居家养老系统室内定位子系统的研究(附件)
本课题设计了居家养老系统——室内定位子系统，实现对老人健康生活的实时监控。系统由红外传感模块、通信模块、主控模块、报警模块、电源模块、测温模块、姿态检测模块和语音模块组成。应用红外传感信号实时判断老人的当前位置，结合MPU-6050传感器，完成对老人姿态的判断；通信模块可及时通报老人的不适状态；定时器与语音模块相结合完成对老人日程安排提醒。经过实验调试，证明系统的可用性。关键词 室内定位，红外传感，居家养老
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展现状及发展趋势 2
1.3 本课题设计方案 3
2 红外定位技术及实现 4
2.1 无线传感网络技术概括 4
2.2 红外模块硬件设计 6
2.3 热释电红外传感器的多节点定位技术 7
2.4 PIR节点及其布局 7
2.5 红外模块工作原理及流程 8
3 穿戴式设备设计 10
3.1 姿态模块设计 10
3.2 主控模块设计 14
3.3 供电模块 16
3.4 语音模块 16
3.5 通信模块 17
4 实验测试与结果分析 18
4.1 无线通信测试 18
4.2 温度测试 19
4.3 语音测试 19
4.4 系统调试总结 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
在二十一世纪的今天，由于经济、人口发生了巨变，社会的人口老龄化的程度的深化，与之形成鲜明对比的是，我国的养老产业才刚刚起步[1]，并且传统的养老模式遇到了一些问题，而智能家居的模式正在兴起，从而受到各国学者们的广泛关注。从现代家用电器的单一功能到智能化，室内定位子系统将成为未来的必然，将实现实时监控老人的安全，为老人的日常生活提供保障。居家养老系统除了实时监控老人的健康，保障老人的安全，提高老人生活幸福感，更加注重人性化的体验，具有广阔的市场前景。因此，为了满足新形势下独居老年人的养老需求， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
所以居家养老系统——室内定位子系统因此应运而生。为此本课题设计了一种基于红外定位技术的室内定位子系统，采用了红外传感器实时收集传感信号，根据传感信号判断是检测老人是否跌倒，同时可以利用单片机获取红外传感器采集的参数来控制通信模块发送信息通知相关人员，从而对老人实时监控。
1.1 本课题研究的目的及意义
中国社会经济在快速增长的同时，人口结构也在悄然老化，且人口老龄化和高龄化现象越来越明显。根据最新人口普查数据，60岁以上占总人口的15.5%，65岁以上占总人口的10.1%[2]，意味中国已经成为老龄化的社会，正处于老龄化慢慢加深的阶段。与此同时，由于社会转型时期人口流动的加剧和生活方式的变化，传统的大型家庭正在逐渐向小型家庭转变，随着现代社会人口流动的现象加深，这导致身边无子女纯老年人家庭的数量日益增多。人口老龄化的问题在我国的的社会随着时间的推移越发凸显，如何实现对老人健康生活的实时监控，满足老人日常生活的需要是全社会关注的焦点。因我国老龄化程度的加深，居家养老系统的需求增加，这是一个挑战，同时也是商机。此外，由于我国的老人受到传统思想的影响和自身经济的局限，导致大多数独居老人没办法接受专业的养老院的服务。为了可以给老人提供更好的养老服务，保障老人的安全，故本课题设计了一种基于红外定位技术的室内定位子系统，可以实时定位老人的位置，提供对老人实时监测，从而能够在老人跌倒时通过姿态检测和红外传感器相结合有效的获得老人的位置，并及时通知相关人员。
其中居家养老系统中重要的一环——室内定位子系统，它主要是利用红外传感技术可有效获取人体目标粗略位置信息，同时可以利用单片机获取红外传感器采集的参数来控制通信模块发送信息通知相关人员，从而对老人实时监控。因此有必要设计了一种室内居家养老的定位系统，系统主要有能实现紧急事件报警、跌倒报警、室内外定位等功能来保障独居老人的安全。本项目针对红外定位技术的特点，采用在室内安装搭建了感知节点平台[3]，可实现完成对老人在有效区域的定位，而且室内定位子系统装置同时包括腕带式信息采集终端，其特征在于：所述腕带式信息采集终端设置有通信模块、主控模块、报警模块、姿态检测模块，可实现紧急报警、意外跌倒报警、吃药提醒等多方位功能。操作人员只需要随身佩戴腕带式终端，操作方便简单，适合使用在老人的日常生活。
1.2 国内外发展现状及发展趋势
现代人们对于室内定位的需求随着情况的不同而日益增加，低成本且高精度的室内定位对于城市居民尤其独居老人显得越发重要，当老人的突发跌倒时，通过室内定位，引导医疗人员以最快速度解救独居老人，居家养老监护系统是一种具有多学科技术的现代远程监护系统，该系统的目的是让老年人能够享受到室内的、方便的、科学的、专业的健康监测，快捷的健康状态自我检查，健康咨询和保健指导等服务。社区居家养老系统吸引了国内外许多科研机构和科研团队的关注。他们在室内定位技术系统中做了大量的研究，并在科学研究方面取得了更突出的成就。
随着时代的发展，远程监控系统已不再仅仅只局限于航空领域方面，而是逐渐开始被广泛应用于各个领域。欧美国家对室内定位系统技术的研究开始较早，代表系统：实验室提出的红外感应系统系统，微软公司的基于RESI的系统等。上个90年代末，美国开始兴起让大家使用便利的热点地图，这个开始涉及WiFi定位技术，代表有Ekahau。偶然中，人们发现利用热点地图进行定位自己所处的位置，但是精度过低，只能定位目标的大概位置，并且由于信号可传播范围只有数十米，定位精度大概只有20米。起初，室内定位采用红外线进行无线定位，但是技术不够成熟，于是，国内外学者、公司对定位技术进行了广泛的研究，如项目开发的系统，定位系统通过超声波和射频信号的之间的到达时间差来实现定位的功能[4]；谷歌方案由于对于自己的精度一直不满意，努力寻求方案，后来当用户采取谷歌方案技术进行室内定位时，谷歌会采集WIFI、GPS的信息从而完提高自己的定位的准确性，为用户提供更好的产品体验；杜克大学方案是采用WIFI、3G来计算用户的位置，通过用户的运动特征推算其位置坐标，当设备移动时，通过传感器校正位置坐标，从而使定位更准确，现在世界上对室内定位技术重视从而其发展非常迅速，产品的种类也比较多。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展现状及发展趋势 2
1.3 本课题设计方案 3
2 红外定位技术及实现 4
2.1 无线传感网络技术概括 4
2.2 红外模块硬件设计 6
2.3 热释电红外传感器的多节点定位技术 7
2.4 PIR节点及其布局 7
2.5 红外模块工作原理及流程 8
3 穿戴式设备设计 10
3.1 姿态模块设计 10
3.2 主控模块设计 14
3.3 供电模块 16
3.4 语音模块 16
3.5 通信模块 17
4 实验测试与结果分析 18
4.1 无线通信测试 18
4.2 温度测试 19
4.3 语音测试 19
4.4 系统调试总结 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
在二十一世纪的今天，由于经济、人口发生了巨变，社会的人口老龄化的程度的深化，与之形成鲜明对比的是，我国的养老产业才刚刚起步[1]，并且传统的养老模式遇到了一些问题，而智能家居的模式正在兴起，从而受到各国学者们的广泛关注。从现代家用电器的单一功能到智能化，室内定位子系统将成为未来的必然，将实现实时监控老人的安全，为老人的日常生活提供保障。居家养老系统除了实时监控老人的健康，保障老人的安全，提高老人生活幸福感，更加注重人性化的体验，具有广阔的市场前景。因此，为了满足新形势下独居老年人的养老需求， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
所以居家养老系统——室内定位子系统因此应运而生。为此本课题设计了一种基于红外定位技术的室内定位子系统，采用了红外传感器实时收集传感信号，根据传感信号判断是检测老人是否跌倒，同时可以利用单片机获取红外传感器采集的参数来控制通信模块发送信息通知相关人员，从而对老人实时监控。
1.1 本课题研究的目的及意义
中国社会经济在快速增长的同时，人口结构也在悄然老化，且人口老龄化和高龄化现象越来越明显。根据最新人口普查数据，60岁以上占总人口的15.5%，65岁以上占总人口的10.1%[2]，意味中国已经成为老龄化的社会，正处于老龄化慢慢加深的阶段。与此同时，由于社会转型时期人口流动的加剧和生活方式的变化，传统的大型家庭正在逐渐向小型家庭转变，随着现代社会人口流动的现象加深，这导致身边无子女纯老年人家庭的数量日益增多。人口老龄化的问题在我国的的社会随着时间的推移越发凸显，如何实现对老人健康生活的实时监控，满足老人日常生活的需要是全社会关注的焦点。因我国老龄化程度的加深，居家养老系统的需求增加，这是一个挑战，同时也是商机。此外，由于我国的老人受到传统思想的影响和自身经济的局限，导致大多数独居老人没办法接受专业的养老院的服务。为了可以给老人提供更好的养老服务，保障老人的安全，故本课题设计了一种基于红外定位技术的室内定位子系统，可以实时定位老人的位置，提供对老人实时监测，从而能够在老人跌倒时通过姿态检测和红外传感器相结合有效的获得老人的位置，并及时通知相关人员。
其中居家养老系统中重要的一环——室内定位子系统，它主要是利用红外传感技术可有效获取人体目标粗略位置信息，同时可以利用单片机获取红外传感器采集的参数来控制通信模块发送信息通知相关人员，从而对老人实时监控。因此有必要设计了一种室内居家养老的定位系统，系统主要有能实现紧急事件报警、跌倒报警、室内外定位等功能来保障独居老人的安全。本项目针对红外定位技术的特点，采用在室内安装搭建了感知节点平台[3]，可实现完成对老人在有效区域的定位，而且室内定位子系统装置同时包括腕带式信息采集终端，其特征在于：所述腕带式信息采集终端设置有通信模块、主控模块、报警模块、姿态检测模块，可实现紧急报警、意外跌倒报警、吃药提醒等多方位功能。操作人员只需要随身佩戴腕带式终端，操作方便简单，适合使用在老人的日常生活。
1.2 国内外发展现状及发展趋势
现代人们对于室内定位的需求随着情况的不同而日益增加，低成本且高精度的室内定位对于城市居民尤其独居老人显得越发重要，当老人的突发跌倒时，通过室内定位，引导医疗人员以最快速度解救独居老人，居家养老监护系统是一种具有多学科技术的现代远程监护系统，该系统的目的是让老年人能够享受到室内的、方便的、科学的、专业的健康监测，快捷的健康状态自我检查，健康咨询和保健指导等服务。社区居家养老系统吸引了国内外许多科研机构和科研团队的关注。他们在室内定位技术系统中做了大量的研究，并在科学研究方面取得了更突出的成就。
随着时代的发展，远程监控系统已不再仅仅只局限于航空领域方面，而是逐渐开始被广泛应用于各个领域。欧美国家对室内定位系统技术的研究开始较早，代表系统：实验室提出的红外感应系统系统，微软公司的基于RESI的系统等。上个90年代末，美国开始兴起让大家使用便利的热点地图，这个开始涉及WiFi定位技术，代表有Ekahau。偶然中，人们发现利用热点地图进行定位自己所处的位置，但是精度过低，只能定位目标的大概位置，并且由于信号可传播范围只有数十米，定位精度大概只有20米。起初，室内定位采用红外线进行无线定位，但是技术不够成熟，于是，国内外学者、公司对定位技术进行了广泛的研究，如项目开发的系统，定位系统通过超声波和射频信号的之间的到达时间差来实现定位的功能[4]；谷歌方案由于对于自己的精度一直不满意，努力寻求方案，后来当用户采取谷歌方案技术进行室内定位时，谷歌会采集WIFI、GPS的信息从而完提高自己的定位的准确性，为用户提供更好的产品体验；杜克大学方案是采用WIFI、3G来计算用户的位置，通过用户的运动特征推算其位置坐标，当设备移动时，通过传感器校正位置坐标，从而使定位更准确，现在世界上对室内定位技术重视从而其发展非常迅速，产品的种类也比较多。
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