nfc的公园儿童追踪系统设计
摘 要NFC(Near Field Communication-近距离无线通讯)技术是一种短距高频的无线电技术，由非接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦半导体（现恩智浦半导体公司）、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。在13.56MHz频率运行于20厘米距离内，近期因智能手机的普及而广为受到应用。物联网（Internet of things，IOT）技术是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网，即物物相连的互联网，核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，而其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网中非常重要的技术是射频识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。本课题将把NFC技术应用到物联网领域，利用NFC将信息通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，从而达到物物相连的目的，进而开发出一种在公共场所的个人定位及追踪系统。由于当今环境下公园里迷失儿童是很常见，也是很敏感的事件，解决一般需要较复杂繁琐的过程，也需要大量的人力和时间资源。本课题为解决此种问题，计划模拟一种NFC、WLAN(无线局域网)、GPS(全球定位系统)结合的公园网络及儿童定位系统，旨在通过物联网技术来降低丢失儿童的可能性。
Key words: NFC；the IOT；positioning system；children in the park； 目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 公园儿童走失的现状与公园追踪系统的意义 1
1.2 国内外物联网技术的发展趋势 2
1.2.1 国外物联网技术的应用 2
1.2.2 我国物联网技术的应用与发展 3
1.3 NFC技术简述及其在物联网中的应用 4
1.4 物联网技术在追踪定位系统中的作用与意义 5
1.5 章节安排与介绍 5
第2章 应用系统开发的软硬件基础 7
2.1 追踪定位系统预期实现的功能 7
2.2 硬件部分 7
2.2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
GPS模块 7
2.2.2 WIFI模块 8
2.2.3 NFC模块 9
2.3 软件部分 10
2.3.1 JAVA及其相关应用程序语言 10
2.3.2 基于JAVA的Android程序开发 10
第3章 系统的PC端平台设计与实现 12
3.1 系统界面的设计 12
3.2 传输过程的建立与保持 14
3.3 读取坐标信息及显示 15
3.4 相关问题的提出与解决 16
第4章 定位数据读写器的实现 18
4.1手机端的作用 18
4.2 手机APP的开发设计思路 18
4.2.1手机APP功能要求与设计 18
4.2.2搭建Android开发环境 19
4.3 APP功能的实现与调试 19
4.3.1 NFC模块的调用与功能实现 19
4.3.2 GPS模块的调用与功能实现 22
4.3.3 WIFI模块的调用与功能实现 24
4.3.4 集成各模块功能的APP编程与实现 25
4.4 相关问题的提出与解决 26
第5章 总结与展望 28
5.1 工作总结 28
5.2 工作展望 29
参考文献 30
致谢信 32
第1章 绪论
1.1公园儿童走失的现状与公园追踪系统的意义
许多父母都会趁放假期间带自己的孩子出门游玩，这是一个促进亲子关系、开拓孩子视野、增长孩子见识的好机会。与此同时，携带孩子出门游玩也会不可避免的引发潜在的危险：儿童的走失。根据调查，在儿童走失发生的场所里，走失率高居前几位的分别是：车站、公园、商场、游乐场。从调查中我们不难发现，除去车站这个相对开放的外部环境，其他几个儿童走失率高发对的场所都是流通性较大的相对较为封闭的环境，公园、商场、游乐场等场所就是这类走失高发地区的典型代表。相比较于车站的儿童走失情况，公园儿童走失有如下几个特点：
1.在游乐、购物场所，大人较易放松忽视身边的孩子，公园儿童走失率要远高于车站等完全开放环境下的走失率；
2.公园儿童走失后，由于相对封闭的环境，当有家长反馈有小孩走失之后，管理者会紧急通知各个门岗工作人员，发现有小孩单独出公园时，全部都拦下，使得儿童走失后被找回的成功率远高于完全开放环境下儿童走失后被找回的可能性。虽然儿童公园走失后找回率相对较高，但是每年在全国各地的公园类环境中，还是有相当一部分的走失儿童由于父母的疏忽、管理者的消极搜寻等这样那样的人为原因而无法第一时间被找回，从而最终导致了儿童的彻底走失。
针对儿童公园走失的以上两个特点，我们不难发现：如果能够事先采取一些防护措施，在公园类环境中的走失儿童是有非常大的可能性被寻回的。现今市面上也出现了一些防止儿童走失的道具，如台湾初创企业BeLuvv研发的BeLuvv Guardian智能防丢手环、英国Lok8u公司研发的全球定位系统（GPS）手表、儿童GPS手机、书包甚至衣服等。以上这些防走丢产品都是采用在儿童身上放置GPS定位设备，从而达到获取儿童位置信息的目的。这些产品都有共同的特点，即价格较为昂贵且定位道具对于儿童来说还是不够轻便。昂贵的价格使得GPS随身定位设备难以推广开来，无法根本解决儿童走失问题
在公园类等相对封闭的环境中，只要掌握了儿童在公园里的相对位置我们即可对儿童进行定位，并不需要从GPS中获取儿童的绝对GPS坐标位置。管理者如果能够设置一个儿童位置的监控系统，在公园的主要设施安装定位设施，而在儿童身上只需放置一个轻便的传输标签道具，当走失儿童携带的标签靠近这些设施，两者即发生通信传输，设施就向监控系统发送位置数据，我们就能准确获取儿童在公园中的相对位置。这种解决公园儿童的方法相较于直接携带GPS定位装置更为廉价，更便于儿童携带，更容易得到推广。
1.2 国内外物联网技术的发展趋势
1999年，麻省理工学院AutoID研究中心（AutoID Labs）提出了物联网（the Internet of things）这一概念，该概念最初的含义是利用射频识别等信息传感设备将所有物品与互联网连接起来，从而达到智能化识别和管理的目的。国际电信联盟（ITU）于2005年发布了一分名为《The Internet of Things》的年度报告，将物联网的概念拓展为任何时刻、任何地点、任意物体之间互联，并且勾画了一幅无所不在的网络、无所不在的计算的发展前景。除了RFID这一核心技术外，物联网技术还涵盖了传感器技术、纳米技术、智能终端等。
1.2.1 国外物联网技术的应用
国外对物联网的研发、应用处于领先地位的是美、欧、日、韩等少数几个发达国家。物联网技术最初应用于商品零售、物流领域，以条形码、RFID等技术的形式进行发展。而随着RFID、传感器技术的发展，物联网技术在环境监测、生物医疗、智能家居等领域都得到了一系列的发展。如：欧洲的IMEC通过GPS、RFID对远程环境监测、先进工业监测系统进行了开发，并利用物联网技术在微电子及生物医药领域取得了领先技术，研发了微电子人体传感器、自动驾驶系统等一系列具有可遥控、体积小、成本低等特点的技术。思科集团也提出了基于物联网的名为“智能互联建筑”的新型优化方案，将其在美国硅谷的公司能耗降低了15%。与此同时，IBM的“智慧地球”概念也震惊了计算机界，该概念旨在利用物联网技术，开发出智能电力、智能医疗、智能交通、智能城市等一系列的“智能”应用。处于世界科技领先地位的美国也率先将物联网引入边境建设，计划在与墨西哥的边境建立“虚拟边境”，该计划是一个仅采购设备就高达数百亿美元的大型物联网应用项目。
Key words: NFC；the IOT；positioning system；children in the park； 目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 公园儿童走失的现状与公园追踪系统的意义 1
1.2 国内外物联网技术的发展趋势 2
1.2.1 国外物联网技术的应用 2
1.2.2 我国物联网技术的应用与发展 3
1.3 NFC技术简述及其在物联网中的应用 4
1.4 物联网技术在追踪定位系统中的作用与意义 5
1.5 章节安排与介绍 5
第2章 应用系统开发的软硬件基础 7
2.1 追踪定位系统预期实现的功能 7
2.2 硬件部分 7
2.2.1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
GPS模块 7
2.2.2 WIFI模块 8
2.2.3 NFC模块 9
2.3 软件部分 10
2.3.1 JAVA及其相关应用程序语言 10
2.3.2 基于JAVA的Android程序开发 10
第3章 系统的PC端平台设计与实现 12
3.1 系统界面的设计 12
3.2 传输过程的建立与保持 14
3.3 读取坐标信息及显示 15
3.4 相关问题的提出与解决 16
第4章 定位数据读写器的实现 18
4.1手机端的作用 18
4.2 手机APP的开发设计思路 18
4.2.1手机APP功能要求与设计 18
4.2.2搭建Android开发环境 19
4.3 APP功能的实现与调试 19
4.3.1 NFC模块的调用与功能实现 19
4.3.2 GPS模块的调用与功能实现 22
4.3.3 WIFI模块的调用与功能实现 24
4.3.4 集成各模块功能的APP编程与实现 25
4.4 相关问题的提出与解决 26
第5章 总结与展望 28
5.1 工作总结 28
5.2 工作展望 29
参考文献 30
致谢信 32
第1章 绪论
1.1公园儿童走失的现状与公园追踪系统的意义
许多父母都会趁放假期间带自己的孩子出门游玩，这是一个促进亲子关系、开拓孩子视野、增长孩子见识的好机会。与此同时，携带孩子出门游玩也会不可避免的引发潜在的危险：儿童的走失。根据调查，在儿童走失发生的场所里，走失率高居前几位的分别是：车站、公园、商场、游乐场。从调查中我们不难发现，除去车站这个相对开放的外部环境，其他几个儿童走失率高发对的场所都是流通性较大的相对较为封闭的环境，公园、商场、游乐场等场所就是这类走失高发地区的典型代表。相比较于车站的儿童走失情况，公园儿童走失有如下几个特点：
1.在游乐、购物场所，大人较易放松忽视身边的孩子，公园儿童走失率要远高于车站等完全开放环境下的走失率；
2.公园儿童走失后，由于相对封闭的环境，当有家长反馈有小孩走失之后，管理者会紧急通知各个门岗工作人员，发现有小孩单独出公园时，全部都拦下，使得儿童走失后被找回的成功率远高于完全开放环境下儿童走失后被找回的可能性。虽然儿童公园走失后找回率相对较高，但是每年在全国各地的公园类环境中，还是有相当一部分的走失儿童由于父母的疏忽、管理者的消极搜寻等这样那样的人为原因而无法第一时间被找回，从而最终导致了儿童的彻底走失。
针对儿童公园走失的以上两个特点，我们不难发现：如果能够事先采取一些防护措施，在公园类环境中的走失儿童是有非常大的可能性被寻回的。现今市面上也出现了一些防止儿童走失的道具，如台湾初创企业BeLuvv研发的BeLuvv Guardian智能防丢手环、英国Lok8u公司研发的全球定位系统（GPS）手表、儿童GPS手机、书包甚至衣服等。以上这些防走丢产品都是采用在儿童身上放置GPS定位设备，从而达到获取儿童位置信息的目的。这些产品都有共同的特点，即价格较为昂贵且定位道具对于儿童来说还是不够轻便。昂贵的价格使得GPS随身定位设备难以推广开来，无法根本解决儿童走失问题
在公园类等相对封闭的环境中，只要掌握了儿童在公园里的相对位置我们即可对儿童进行定位，并不需要从GPS中获取儿童的绝对GPS坐标位置。管理者如果能够设置一个儿童位置的监控系统，在公园的主要设施安装定位设施，而在儿童身上只需放置一个轻便的传输标签道具，当走失儿童携带的标签靠近这些设施，两者即发生通信传输，设施就向监控系统发送位置数据，我们就能准确获取儿童在公园中的相对位置。这种解决公园儿童的方法相较于直接携带GPS定位装置更为廉价，更便于儿童携带，更容易得到推广。
1.2 国内外物联网技术的发展趋势
1999年，麻省理工学院AutoID研究中心（AutoID Labs）提出了物联网（the Internet of things）这一概念，该概念最初的含义是利用射频识别等信息传感设备将所有物品与互联网连接起来，从而达到智能化识别和管理的目的。国际电信联盟（ITU）于2005年发布了一分名为《The Internet of Things》的年度报告，将物联网的概念拓展为任何时刻、任何地点、任意物体之间互联，并且勾画了一幅无所不在的网络、无所不在的计算的发展前景。除了RFID这一核心技术外，物联网技术还涵盖了传感器技术、纳米技术、智能终端等。
1.2.1 国外物联网技术的应用
国外对物联网的研发、应用处于领先地位的是美、欧、日、韩等少数几个发达国家。物联网技术最初应用于商品零售、物流领域，以条形码、RFID等技术的形式进行发展。而随着RFID、传感器技术的发展，物联网技术在环境监测、生物医疗、智能家居等领域都得到了一系列的发展。如：欧洲的IMEC通过GPS、RFID对远程环境监测、先进工业监测系统进行了开发，并利用物联网技术在微电子及生物医药领域取得了领先技术，研发了微电子人体传感器、自动驾驶系统等一系列具有可遥控、体积小、成本低等特点的技术。思科集团也提出了基于物联网的名为“智能互联建筑”的新型优化方案，将其在美国硅谷的公司能耗降低了15%。与此同时，IBM的“智慧地球”概念也震惊了计算机界，该概念旨在利用物联网技术，开发出智能电力、智能医疗、智能交通、智能城市等一系列的“智能”应用。处于世界科技领先地位的美国也率先将物联网引入边境建设，计划在与墨西哥的边境建立“虚拟边境”，该计划是一个仅采购设备就高达数百亿美元的大型物联网应用项目。
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