儿童防走失胸针设计探讨

2022-09-21 版权声明 举报文章

儿童防走失胸针设计探讨

【摘要】从上世纪90年代起,我国的儿童走失事件就频繁发生,根据家寻宝贝的相关信息,我国平均每天都有儿童走失事件发生。公安机关虽然加大了对拐卖妇女儿童的打击力度,但是受限于该类型案件地域分散广、人员分布多等特点,使得公安机关的办案过程异常艰辛。我国经济高速发展,导致生活节奏进一步加快,迫于生活压力,很多父母无法抽出更多的时间陪伴自己的小孩,这也进一步导致很多家庭对儿童走失事件的担忧。针对上述现象,本文设计了一款儿童防走失胸针。该胸针基于GPS定位系统,具有隐蔽性好、续航时间长等特点。经实测,该胸针定位准确率达到89%,平均定位误差7米。

【关键词】儿童走失;GPS定位系统;胸针

1引言

根据法制晚报的相关报道显示,3-5岁的儿童走失几率最高,其中男孩的走失几率还要略高于女孩。究其原因是因为3-5岁的儿童已经具备自主的想法及自主的行动能力,并且在面对新鲜事物时能够激发其足够的好奇心,趋使这些儿童进行一系列自主行动。若此时家长未对孩子加以看护,则儿童就很容易走失。而且我国从上世纪90年代起儿童走失拐卖事件频发。根据公安部的相关数据显示,从2016年5月到2020年5月共发布4467名儿童走失信息,这些数据由于其覆盖性有限导致统计不完全,还有相当一部分数据未被计入。现代社会的生活节奏快,成年人的工作压力大,导致父母没有足够的时间给予孩子陪伴,容易造成孩子的自主走失或拐卖现象。因此本文基于GPS定位系统设计了一款儿童防走失胸针,该胸针可以随时查看儿童的位置信息,对儿童的安全健康成长起到了良好的保障作用。

2防走失系统总体框架

防走失系统系统的建立需要对系统所有的信息进行建模,并在其中加入可拓展语言进行数据整体合并,以实现定位轨迹的查找、汇总及提示。实现上述功能则可有效完成系统总体框架的搭建,从而有效描绘出儿童的行走轨迹,进而实现儿童的精准定位。在轨迹超出预设范围的情况下,系统可实现提示报警功能。也就是依据所实现功能的不同,可以把系统框架详细分为用户管理模块、定位报警模块以及基础功能模块。

2.1用户管理模块构建

用户的管理模块的主要功能围绕用户注册、登录以及注销展开。其重点在于用户的注册及登录。在用户注册方面主要要求能够实现用户自身信息的编辑以及校核,具体包含姓名、电话、地址、邮箱等。在用户登录方面要求能够使用手机号码、微信、QQ及邮箱进行登录,能够实现密码错误的锁定功能。具体如图1所示。

2.2定位报警模块构建

定位报警模块的核心构建是定位系统和报警系统。其功能在于可在规定的时间或规定的边界以及电量低时进行警报。GPS是国内外常用的一种定位方式,其通过内置天线及芯片与卫星进行的配合,进而实现较高精度的定位,该定位在恶劣气候环境下依然可以维持较高的精度,通常情况下可以达到10米以内的精度。因此,该系统决定采用GPS技术进行构建。GPS则又根据其原理上的差别可以分为绝对定位和相对定位两种类型。通常采用相对定位的方法,其原理是利用距离地面1.2万公里以外的24颗卫星进行精确定位,由于24颗卫星均匀分散,使得在地球上的任意位置均可以搜索到4颗卫星。利用4颗卫星中的3颗即可建立起坐标方程,再由第4颗卫星来提供时钟参数,从而求解出待测点的具体坐标。如图2所示。图2GPS原理

2.3基础功能模块构建

基础功能模块主要包含位置查询位置查询功能、儿童活动区域查询功能、语音功能以及紧急电话功能。儿童的具置可以通过位置查询功能实时地进行查询,家长只需在手机端或电脑端安装相应软件就可实现该功能,该功能是系统中的首要功能,可通过语音、图像进行反馈。系统可在后台对儿童的行进轨迹进行分析,圈定其活动区域,若儿童的行进轨迹超出了通常圈定的活动区域,则系统会根据用户需求向用户的手机端进行反馈。该反馈可以是语音提示或短信提示,也可以根据设定进行电话提示。通过分析走失案例,发现儿童走失后主要行为表现:情绪惊慌恐惧、错误处理行为、不会寻求帮助。儿童在走失后会惊慌失措,不断走动,从而更加远离走失地点,且不会主动寻求帮助。在充分考虑了可能遇见的紧急情况,该系统设置了隐私安全功能,在语音功能中设置了白名单功能,将非白名单的语音予以过滤。当需要与白名单进行语音时,采用按键选择对应的用户进行语音。在该模块中还设计有一键拨号功能,在该功能模块下,儿童可实现在紧急状态下快速便捷的与家长进行联系,从而确保自身安全。

3性能分析与测试

儿童往往更喜欢色彩较为艳丽且形象可爱的形象设计,因此该儿童防走失胸针采用大面积的反光材料,使胸针看起来更为光彩夺目,从而博得儿童的好感,使其更愿意主动佩戴。胸针需要足够大的面积,用以隐藏防走失系统的各个模块,按照上述要求进行了儿童防走失胸针的设计,如图3所示。为了验证系统的性能,在无线传感器网络定位的测量上采用GPS测距方法进行了测试。在空旷的环境获得GPS值与距离的关系后,系统还在不同环境下测试GPS与距离的关系。对儿童防走失胸针的性能进行了测试。其实验方法为模拟儿童走失,通过手机端对儿童进行定位,并且通过定位进行了位置的追踪,其结果如表1、表2和表3所示。实验结果表明该儿童防走失胸针的定位准确性为89%,平均定位误差为7m。该儿童防走失胸针在空旷地带定位更为准确,而在具有较多遮挡物的地带其定位误差稍大。但是若该胸针在室内使用时,由于信号存在遮挡或屏蔽,因此可能存在无法定位的情况。

4总结

本文根据GPS的专业背景和应用的状况针对儿童易走失的现状,设计了一款儿童防走失胸针,可以实时定位儿童的确切位置,具有儿童活动区域查询功能、语音功能以及紧急电话功能。虽然定位存在一些误差,但仍在可追踪范围内。并且该胸针具有隐蔽性好、小巧且重量轻、待机时间长等特点。经过实际测试,该儿童防走失胸针的准确性达到89%,平均定位误差为7m。该儿童防走失胸针对于保护儿童安全、减轻家长压力具有积极意义。在完成实验样机的研制后,对该实验样机进行了全方位的测试,其测试结果达到了预期的设计目标。若该儿童防走失胸针能够在儿童中普及,预计将有效保障儿童的人身安全,进而减轻家长的育儿压力。

参考文献

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作者:种稼惠 杨硕 李晨明 景梦娇 张熙 邱慧娴 李美娇 单位:吉林工商学院

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