智能解说器及GPS智能游方案

摘要：本文对自主开发的“AVIL智能电子解说器”的发展前景及趋势进行了调查，结合市场发展的新要求，在原开发项目基础上提出了进一步改进的优化方案。

关键词：电子解说器；

ZigBee；CC2430；无线单片机

DOI:10.3969/j.issn.1005―5517.2009.07.011

旅游点硬件设施的提升，对旅游服务水平的提高将是一个很大的贡献。张家界国家森林公园是闻名海内外的世界地质公园，有大小景点39处、市旅游局2008年的目标和规划是：“力争到2008年境外旅游人数达到150万人次，过夜人数达到100万人次、其中欧美游客3075人次”。

AVR智能电子解说器

“AVR智能电子解说器”又叫“人体接近智能电子解说器”，是主要为当地旅游产业及产品宣传广告类等设计开发的一款电子产品。该产品采用了Atmel公司的AVR内核的系列单片机。AVR系列单片机是Atmel公司于1997年研发和推出的采用精简指令集RISC结构的单片机，其特点是充分发挥了Flash存储器技术的特长。我们选择的是AVR系列的ATmega64型微控制器(单片机)作为控制核心的设计方案。AVR智能电子解说器与同类产品相比的优点是：硬件成本低，整套产品成品不超过百元：功能强，留有扩展空间，语言等数据重载次数1万次以上：能同时设置不同的语言解说，而解说内容是在人体接近时自动触发解说的(接收端事先设置好语种开关)：节能环保，整机最大功耗为15mW，在3.3V电压下典型工作电流为2.25mA，最大电流为3.5mA，待机电流为1.5μA，待机功耗为5μW；维护及操作简单。

相比之下，景区原来有电子解说器，但很少用，仅限三个语种。因为成本很高，需要游客交一定的押金，给管理者和使用者都带来不便。还有一个原因是电子解说器还不能完全取代人工导游、游客并不能为此减少导游费用。如果该产品能增加gps功能、游客在景区自己知道在什么方位，就知道到达想去的景点应该往哪里走，这样一来游客就可以考虑省掉人工导游费用开支。如果成本低的话，还是很有吸引力的。

景区GPS智能游

本项目的“AVR智能电子解说器”已经实现了智能解说基本功能。我们在现有的功能上加以扩展，将开发一种“景区GPS智能游”产品。现就“景区GPS智能游”产品设计做一个可行性方案分析，提出以下三种方案。

方案一：利用现有的手机通信网络系统，在景区设置多个小功率基站，形成不同距离网络点，通过游客手机与各基站接收的信号强弱判断游客方位，形成GPS功能。各种解说语言下载到游客手机中。

方案二：借鉴汽车GPS导航并增设景点语种下载功能。

方案三：将原产品中的热释电红外检测触发改为无线单片机功能。将接收／发射双向传输的无线单片机装置分布在景区，组成景区无线局域网。当游客的解说器(也带无线单片机装置)走到景区任何位置时，三个以上景区的无线网点收到后便可确定其游客方位。

方案可行性分析及选择

方案一优点：游客不需投入。缺点：景区管理单位设备投入大，周期长，对景区环境破坏大，对小景区也不划算：

方案二优点：投入周期短，对景区环境无影响。缺点：购买价格不菲的GPS接收机也是不小的开支，而且要交年费，景区运营成本增高。 方案三优点：成本低，无线单片机体积小，芯片只有黄豆大小，很容易制成很小的仿生装置(仿叶片形状)。缺点：软件开发周期长，要电池，维护难度大。若能用太阳能电池，则是最佳方案。

通过以上分析，我们选择了方案三。理由是：成本低，产品价格的高低是直接影响产品销售推广的重要因素之一。由于装置体积小，做了仿生处理后，不会对环境造成影响。把电池设计成太阳能装置(不要太大的面积，一个叶片大小面积，即两个拇指大小)，可以做到免维护。剩下就是软件开发的问题了，它可能需要的周期较长，主要是编程和调试。类似无线单片机组网的成功案例有不少，比如，汽车流量交通灯智能控制、水电收费系统、汽车到站解说器等。

优化方案设计思路

将原方案的人体红外感应元件换为8051无线片上系统芯片，如Chipcon(注：已被TI公司并购)的CC2430。该芯片是首款符合ZigBee技术的2.4GHz射频系统单芯片，适用于各种ZigBee或类似ZigBee的无线网络节点，包括调谐器、路由器和终端设备。

ZigBee采用IEEE 802.15.4标准，利用全球的公共频率2.4GHz，应用于监视、控制网络时，具有非常显著的低成本、低耗电、多网络节点、远传输距离等优势，目前被视为替代有线监视和控制网络领域最有前景的技术之一。

CC2430芯片的主要特点如下：

集成符合IEEE 802.15.4标准的2.4GHZ的RF无线电收发机：

优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性：

在休眠模式时仅0.9μA的功耗，外部的中断或RTC能唤醒系统；在待机模式时小于0.6μA的功耗，外部的中断唤醒系统：

硬件支持CSMA／CA功能：

数字化的RSSI／LQI支持和强大的DMA功能：

较宽的电压范围(2.0～3.6V)；

具有电池监测和温度感测功能：

集成了14位ADC：

集成AES安全协处理器：

带有一个符合IEEE 802.15.4规范的MAC计时器、一个常规的16位计时器和两个8位计时器。

强大和灵活的开发工具。

IEEE 802.4标准支持多种网络拓扑结构，包括星型和点对点拓扑结构。应用的设计选择决定了拓扑结构：其芯片的应用范围适合低延时的星型连接，同时也适合大面积的点对点拓扑结构。

首先，设置无线单片机的初始值，这里的初始值内容包括景区的坐标代码，游道(路)每相距30m左右设置一个无线单片机装置，当游人在游道上行走时，游人身上的无线单片机装置就时刻和游道放置的无线单片机相互交换信息，信息中可显示游人所在位置，通过游道单片机的接收信号渐强或渐弱测试来传送游人行走方向代码。

同时设置在游道上的许多无线单片机通过主从结构，相互也可以双向传送信息数据。当设置点发生故障时，相近的点会自动向中心传送故障信息，同时自动增强功率，通过加大接收和发射距离，临时接管故障点的服务区，不影响游人游玩。

此方案具有独特新颖的特点，切实可行。与旅游局和公园管理处干部和技术负责人交流后，表示非常期待新产品的研发成功。