Android智能手机的紧急呼救系统设计＊

张佳进，陈立畅，李雪飞，唐君君，严帅

（1.云南农业大学 基础与信息工程学院，昆明650201；2.云南农业大学 机电工程技术学院）

张佳进（硕士），研究方向为嵌入式系统、计算机测控；陈立畅（讲师），研究方向为智能信息处理。

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［1－2］。

图1 系统结构

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。

图2 Bluno Arduino开发板

以下是Bluno Arduino的技术参数［3］：

◆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；Android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［4－5］。

图3 蓝牙4.0建立网络设备连接流程图

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。

图4 报警软件活动图

图5 报警软件顺序图

3.2 报警软件部分示例代码

if（my Activity.get Local Class Name（）.to String（）.equals（"Luyin－Activity"））｛

Luyin Activity.m BtnAudio RecoOn Off.set Text（"开 始 录音"）；｝else｛

短信发送功能部分代码：

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。

图6 系统实验硬件连接

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。

图7 求救短信发送测试界面

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。

［1］Bluetooth low energy.［EB／OL］.［2014－12］.http：／／en.wikipedia.org／wiki／Bluetooth＿low＿energy.

［2］李侠，沈峰，李德胜.基于Android系统的低功耗蓝牙应用程序开发［J］.重庆科技学院学报：自然科学版，2014，16（5）；133－136.

［3］周进波，张磊，张敏，等.基于Android系统蓝牙开发的的研究与实现［J］.光学仪器，2013，35（1）：34－36.

［4］Bluno主控板－第一块集成蓝牙4.0的Arduino主控板［EB／OL］.［2014－10］.http：／／www.dfrobot.com.cn／goods.php？id＝823.

［5］张明星，孙娇.Android 智能穿戴设备开发从入门到精通［M］.北京：中国铁道出版社，2014.

［6］韩超，梁泉.Android系统原理及开发要点详解［M］.北京：电子工业出版社，2010.

［7］王国辉，李伟.Android开发宝典［M］.北京：机械工业出版社，2012.