1、前言

　　目前，我國有約3億需照顧看護(hù)群體，這其中主要為兒童和老年病人。由于現(xiàn)代生活節(jié)奏緊張化，家長忙于工作，兒童擁有了更大的自由活動空間，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)兒童走丟、受傷的現(xiàn)象；醫(yī)院的病人比如老年癡呆癥患者也有走失現(xiàn)象發(fā)生。如何實(shí)現(xiàn)對此群體的隨時監(jiān)護(hù)，已成為廣大照顧者們非常關(guān)心并急切希望解決的問題。GPS（全球定位系統(tǒng)）[1]是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星系統(tǒng)，具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，已免費(fèi)開放使用，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。我們采用GPS技術(shù)制備監(jiān)護(hù)用的定位裝置，以滿足家庭對孩子、醫(yī)院對病人的實(shí)時看護(hù)，從而使工作中的家長們放心，防止醫(yī)院病人走丟，提高醫(yī)院對病人的看護(hù)水平，擴(kuò)大病人的活動范圍。

2、裝置硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 

　　該醫(yī)療監(jiān)護(hù)裝置（圖1）由兩大部分組成：單片機(jī)控制模塊和GPS接收模塊，這兩個模塊之間通過串口機(jī)制進(jìn)行信息的交互。.

圖1  醫(yī)療監(jiān)護(hù)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　2.1單片機(jī)控制模塊（圖2）：通過擴(kuò)展外圍電路，實(shí)現(xiàn)了對生理參數(shù)數(shù)據(jù)的采集、鍵盤操作、生理參數(shù)LCD顯示和自動報警等。LCD我們采用G191液晶模塊，192×128點(diǎn)陣，點(diǎn)尺寸為0.33×0.33mm,點(diǎn)距為0.04mm，驅(qū)動電源為＋5V和－20V。液晶控制器我們采用SED1335，該控制器用于接收來自控制模塊的各種指令和數(shù)據(jù)，產(chǎn)生相應(yīng)的時序?qū)σ壕吝M(jìn)行控制顯示，SED1335的軟件功能非常強(qiáng)大，而且自帶數(shù)據(jù)RAM，并可自行管理顯示緩存區(qū)，方便我們使用。

圖2  單片機(jī)控制模塊電路

　　2.2 GPS接收模塊：負(fù)責(zé)從GPS衛(wèi)星（空間部分）接收信息，并實(shí)時的將數(shù)據(jù)通過UART串口發(fā)送給單片機(jī)控制模塊，在設(shè)計過程中，通過分析和比較，我們選用了臺灣HOLUX公司的GR-85串口GPS接收器。在信號捕捉及信號精度方面，GR-85具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。其信號重新捕捉時間只需要100ms，最小速度更新率可達(dá)到1s。

　　GR-85接收模塊采用串行通信方式，其數(shù)據(jù)格式定義如下：9600b／s，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，無極性輸出。GR-85支持六種NMEA－0183協(xié)議信息：GGA，GLL，GSA， GSV，RMC，VTG。這六種信息的區(qū)別在于用戶所能接收到的信息類型有所差別，例如在RMC格式中有速度的信息，而在其他的格式中卻沒有。設(shè)計者可以根據(jù)需要選擇響應(yīng)的信息格式，本實(shí)驗(yàn)利用RMC格式。表1為GPS接收模塊管腳。接收模塊與單片機(jī)通訊主要通過TXA腳。

表1  GPS接收模塊管腳

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 

　　GPS 接收板只要處于通電工作狀態(tài)就會源源不斷地把接收并計算出的GPS 導(dǎo)航定位信息通過串口傳送到單片機(jī)系統(tǒng)中。對GPS 信息進(jìn)行提取必須首先明確其幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀主要由幀頭、幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成。各幀均以回車符<CR>和換行符<LF>作為幀尾，標(biāo)識一幀的結(jié)束。對數(shù)據(jù)幀處理，是先對幀頭進(jìn)行判斷，然后對所需的幀進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取處理。由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段被逗號分割，因此在處理接收數(shù)據(jù)時一般是首先通過搜尋"$"的ASCII 碼來判斷是否是幀頭，接著對幀頭的類別進(jìn)行識別，然后再根據(jù)識別出來的幀類型以及逗號‘，’個數(shù)來確定當(dāng)前正在讀取的是哪個參數(shù)，并作出相應(yīng)的提取和存儲。我們采用中斷方式來獲取GPS數(shù)據(jù)。

　　為了存放接收以及處理后的時間及其經(jīng)度緯度數(shù)據(jù)，我們在內(nèi)存中劃出了固定的空間。其中3BH－5FH用來存放接收到的時間和經(jīng)度緯度數(shù)據(jù)，6BH－7FH用來存放處理后的時間和經(jīng)度緯度數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)流程圖如圖3所示：

圖3  系統(tǒng)流程圖  

3.1 GPS數(shù)據(jù)輸出格式如下：

　　$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>*hh<CR><LF>
　　格式說明如下：<1> 當(dāng)前位置的格林尼治時間，格式為hhmmss；<2> 狀態(tài), A 為有效位置, V 為非有效接收警告，即當(dāng)前天線視野上方的衛(wèi)星個數(shù)少于3 顆；<3> 緯度, 格式為ddmm.mmmm；<4> 標(biāo)明南北半球, N 為北半球，S 為南半球；<5> 經(jīng)度，格式為dddmm.mmmm；<6> 標(biāo)明東西半球，E 為東半球，W 為西半球；<7> 地面上的GPS 接收器的移動速度； <8> 方位角，范圍為000.0～359.9；<9> 日期, 格式為ddmmyy；<10> 地磁變化；<11> 地磁變化方向，為E 或W。

　　輸出范例：$GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598, ,*10

3.2  GPS信息接收程序：
中斷接收程序
XINTS:MOV A,SBUF
JB DFLAG,DF 
JB CFLAG,CF 
JB MFLAG,MF 
JB RFLAG,RF
JB PFLAG,PF
JB G1FLAG,G1F
JB SFLAG,SF
XRL A,#24H
JZ SYES
MOV 20H,#00H;不是則清所有標(biāo)志位
LJMP INTSOUT
SYES:SETB SFLAG;是$，設(shè)標(biāo)志
LJMP INTSOUT
SF: XRL A,#47H;是第一個G么
JZ G1YES;是G轉(zhuǎn)G1TES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
G1YES:SETB G1FLAG
INTSOUT:POP ACC
RETI
G1F: XRL A,#50H;是P么
JZ PYES;是則轉(zhuǎn)PYES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
PYES:SETB PFLAG
LJMP INTSOUT
PF:XRL A,#52H;是R么
JZ RYES;是則轉(zhuǎn)RYES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
RYES:SETB RFLAG
LJMP INTSOUT
RF:XRL A,#4DH;是M么
JZ MYES;是則轉(zhuǎn)MYES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
MYES: SETB MFLAG
LJMP INTSOUT
MF:XRL A,#43H;是C么
JZ CYES;是轉(zhuǎn)CYES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
CYES: SETB CFLAG
LJMP INTSOUT
CF:XRL A,#2CH 
JZ DYES
MOV 20H,#00H
LJMP INTSOUT
DYES:SETB DFLAG
LJMP INTSOUT
DF:MOV @R0,A
DEC R0
DJNZ R3,INTSOUT
MOV R3,#25H
MOV R0,#3bH
LJMP INTSOUT

4、結(jié)果與討論 

　　經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試，該系統(tǒng)誤差在5米以內(nèi)，在廣州市不同的地理位置、天氣狀況中測量，系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的定位。系統(tǒng)每5秒鐘進(jìn)行一次數(shù)據(jù)刷新，使系統(tǒng)單位耗電量減小到連續(xù)測試耗電量的1/4。同時，相比于利用紅外線、射頻技術(shù)定位測距等，本系統(tǒng)擁有更高的精確度、穩(wěn)定性和抗衰減能力，有利于監(jiān)護(hù)時的信息傳輸。

　　實(shí)驗(yàn)證明：GPS技術(shù)應(yīng)用于戶外活動的病人及兒童的監(jiān)護(hù)是可行的，可通過該系統(tǒng)對監(jiān)護(hù)對象進(jìn)行實(shí)時監(jiān)護(hù)，一旦病人處于危急狀態(tài)，可通過GPS信息獲知病人位置，從而大大提高拯救病人效率，也可以將走丟的兒童及老年癡呆患者及時找回來，同時該裝置也可以用于旅游、探險等野外活動的定位跟蹤。

　　GPS技術(shù)用于軍事、交通、野外地質(zhì)找礦等領(lǐng)域的應(yīng)用已有相關(guān)報道[2-4]，但還未見GPS技術(shù)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)方面的詳細(xì)報道，本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：具體探討了GPS技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)定位的技術(shù)問題，拓展了GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)了一種新的醫(yī)療監(jiān)護(hù)定位技術(shù)。由于GPS技術(shù)的免費(fèi)使用以及該GPS醫(yī)療監(jiān)護(hù)定位裝置所具備的高精確度、良好的穩(wěn)定性、強(qiáng)大的抗衰減能力、較小的耗電量等優(yōu)點(diǎn)，使GPS醫(yī)療監(jiān)護(hù)定位裝置在醫(yī)療保健方面具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：
1.劉基余，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法［Ｍ］，北京：科學(xué)出版社，2003 
2. 何香玲,張躍,鄭鋼 等，GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、動態(tài)及應(yīng)用，微計算機(jī)信息，2002，18（5）：3 
3.陸小鋒，陸亨立，張芳琴，GPRS與GPS在汽車信息服務(wù)系統(tǒng)中的設(shè)計應(yīng)用，微計算機(jī)信息，2005，21（3）：188 
4.葉積龍,甘艷輝,然見多杰，GPS在野外地質(zhì)找礦工作中的應(yīng)用淺析，地礦測繪，2006,22(1):36-37