将信息通过GPRS模块发送至家属或监护人，同时LED灯闪烁，蜂鸣器发出声音报警信号，家属也可以通过APP接收针孔摄像头画面，第一时间了解现场状况。当老人遇到紧急状况时，可通过一键报警键，给家属发送信息，同时蜂鸣器报警向周围群众求助。蓝牙4.0具有运行功耗低和待机时间长等优良性能，保证在极低电量下依然能够运行。

图一

3.系统硬件设计：由九轴姿态传感器、GPRS通讯、蜂鸣器报警模块三部分组成，以STM32单片机作为主控制端，实时检测拐杖情况及定位报警等。

3.1九轴姿态传感器模块

本设计以STM32单片机为控制核心，选用九轴姿态测量传感器（三轴加速度传感器+三轴陀螺仪+地磁传感器）作为检测装置，内置核心WT901模块，高精度高稳定输出姿态测量数据，采用高性能的微处理器，快速求解物体当前的实时运动姿态。

4.系统软件设计：软件部分主要包括：GPS定位、终端APP等，分别用以实现用户位置的定位、显示。

4.1 GPS定位

使用北斗定位系统，可实现超精细定位，定位范围可达10米以内，相较于传统定位，具有短报文通讯功能。

4.2终端APP

设计产品专属终端APP，可实现GPS定位和活动路线查询，并可在需要时接收针孔摄像画面。除此之外，还可以记录用户每天的运动状态——走了多少步。

4.3 呼叫设置和一键报警系统

用户可设置一至三个常用号码，在摔倒时通知监护人;一键报警即启动110报警或120呼救功能，适用于紧急状况下的求助。

5.结束语

本系统以解决老年人出行实际问题为出发点，设计了一款功能多样、操作简便、性能稳定的新型智能拐杖，通过对样机的测试，实现了如下功能：

（1）感应到拐杖倾倒，蜂鸣器报警，若30秒内没有自主关闭，将短信或电话通知家属。

（2）双星定位系统，可快速导航定位，并记录使用者的行动路线。

（3）针孔摄像头录像功能，记录突发状况，并可实时视频接收。

（4）LED照明;一键报警。

（5）语音报时和天气实时检测提醒;收音机和音乐播放器等娱乐功能。

参考文献

[1]郑灏，喻伟闯，钱楷，龚美凤，刘志雄. 基于STM32单片机的多功能智能拐杖设计[J]. 科技创新与应用