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摘 要：本文主要介绍组成技术、应用范围。可以实现调频收音机功能，同时能够实时了解佩戴人的具体位置信息，让人们在收听广播的同时，能够自动及时发送准确定位信息，使其家人能及时找到他们。
关键词：定位；收音；单片机；GSM；GPRS
中图分类号：TN851
在现代社会中，中国人口逐渐步入老龄化，孩子的课余生活丰富多彩。随着人们的生活水平不断提高，生活中的数字化和智能化也越来越受到人们的关注。许多老年人通过听收音机丰富生活，孩子们也利用收音机充实童年时光。但由于幼小的孩子记忆能力较弱，年龄逐渐增大的老年人记忆力也在降低，他们都属于容易走失的特殊群体。“佩戴式可定位收音机”可以实现调频收音机功能，同时能够实时了解佩戴人的具体位置信息，让人们在收听广播的同时，能够自动及时发送准确定位信息，使其家人能及时找到他们。
1 组成技术
“佩戴式可定位收音机”主要由五部分组成，即FM收音机模块、GPS接收机模块、GSM/GPRS模块、单片机控制电路和电源电路。FM收音机模块负责接收调频广播；GPS模块负责接收定位数据；GSM/GPRS模块在单片机的控制下与特定手机交换信息；单片机控制电路对GPS定位数据进行分析，并根据用户设置做出相应处理；电源电路为所有模块和电路提供直流电源。
1.1 FM收音机模块
FM（Frequency Modulation）广播即调频广播，是一种利用调频波段以无线发射的方式来传输广播的方式。调频广播具有无需立杆架线、覆盖范围广、无限扩容、安装维护方便、投资省、音质优美清晰的特点。在调频发射机中允许将最大频偏限制在75KHZ，我国的调频频率规定范围为87--108MHZ。
调频广播的优点：由于FM系统的抗干扰性能比AM（振幅调制）系统的性能强，同时FM信号的产生和接收方法也并不复杂，故FM系统应用广泛。FM信号的传输带宽比AM信号的带宽宽得多，因此FM系统抗噪性能要优于AM系统抗噪性能。
目前的调谐方式有四种：
（1）可变电容调谐方式，其电路简单，调整方便，但稳定性差，必须每隔一段时间就要调整一次，否则频率飘移，收不到信号或失真。
（2）变容管电压调谐式，这种方式比可变电容调谐方式前进了一大步，但频率飘移问题仍得不到根本解决。
（3）石英晶体振荡方式，它从根本上解决了频率飘移问题，多年使用，稳定性良好。这种方式的缺点是，晶体一般是多次倍频，其谐波成份多，抗干扰性差，灵敏度难控制，频率固定，调整频率时必需更换晶体。
（4）频率合成方式，是一种理想的方式，它频率稳定性好，调整方便。可使用手持红外遥控器对频率和音量进行遥控。
采用FM模块制作电调谐调频收音机，具有电路简单、制作容易、调试方便、性能价格比高、音质好、成本低、体积小等特点。调频收音机设有调谐按钮和复位按钮，按一下调谐按钮收音机就会自动从频率低端（87MHz）向频率高端（108MHz）选台，当收到一个电台时，收音机就会自动锁定电台并停止搜索，如要收听下一个电台节目，可再按一下调谐按钮继续按顺序搜索电台。当搜索到频率最高端时，按一下复位按钮即可回到频率最低端，再重新按顺序选台。
1.2 GPS模块
GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是美国研制的卫星导航定位系统。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。现实生活中，GPS定位主要用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监控。GPS定位结合了GPS技术、无线通信技术（GSM/GPRS/CDMA）、图像处理技术及GIS技术，主要可实现如下功能：跟踪定位、轨迹回放、报警。
GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60MHz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：C/A码，又被称为粗捕获码；P码，又被称为精捕获码。
1.3 GSM/GPRS模块
GSM（Global System For Mobile Communications）即全球移动通信系统，是欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，是当前应用最为广泛的移动电话标准。GSM与它以前的标准比较，最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移动电话系统，已成为数字制式移动通信网络的主导技术。GSM的手机与模拟手机比较，多了一个用户识别卡（SIM卡），没有插入SIM卡的手机是不能够接入网络的。只有GSM网络识别了用户的身份，才可提供各种服务。GPRS（General Packet Radio Service）即通用分组无线服务技术，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。
GSM/GPRS模块在单片机的控制下实现接收和发送短信的功能，单片机通过向GSM模块发送握手指令，控制GSM模块运行。发送短信时将相关数据发送到特定手机，通过特定手机能查看基于电子地图的定位信息、接收被定位者所处环境的声音和紧急呼救信息。
1.4 单片机控制电路
“佩戴式可定位收音机”选用广泛应用的高速、低功耗、超抗干扰的新一代51系列单片机，其内部的可编程Flash程序存储器有60k字节，它有两个独立的全双工串行通信接口，可方便地实现单片机同时与GPS和GSM进行数据通信。 单片机与GPS模块的连接采用串口通讯的方式，模块在上电后，会实时接收GPS数据包，数据包的类型有：GPCSV：可见卫星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推荐最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：当前卫星信息等，设计中，只对GPPMC型数据包进行解析，数据包的内容为：时间、定位状态、纬度、纬度半球N（北半球）或S（南半球）、经度、经度半球E（东经）或W（西经）、地面速率、地面航向、日期、磁偏角、磁偏角方向E（东）或W（西）、模式指示。
单片机与GSM/GPRS的连接也采用串口通讯的方式，当需要发送短消息时，就按顺序发送指令和数据，将信息发送给特定的手机。
单片机程序主要包括两部分，一是实现单片机对GPS信号的采集、解析等以及通过GSM/GPRS网络向用户发送定位信息等，是单片机程序的重点；二是实现对GSM信号的接收与分析。
2 应用范围
国内外有许多不同款式的收音机和定位工具，但没有一款合二为一的“可定位收音机”。“佩戴式可定位收音机”可戴在头上、脖子上或手腕上，方便收听广播和实时定位。
“佩戴式可定位收音机”突出了“可定位”与“可收音”二者完美结合的优势。在拥有FM收音机功能的同时能够实时了解佩戴人的具体位置信息。让人们享受收听广播的同时，帮助他们及时准确定位。“佩戴式可定位收音机”小巧、轻便、精确、实用、安全。
“佩戴式可定位收音机”适合于各个年龄层次的不同人群，在佩戴一个时尚又实用的配件的同时还可以随时收听无线广播。并且它的定位功能也适合各类人群，例如老人、孩子、情侣或特殊人群等，方便他们的家人及时找到他们，确保了他们的安全。特别是走失率极高的老人、孩子，外出时使用“佩戴式可定位收音机”就能让他们的家人消除后顾之忧。
（1）防止孩子走失：年幼的孩子特别是上学回家的孩子是家长最不放心的，尤其是过了放学时间又联系不到时更会焦急万分。有了“佩戴式可定位收音机”，家长就能随时了解外出孩子所在的位置，如果孩子遇到紧急情况时只要按下“呼救”按键就能和家长进行通话，而且只能拨打家长电话、不能拨打其他电话，避免了孩子用作为玩具影响学习。
（2）防止老人走失：老人特别是高龄老人、智障老人走失时比孩子更麻烦，他们记不住回家的路和家庭住址、也说不出家人的电话号码。“佩戴式可定位收音机”可使家人能随时了解他们外出时的行走路线和位置，即使走失也能快速找到他们。
此外，将“佩戴式可定位收音机”中的可定位模块取出来，还可用于其它方面，如防止宠物丢失、防止私家轿车被盗、防止汽车租赁公司车辆被骗、防止长途汽车货车或者轮船遭遇风险等等。
（1）防止宠物丢失：养宠物已成为很多人的生活习惯，有的宠物价值不菲，有的宠物与主人感情很深，防止宠物丢失是宠物主人必须面对的问题，只要做一个项圈固定好“可定位模块”就能迎刃而解了。
（2）防止私家轿车被盗：现代生活水平提高了，高档私家车也越来越多，但停车难的问题也越来越突出，被盗现象时有发生。将“可定位模块”藏在车内隐蔽部位，如果被盗，车主能及时了解车辆去向，方便警察破案。
（3）防止汽车租赁公司车辆被骗：汽车租赁行业最大的风险之一是被骗，因为价值不菲，所以一旦被骗会使汽车租赁公司损失惨重。“可定位模块”能使汽车租赁公司及时了解出租汽车的动向，在可能受骗的情况下及时找到汽车，减小损失。
（4）防止长途车（船）遭遇风险：长途运输存在很多风险，“可定位模块”能使车（船）主及时了解车（船）位置和安全情况。
3 结束语
“佩戴式可定位收音机”既能将FM收音功能和GPS定位功能融于一体，也能分开独立使用，为人类及其宠物活动提供了安全保障，可规避私家轿车、租赁车辆、长途汽车货车或者轮船等遭遇各种风险，新颖、实用、方便。
参考文献：
[1]严士农.袖珍电调谐调频收音机的制作[J].电子制作，2004（01）.
[2]周佳，沈立荣，吴佳.基于GPS/GSM技术的防丢失个人定位系统的设计[J].电子技术，2010（04）.
[3]袁卫.基于GPS和GSM的车辆自动跟踪系统[J].山西电子技术，2011（04）.
作者简介：段永良，男，副教授，高级工程师，研究方向：广播电视工程；周洪萍，女，讲师，研究方向：广播电视工程；郑嘉芸，女，本科在读，研究方向：广播电视工程；董凤竹，女，本科在读，研究方向：通信工程；宋祺，男，本科在读，研究方向：广播电视工程；刘好好，女，本科在读，研究方向：广播电视工程。
作者单位：中国传媒大学南广学院，南京 211172
基金项目：2013年江苏省大学生实践创新训练计划项目（项目编号：201313687008Y）。
关键词：定位；收音；单片机；GSM；GPRS
中图分类号：TN851
在现代社会中，中国人口逐渐步入老龄化，孩子的课余生活丰富多彩。随着人们的生活水平不断提高，生活中的数字化和智能化也越来越受到人们的关注。许多老年人通过听收音机丰富生活，孩子们也利用收音机充实童年时光。但由于幼小的孩子记忆能力较弱，年龄逐渐增大的老年人记忆力也在降低，他们都属于容易走失的特殊群体。“佩戴式可定位收音机”可以实现调频收音机功能，同时能够实时了解佩戴人的具体位置信息，让人们在收听广播的同时，能够自动及时发送准确定位信息，使其家人能及时找到他们。
1 组成技术
“佩戴式可定位收音机”主要由五部分组成，即FM收音机模块、GPS接收机模块、GSM/GPRS模块、单片机控制电路和电源电路。FM收音机模块负责接收调频广播；GPS模块负责接收定位数据；GSM/GPRS模块在单片机的控制下与特定手机交换信息；单片机控制电路对GPS定位数据进行分析，并根据用户设置做出相应处理；电源电路为所有模块和电路提供直流电源。
1.1 FM收音机模块
FM（Frequency Modulation）广播即调频广播，是一种利用调频波段以无线发射的方式来传输广播的方式。调频广播具有无需立杆架线、覆盖范围广、无限扩容、安装维护方便、投资省、音质优美清晰的特点。在调频发射机中允许将最大频偏限制在75KHZ，我国的调频频率规定范围为87--108MHZ。
调频广播的优点：由于FM系统的抗干扰性能比AM（振幅调制）系统的性能强，同时FM信号的产生和接收方法也并不复杂，故FM系统应用广泛。FM信号的传输带宽比AM信号的带宽宽得多，因此FM系统抗噪性能要优于AM系统抗噪性能。
目前的调谐方式有四种：
（1）可变电容调谐方式，其电路简单，调整方便，但稳定性差，必须每隔一段时间就要调整一次，否则频率飘移，收不到信号或失真。
（2）变容管电压调谐式，这种方式比可变电容调谐方式前进了一大步，但频率飘移问题仍得不到根本解决。
（3）石英晶体振荡方式，它从根本上解决了频率飘移问题，多年使用，稳定性良好。这种方式的缺点是，晶体一般是多次倍频，其谐波成份多，抗干扰性差，灵敏度难控制，频率固定，调整频率时必需更换晶体。
（4）频率合成方式，是一种理想的方式，它频率稳定性好，调整方便。可使用手持红外遥控器对频率和音量进行遥控。
采用FM模块制作电调谐调频收音机，具有电路简单、制作容易、调试方便、性能价格比高、音质好、成本低、体积小等特点。调频收音机设有调谐按钮和复位按钮，按一下调谐按钮收音机就会自动从频率低端（87MHz）向频率高端（108MHz）选台，当收到一个电台时，收音机就会自动锁定电台并停止搜索，如要收听下一个电台节目，可再按一下调谐按钮继续按顺序搜索电台。当搜索到频率最高端时，按一下复位按钮即可回到频率最低端，再重新按顺序选台。
1.2 GPS模块
GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是美国研制的卫星导航定位系统。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。现实生活中，GPS定位主要用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监控。GPS定位结合了GPS技术、无线通信技术（GSM/GPRS/CDMA）、图像处理技术及GIS技术，主要可实现如下功能：跟踪定位、轨迹回放、报警。
GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60MHz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：C/A码，又被称为粗捕获码；P码，又被称为精捕获码。
1.3 GSM/GPRS模块
GSM（Global System For Mobile Communications）即全球移动通信系统，是欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准，是当前应用最为广泛的移动电话标准。GSM与它以前的标准比较，最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移动电话系统，已成为数字制式移动通信网络的主导技术。GSM的手机与模拟手机比较，多了一个用户识别卡（SIM卡），没有插入SIM卡的手机是不能够接入网络的。只有GSM网络识别了用户的身份，才可提供各种服务。GPRS（General Packet Radio Service）即通用分组无线服务技术，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。
GSM/GPRS模块在单片机的控制下实现接收和发送短信的功能，单片机通过向GSM模块发送握手指令，控制GSM模块运行。发送短信时将相关数据发送到特定手机，通过特定手机能查看基于电子地图的定位信息、接收被定位者所处环境的声音和紧急呼救信息。
1.4 单片机控制电路
“佩戴式可定位收音机”选用广泛应用的高速、低功耗、超抗干扰的新一代51系列单片机，其内部的可编程Flash程序存储器有60k字节，它有两个独立的全双工串行通信接口，可方便地实现单片机同时与GPS和GSM进行数据通信。 单片机与GPS模块的连接采用串口通讯的方式，模块在上电后，会实时接收GPS数据包，数据包的类型有：GPCSV：可见卫星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推荐最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：当前卫星信息等，设计中，只对GPPMC型数据包进行解析，数据包的内容为：时间、定位状态、纬度、纬度半球N（北半球）或S（南半球）、经度、经度半球E（东经）或W（西经）、地面速率、地面航向、日期、磁偏角、磁偏角方向E（东）或W（西）、模式指示。
单片机与GSM/GPRS的连接也采用串口通讯的方式，当需要发送短消息时，就按顺序发送指令和数据，将信息发送给特定的手机。
单片机程序主要包括两部分，一是实现单片机对GPS信号的采集、解析等以及通过GSM/GPRS网络向用户发送定位信息等，是单片机程序的重点；二是实现对GSM信号的接收与分析。
2 应用范围
国内外有许多不同款式的收音机和定位工具，但没有一款合二为一的“可定位收音机”。“佩戴式可定位收音机”可戴在头上、脖子上或手腕上，方便收听广播和实时定位。
“佩戴式可定位收音机”突出了“可定位”与“可收音”二者完美结合的优势。在拥有FM收音机功能的同时能够实时了解佩戴人的具体位置信息。让人们享受收听广播的同时，帮助他们及时准确定位。“佩戴式可定位收音机”小巧、轻便、精确、实用、安全。
“佩戴式可定位收音机”适合于各个年龄层次的不同人群，在佩戴一个时尚又实用的配件的同时还可以随时收听无线广播。并且它的定位功能也适合各类人群，例如老人、孩子、情侣或特殊人群等，方便他们的家人及时找到他们，确保了他们的安全。特别是走失率极高的老人、孩子，外出时使用“佩戴式可定位收音机”就能让他们的家人消除后顾之忧。
（1）防止孩子走失：年幼的孩子特别是上学回家的孩子是家长最不放心的，尤其是过了放学时间又联系不到时更会焦急万分。有了“佩戴式可定位收音机”，家长就能随时了解外出孩子所在的位置，如果孩子遇到紧急情况时只要按下“呼救”按键就能和家长进行通话，而且只能拨打家长电话、不能拨打其他电话，避免了孩子用作为玩具影响学习。
（2）防止老人走失：老人特别是高龄老人、智障老人走失时比孩子更麻烦，他们记不住回家的路和家庭住址、也说不出家人的电话号码。“佩戴式可定位收音机”可使家人能随时了解他们外出时的行走路线和位置，即使走失也能快速找到他们。
此外，将“佩戴式可定位收音机”中的可定位模块取出来，还可用于其它方面，如防止宠物丢失、防止私家轿车被盗、防止汽车租赁公司车辆被骗、防止长途汽车货车或者轮船遭遇风险等等。
（1）防止宠物丢失：养宠物已成为很多人的生活习惯，有的宠物价值不菲，有的宠物与主人感情很深，防止宠物丢失是宠物主人必须面对的问题，只要做一个项圈固定好“可定位模块”就能迎刃而解了。
（2）防止私家轿车被盗：现代生活水平提高了，高档私家车也越来越多，但停车难的问题也越来越突出，被盗现象时有发生。将“可定位模块”藏在车内隐蔽部位，如果被盗，车主能及时了解车辆去向，方便警察破案。
（3）防止汽车租赁公司车辆被骗：汽车租赁行业最大的风险之一是被骗，因为价值不菲，所以一旦被骗会使汽车租赁公司损失惨重。“可定位模块”能使汽车租赁公司及时了解出租汽车的动向，在可能受骗的情况下及时找到汽车，减小损失。
（4）防止长途车（船）遭遇风险：长途运输存在很多风险，“可定位模块”能使车（船）主及时了解车（船）位置和安全情况。
3 结束语
“佩戴式可定位收音机”既能将FM收音功能和GPS定位功能融于一体，也能分开独立使用，为人类及其宠物活动提供了安全保障，可规避私家轿车、租赁车辆、长途汽车货车或者轮船等遭遇各种风险，新颖、实用、方便。
参考文献：
[1]严士农.袖珍电调谐调频收音机的制作[J].电子制作，2004（01）.
[2]周佳，沈立荣，吴佳.基于GPS/GSM技术的防丢失个人定位系统的设计[J].电子技术，2010（04）.
[3]袁卫.基于GPS和GSM的车辆自动跟踪系统[J].山西电子技术，2011（04）.
作者简介：段永良，男，副教授，高级工程师，研究方向：广播电视工程；周洪萍，女，讲师，研究方向：广播电视工程；郑嘉芸，女，本科在读，研究方向：广播电视工程；董凤竹，女，本科在读，研究方向：通信工程；宋祺，男，本科在读，研究方向：广播电视工程；刘好好，女，本科在读，研究方向：广播电视工程。
作者单位：中国传媒大学南广学院，南京 211172
基金项目：2013年江苏省大学生实践创新训练计划项目（项目编号：201313687008Y）。