一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及行動(dòng)輔助和監(jiān)控技術(shù)，具體是一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是世界上盲人最多的國家，每年新增盲人大約45萬，視力障礙或全盲者占全世界盲人總數(shù)的1/5左右，由于先天或后天意外導(dǎo)致的視力障礙人員數(shù)量也不在少數(shù)。
[0003]隨著生活水平的提高，盲人想要更多地了解世界和更好地融入社會(huì)的愿望也越來越強(qiáng)烈。視覺是了解世界最直觀的方式，但由于生理上的缺陷，盲人無法通過視覺直觀地獲取外界信息，這使得他們?cè)趯W(xué)習(xí)、生活和工作等方面有著諸多不便。
[0004]隨著社會(huì)文明程度的不斷提高，盲人越來越多地受到社會(huì)的關(guān)注。盲人生活中最大的問題是由于無法通過視覺獲取信息，導(dǎo)致行動(dòng)能力和行動(dòng)范圍受限，并且行動(dòng)安全沒有保障。盲人想要便捷地行動(dòng)必須了解行進(jìn)方向障礙物信息、目的地位置信息、可行路徑信息以及途經(jīng)關(guān)鍵位置信息?，F(xiàn)實(shí)生活中大多數(shù)盲人都是通過普通的盲杖來輔助行走的，它只能探測局部的障礙物。導(dǎo)盲犬雖然可以協(xié)助引導(dǎo)盲人行進(jìn)，但存在訓(xùn)練周期和適應(yīng)期過長、成本較高的缺點(diǎn)，這也使得導(dǎo)盲犬的使用率并不高。因此急需研究一種具有行動(dòng)輔助和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的系統(tǒng)。
[0005]現(xiàn)有的激光、雷達(dá)、微波等測距方法雖然精度較高，但價(jià)格昂貴、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，不適合應(yīng)用于低成本場合。使用超聲波模塊和紅外模塊相結(jié)合的測距方法，即可滿足盲人行動(dòng)測障場合需求。
[0006]現(xiàn)有的定位系統(tǒng)較多使用GPS技術(shù)，但GPS模塊存在價(jià)格昂貴、特定區(qū)域信號(hào)差或無信號(hào)、民用導(dǎo)航精度低等缺點(diǎn)，因此使用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決目前盲人測障、定位、導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、成本高，導(dǎo)致無法被大多數(shù)盲人使用的問題，本發(fā)明提供一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)、陀螺儀技術(shù)、ZigBee技術(shù)和GSM/GPRS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)反饋障礙物信息、定位信息，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案:
一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括便攜裝置和與便攜裝置連接的ZigBee組網(wǎng)模塊和智能便攜終端。
[0009]進(jìn)一步地，所述便攜裝置包括處理器和分別與處理器連接的測距模塊、測溫模塊、陀螺儀模塊、提示模塊和通信模塊。
[0010]進(jìn)一步地，所述通信模塊包括ZigBee模塊和GSM/GPRS模塊。
[0011]進(jìn)一步地，所述ZigBee組網(wǎng)模塊通過自組織網(wǎng)絡(luò)與ZigBee模塊無線連接通信。
[0012]進(jìn)一步地，所述GSM/GPRS模塊與智能便攜終端通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無線連接通信。
[0013]進(jìn)一步地，所述測距模塊、測溫模塊、陀螺儀模塊、提示模塊和通信模塊分別與處理器電連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述測距模塊包括超聲波模塊和紅外模塊。
[0015]進(jìn)一步地，所述超聲波模塊包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射模塊和一個(gè)超聲波接收模塊。
[0016]進(jìn)一步地，所述紅外模塊包括至少一個(gè)紅外發(fā)射模塊和一個(gè)紅外接收模塊。
[0017]進(jìn)一步地，所述測溫模塊用于測量環(huán)境溫度信息，以便校正超聲波傳播速度。
[0018]進(jìn)一步地，所述陀螺儀模塊用于測量便攜裝置方位和俯仰角信息，以便校正障礙物位置信息。
[0019]進(jìn)一步地，所述提示模塊包括語音模塊、燈光模塊和震動(dòng)模塊，用于反饋障礙信息、定位信息和導(dǎo)航信息給盲人，并提示路人避讓盲人。
[0020]進(jìn)一步地，所述ZigBee組網(wǎng)模塊包括至少一個(gè)ZigBee模塊，并且自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)或網(wǎng)狀網(wǎng)。
[0021]進(jìn)一步地，所述智能便攜終端包括GSM/GPRS接口、APP軟件和預(yù)先設(shè)計(jì)好的監(jiān)控區(qū)域地圖。
[0022]進(jìn)一步地，所述智能便攜終端為平板電腦和智能手機(jī)中的一種或兩種。
[0023]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果包括:本發(fā)明將超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)和陀螺儀技術(shù)結(jié)合，并通過溫度校正，計(jì)算出障礙物位置和距離信息，通過聲、光和震動(dòng)等形式反饋給盲人，進(jìn)行行動(dòng)誘導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)避障。盲人佩戴便攜裝置進(jìn)入布設(shè)有ZigBee組網(wǎng)模塊的區(qū)域內(nèi)時(shí)，便攜裝置上的ZigBee模塊自動(dòng)與ZigBee組網(wǎng)模塊形成自組織網(wǎng)絡(luò)，ZigBee組網(wǎng)模塊中的ZigBee模塊可通過與便攜裝置的ZigBee模塊通信，計(jì)算便攜裝置位置，從而實(shí)現(xiàn)定位；當(dāng)盲人根據(jù)語音提示輸入目標(biāo)位置信息時(shí)，可通過ZigBee組網(wǎng)模塊內(nèi)的ZigBee模塊路由表信息或路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，規(guī)劃出可用的路徑信息，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。便攜裝置將盲人位置信息通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到智能便攜終端，即可使用智能便攜終端遠(yuǎn)程監(jiān)控盲人位置信息。本系統(tǒng)組成設(shè)備簡單、開發(fā)周期短、組網(wǎng)靈活、易于擴(kuò)展、使用簡單、成本低，可保證盲人行動(dòng)安全性、便捷性和監(jiān)控的實(shí)時(shí)性。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明運(yùn)用測距技術(shù)、無線通信技術(shù)和軟件技術(shù)，將超聲波技術(shù)、紅外技術(shù)和陀螺儀技術(shù)相結(jié)合，利用軟件通過處理器控制多種傳感器工作，實(shí)現(xiàn)障礙物距離測量；利用語音技術(shù)和震動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)避障誘導(dǎo)提示。
[0027]參考圖1，本發(fā)明系統(tǒng)包括便攜裝置和與便攜裝置連接的ZigBee組網(wǎng)模塊和智能便攜終端。
[0028]便攜裝置包括處理器、測距模塊、測溫模塊、陀螺儀模塊、提示模塊和通信模塊。
[0029]測距模塊包括超聲波模塊和紅外模塊。
[0030]超聲波模塊包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射模塊和一個(gè)超聲波接收模塊。處理器控制超聲波發(fā)射模塊發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)遇到障礙物反射，超聲波接收模塊接收反射信號(hào)，處理器通過發(fā)射和接收信號(hào)時(shí)間差即可計(jì)算障礙物距離。選用不同類型和不等數(shù)量超聲波模塊進(jìn)行距離測量，可提高障礙物形狀識(shí)別率、增加障礙物測量范圍。
[0031]紅外模塊包括至少一個(gè)紅外發(fā)射模塊和一個(gè)紅外接收模塊。由于超聲波在近距離測距時(shí)有盲區(qū)，故使用紅外模塊測量近距離障礙物，其測距原理與超聲波類似。
[0032]由于超聲波信號(hào)傳播速度與溫度有關(guān)，因此計(jì)算時(shí)需使用測溫模塊實(shí)時(shí)檢測溫度值并更新計(jì)算結(jié)果，以提高測距精度。
[0033]由于盲人行走過程中是的便攜裝置晃動(dòng)，導(dǎo)致測距方向的變化，因此需使用陀螺儀模塊實(shí)時(shí)檢測方向變化，校正障礙物方位信息，以提高障礙物方位精度。
[0034]通信模塊包括ZigBee模塊和GSM/GPRS模塊。
[0035]當(dāng)盲人佩戴便攜裝置進(jìn)入布設(shè)有ZigBee組網(wǎng)模塊的區(qū)域內(nèi)時(shí)，便攜裝置上的ZigBee模塊自動(dòng)與ZigBee組網(wǎng)模塊形成自組織網(wǎng)絡(luò)，ZigBee組網(wǎng)模塊中的ZigBee模塊可通過與便攜裝置的ZigBee模塊通信，計(jì)算便攜裝置位置，進(jìn)行定位；當(dāng)盲人根據(jù)語音提示輸入目標(biāo)位置信息時(shí)，可通過ZigBee組網(wǎng)模塊內(nèi)的ZigBee模塊路由表信息或路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，規(guī)劃出可用的路徑信息，進(jìn)行語音導(dǎo)航。
[0036]GSM/GPRS模塊與智能便攜終端通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接。
[0037]智能便攜終端包括GSM/GPRS接口、APP軟件和預(yù)先設(shè)計(jì)好的監(jiān)控區(qū)域地圖。
[0038]APP軟件接收便攜裝置定時(shí)發(fā)送或盲人按鍵發(fā)送的位置信息，相關(guān)人員也可以通過APP軟件發(fā)送控制命令，主動(dòng)要求便攜裝置即時(shí)回發(fā)位置信息。
[0039]監(jiān)控區(qū)域地圖可通過預(yù)先存儲(chǔ)于智能便攜終端或通過網(wǎng)絡(luò)下載，還可通過APP軟件發(fā)送控制命令，要求便攜裝置從ZigBee組網(wǎng)模塊獲取，再回傳給智能便攜終端。
[0040]當(dāng)相關(guān)人員想要監(jiān)控盲人狀態(tài)時(shí)，可通過APP軟件獲取盲人位置信息，并在監(jiān)控區(qū)域地圖上顯示，從而達(dá)到直觀監(jiān)控的目的。
[0041]為了確保整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，ZigBee和GSM/GPRS均設(shè)定了各自特定的數(shù)據(jù)傳送格式、編解碼器方式和加密模式，以便能夠準(zhǔn)確而安全地進(jìn)行測障、定位、導(dǎo)航和監(jiān)控。
[0042]以上對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所做的均等變化或改進(jìn)等，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括便攜裝置和與便攜裝置連接的ZigBee組網(wǎng)模塊和智能便攜終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述便攜裝置包括處理器、測距模塊、測溫模塊、陀螺儀模塊、提示模塊和通信模塊，通信模塊包括ZigBee模塊和GSM/GPRS模塊，ZigBee模塊與ZigBee組網(wǎng)模塊通過自組織網(wǎng)絡(luò)連接通信，GSM/GPRS模塊與智能便攜終端通過GSM網(wǎng)絡(luò)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述測距模塊、陀螺儀模塊、測溫模塊、提示模塊和通信模塊分別與處理器電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述測距模塊包括超聲波模塊和紅外模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波模塊包括至少一個(gè)超聲波發(fā)射模塊和一個(gè)超聲波接收模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外模塊包括至少一個(gè)紅外發(fā)射模塊和一個(gè)紅外接收模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述提示模塊包括語音模塊、燈光模塊和震動(dòng)模塊，用于反饋障礙信息、定位信息和導(dǎo)航信息給盲人，并提不路人避讓盲人。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述ZigBee組網(wǎng)模塊包括至少一個(gè)ZigBee模塊，并且自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)或網(wǎng)狀網(wǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述智能便攜終端包括GSM/GPRS接口、APP軟件和預(yù)先設(shè)計(jì)好的監(jiān)控區(qū)域地圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述智能便攜終端為平板電腦和智能手機(jī)中的一種或兩種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種盲人行動(dòng)輔助及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括便攜裝置、ZigBee組網(wǎng)模塊和智能便攜終端；所述便攜裝置包括處理器、測距模塊、測溫模塊、陀螺儀模塊、提示模塊和通信模塊，所述通信模塊包括ZigBee模塊和GSM/GPRS模塊，所述ZigBee模塊與所述ZigBee組網(wǎng)模塊通過自組織網(wǎng)絡(luò)無線連接通信，所述GSM/GPRS模塊與智能便攜終端通過GSM網(wǎng)絡(luò)連接。本系統(tǒng)通過便攜裝置獲取障礙信息，并結(jié)合ZigBee組網(wǎng)模塊獲取定位和導(dǎo)航信息，實(shí)現(xiàn)行動(dòng)輔助；便攜裝置將位置信息發(fā)送到智能便攜終端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。本系統(tǒng)組建簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)、使用方便。
【IPC分類】G05D1-02
【公開號(hào)】CN104571107
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410844913
【發(fā)明人】趙峰, 余凱, 陳宏濱, 于洋, 劉軍輝
【申請(qǐng)人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日