專利名稱：基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聽力障礙者無線通信技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信方法及裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的殘疾人總數(shù)約一億左右，而聽力障礙者約占?xì)埣踩丝倲?shù)的三分之一，作為弱勢(shì)群體，他們的日常生活在諸多方面都需要得到幫助。盡管有手語、唇語等特殊的交流方式以及助聽器等輔助儀器，但這些交流方式和儀器在很多情況下仍未能有效地幫助聽力障礙者解決聽力問題，如觀看無字幕電視節(jié)目、使用收音機(jī)、打電話等等。目前，殘疾人養(yǎng)護(hù)中心的管理系統(tǒng)及輔助設(shè)施仍不夠完善。在聽力障礙者的管理上，一般使用手語與其進(jìn)行交流，但是，若聽力障礙者沒能發(fā)現(xiàn)對(duì)方正在和自己進(jìn)行手語對(duì)話時(shí)，通信效率就降低了。此外，養(yǎng)護(hù)中心還會(huì)利用電子告示欄公告通知，但對(duì)于緊急情況， 需要對(duì)聽力障礙者群體進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度時(shí)，電子告示欄則不能確保每個(gè)人都能第一時(shí)間獲得調(diào)度指令。因此，如果能改變看護(hù)人員與聽力障礙者之間的通信方式，使得聽力障礙者在養(yǎng)護(hù)中心的任何地方都能及時(shí)接收到通知，就能大大提高養(yǎng)護(hù)中心的管理效率。根據(jù)反饋途徑的不同，聽力障礙者接收信息的方式主要有兩種其一是利用殘存聽力，借助助聽器獲取聲音信息，但此方法只適用于聽力不完全受損的人群，對(duì)于那些先天性失聰、重聽、重度失聰或全失聰?shù)娜藙t愛莫能助。其二為通過視覺或者觸覺來反饋感應(yīng)信息，該方法則幾乎適用于所有聽力障礙者。若使用視覺反饋的方法，可以考慮為每個(gè)聽力障礙者分配一個(gè)帶有LCD顯示屏的消息閱讀器，但LCD設(shè)備成本較高，不夠輕便，且容易磨損。 若使用觸覺反饋的方法，則可考慮在聽力障礙者身上設(shè)置幾個(gè)小型的無線振動(dòng)貼片，使用者通過感知不同貼片的組合振動(dòng)來獲取信息。這種設(shè)備成本較低，方便攜帶，而且聽力障礙者無論是在吃飯、休息或是做其他事情時(shí)都能即時(shí)接收到信息。該方法彌補(bǔ)了手語交流的不足，大大提高了通信效率，給聽力障礙者的生活提供了一定程度的幫助。在使用無線振動(dòng)貼片傳達(dá)信息的基礎(chǔ)上，還需要考慮兩個(gè)方面。首先是無線通信技術(shù)。其次，在感知振動(dòng)的授信形式下，需要將原信息轉(zhuǎn)換成多點(diǎn)振動(dòng)的信號(hào)來表達(dá)其含義，因此需要使用一種有效的編碼方式來實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。盲文在全世界具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可以表示多種語言文字，如漢語、英語、法語等通用語言和數(shù)字、字母、化學(xué)元素等符號(hào)，具有很強(qiáng)的拓展性和實(shí)用性，而且盲文易于學(xué)習(xí)，因此適合用來進(jìn)行信息編碼。目前供聽力障礙者使用的觸覺感應(yīng)提示設(shè)備中，存在著某些不足。如授權(quán)公告號(hào)為CN1857186A、授權(quán)公告日為2006年11月8日的“一種設(shè)置在聾啞人耳垂上的振動(dòng)裝置”， 該裝置讓聾啞人通過感知耳垂上的振動(dòng)裝置來獲取發(fā)聲者的位置信息。但該裝置實(shí)現(xiàn)的通信距離較短，大約在30米以內(nèi)；而且裝置僅僅為使用者提供聲源的位置信息，并不能讓使用者了解語音信號(hào)的含義；此外該裝置容易受到噪聲的干擾從而影響使用者的判斷。又如授權(quán)公告號(hào)為CN1805472A、授權(quán)公告日為2006年7月19日的“一種盲聾啞人使用的手機(jī)”， 該裝置把接收到的消息通過點(diǎn)陣振動(dòng)的方式表現(xiàn)出來，盲聾 人通過感知點(diǎn)陣振動(dòng)來獲取信息。但該裝置使用起來不夠方便，使用者在接收消息時(shí)必須一直手握裝置，因此行動(dòng)上受到了一定程度的限制；此外，若使用者并非一直手持裝置，則消息到達(dá)時(shí)的提示信號(hào)容易被忽略，對(duì)于緊急消息無法及時(shí)接收。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)聽力障礙者與正常人群交流困難的問題及現(xiàn)有輔助設(shè)備的不足，本發(fā)明提出基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信方法及裝置，利用該裝置可與一名或多名聽力障礙者進(jìn)行通信。本發(fā)明使用主控器對(duì)語音輸入或鍵盤輸入的信息進(jìn)行編碼，然后將編碼后的信息序列通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給附在聽力障礙者身體上不同部位的振動(dòng)貼片； 振動(dòng)貼片根據(jù)接收到的信息序列產(chǎn)生振動(dòng)，讓聽力障礙者通過感知不同貼片的振動(dòng)來了解發(fā)送的信息，由此實(shí)現(xiàn)施令者和聽力障礙者之間的無線通信。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，包括一組以上的無線振動(dòng)貼片和帶有鍵盤輸入、語音輸入和顯示功能的主控器；所述主控器包括設(shè)有語音識(shí)別程序及盲文雙拼編碼程序的處理器和分別與所述處理器連接的語音信號(hào)處理模塊、主控器Zigbee模塊、 鍵盤IXD顯示屏和用于下載更新語音識(shí)別詞庫的GPRS模塊；一組所述無線振動(dòng)貼片包括多個(gè)振動(dòng)貼片，每個(gè)振動(dòng)貼片包括相互連接的振動(dòng)貼片ZigBee模塊、振子和電源，主控器與無線振動(dòng)貼片之間通過各自的ZigBee模塊無線通信，主控器是所有振動(dòng)貼片的父設(shè)備。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，每個(gè)ZigBee模塊包括射頻電路、存儲(chǔ)器和微控制器。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，所述語音信號(hào)處理模塊的輸入端與麥克風(fēng)連接，對(duì)從麥克風(fēng)輸入的語音信號(hào)進(jìn)行濾波、采樣和A/D轉(zhuǎn)換；然后將調(diào)整好的信號(hào)送入處理器中進(jìn)行語音識(shí)別和編碼。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，所述振動(dòng)貼片的電源采用紐扣電池供電。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，所述無線振動(dòng)貼片附在聽力障礙者身體上的不同部位，一組無線振動(dòng)貼片包括6個(gè)所述振動(dòng)貼片。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，所述語音識(shí)別程序?qū)φZ音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別后的信息交由盲文雙拼編碼程序處理； 所述盲文雙拼編碼程序根據(jù)語音識(shí)別出的語義或鍵盤輸入的信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行盲文雙拼編碼，編成6位二元碼序列，最后把該信息序列送至ZigBee模塊。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，所述振子根據(jù)ZigBee 模塊傳輸?shù)亩刂菩盘?hào)序列產(chǎn)生振動(dòng)，若碼元為1，振子產(chǎn)生固定時(shí)長(zhǎng)的振動(dòng)；若碼元為 0，振子不振動(dòng)。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置中，當(dāng)接收到主控器發(fā)送過來的信息后，ZigBee模塊對(duì)該信息進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中，同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)設(shè)定時(shí)間，提示使用者有新的消息到達(dá)；提示完畢后，微控器讀取存儲(chǔ)器中的6位二元碼序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)。上述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置的通信方法，包括主控器和無線振動(dòng)貼片的工作流程，主控器的工作流程包括
步驟1、開機(jī)初始化，主控器設(shè)置為外部中斷激活模式；
步驟2、主控器的ZigBee模塊首先對(duì)信道進(jìn)行能量檢測(cè)掃描，選擇一個(gè)合適的信道并建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)；
步驟3、ZigBee模塊執(zhí)行主動(dòng)掃描，搜索附近的ZigBee節(jié)點(diǎn)，并檢查該節(jié)點(diǎn)的物理地址是否與自身存有的鄰居列表中的物理地址匹配，若匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)所在的振動(dòng)貼片是其子設(shè)備，允許連接并分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址；若不匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)不是其子設(shè)備，拒絕接入網(wǎng)絡(luò)；
步驟4、若無信息發(fā)送，則主控器等待設(shè)定時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)，并等待外部中斷的激活；若有信息發(fā)送，則設(shè)定主控器的工作方式為按組發(fā)送或廣播發(fā)送；
步驟5、若信息為語音輸入，語音信號(hào)處理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、采樣和A/D轉(zhuǎn)換，再將處理后的信號(hào)送至處理器，并執(zhí)行步驟6 ；若信息為鍵盤輸入，則把鍵盤輸入信息送至處理器進(jìn)行盲文雙拼編碼，轉(zhuǎn)至步驟7 ；
步驟6、處理器對(duì)從語音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行語音識(shí)別，然后將識(shí)別后的信息交給盲文雙拼編碼程序處理；
步驟7、盲文雙拼編碼程序?qū)φZ音識(shí)別后的信息或鍵盤輸入的信息進(jìn)行盲文雙拼編碼， 編成一串6位二元碼序列，然后把該序列送至主控器的ZigBee模塊；
步驟8、ZigBee模塊收到處理器送來的二元碼信息序列后，發(fā)出信標(biāo)，通知目標(biāo)振動(dòng)貼片有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)；
步驟9、當(dāng)主控器收到目標(biāo)振動(dòng)貼片的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，得知所有目標(biāo)振動(dòng)貼片都進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)；
無線振動(dòng)貼片的流程包括
步驟1、振動(dòng)貼片的ZigBee模塊預(yù)先設(shè)置為外部中斷激活模式，一直對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽； 步驟2、ZigBee模塊監(jiān)聽到信標(biāo)后，得知主控器有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入激活狀態(tài)；然后向主控器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)；
步驟3、ZigBee模塊接收到來自主控器的二元碼信息序列，并向主控器回復(fù)一個(gè)表示成功接收的確認(rèn)信號(hào)；
步驟4、ZigBee模塊對(duì)接收到的序列進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中；同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)設(shè)定時(shí)間，提示使用者有新的消息到達(dá)；
步驟5、提示完畢后，微控制器讀取存儲(chǔ)器中的序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信
號(hào)；
步驟6、振子收到控制信號(hào)后，根據(jù)碼元“ 1”產(chǎn)生振動(dòng)，使用者通過感知6個(gè)貼片的不同組合方式的振動(dòng)來獲取語音指令的信息。上述通信方法中，多位聽力障礙者各自使用一組所述無線振動(dòng)貼片，各組無線振動(dòng)貼片由ZigBee組號(hào)區(qū)分，ZigBee組號(hào)事先在振動(dòng)貼片上設(shè)定；主控器的ZigBee模塊具有按組發(fā)送或廣播發(fā)送兩種工作方式，當(dāng)進(jìn)行按組發(fā)送時(shí)，主控器根據(jù)ZigBee組號(hào)向某一組或某幾組的振動(dòng)貼片發(fā)送數(shù)據(jù)，即向指定的一位或多位聽力障礙者發(fā)送信息；當(dāng)進(jìn)行廣播發(fā)送時(shí)，主控器則向所有使用者發(fā)送信息。所述振動(dòng)貼片的電源采用紐扣電池供電。
本發(fā)明利用振動(dòng)感知、ZigBee無線傳輸、盲文編碼、以及語音識(shí)別等技術(shù)，可將振動(dòng)裝置與“布萊爾”式盲文的六點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，在雙拼模式下，兩次振動(dòng)則可表示出一個(gè)漢字。 具有以下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果
1、系統(tǒng)構(gòu)建容易實(shí)現(xiàn)，具有語音和鍵盤兩種輸入，使用起來簡(jiǎn)單便捷。2、以感知多點(diǎn)振動(dòng)的形式來通信，使授信者無論是在吃飯、休息或是做其他事情的時(shí)候都能接收信號(hào)，因此使用方便而且信息傳達(dá)效果良好。3、無線振動(dòng)貼片體積小、方便攜帶。使用者可根據(jù)自身情況，將振動(dòng)貼片放置于身體的任何部位，如手臂、胸部、腰部或者腿部的較敏感的穴位。4、有消息到達(dá)時(shí)，身體不同部位的振動(dòng)貼片同時(shí)振動(dòng)以作為提示，該提示方式容易感知、不會(huì)被忽略，對(duì)于緊急消息能保證及時(shí)接收。5、可根據(jù)需要向指定的某位或多位聽力障礙者發(fā)送信息。6、采用ZigBee無線傳輸技術(shù)，通信范圍廣、功耗低、延時(shí)小、安全性高，很適合用于殘疾人養(yǎng)護(hù)中心對(duì)聽力障礙者的管理。7、該系統(tǒng)將盲文推廣到一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域——采用盲文雙拼對(duì)信息進(jìn)行編碼，而且盲文規(guī)則簡(jiǎn)單易學(xué)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和擴(kuò)展性。8、系統(tǒng)具有GPRS模塊，可下載更新語音識(shí)別模塊的詞庫，使得該裝置具有更強(qiáng)的實(shí)用性和擴(kuò)展性。


圖1是六點(diǎn)布萊爾式盲文的點(diǎn)陣示意圖； 圖2是“請(qǐng)注意”一詞的盲文編碼示意圖3是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是主控器的電路原理框圖； 圖5是無線振動(dòng)貼片的電路原理框圖； 圖6是主控器的工作流程圖； 圖7是無線振動(dòng)貼片的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例如圖3所示，本發(fā)明裝主要分成兩大部分第一部分為帶有鍵盤、麥克風(fēng)和IXD顯示屏的主控器，第二部分為附在聽力障礙者身體上不同部位的一組(6個(gè))無線振動(dòng)貼片。所述主控器用于對(duì)語音輸入信號(hào)或鍵盤輸入信號(hào)進(jìn)行盲文雙拼編碼，并把編碼后的6位二元碼信息序列通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給目標(biāo)振動(dòng)貼片。所述振動(dòng)貼片接收由主控器發(fā)來的信息序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)，使振子根據(jù)信息序列產(chǎn)生振動(dòng)。聽力障礙者通過感知各個(gè)貼片的振動(dòng)來了解消息的含義。如圖4所示，所述主控器包括處理器、語音信號(hào)處理模塊、ZigBee模塊、GPRS模塊、鍵盤、LCD顯示屏和電源。主控器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，而且是所有振動(dòng)貼片的父設(shè)備，與每個(gè)振動(dòng)貼片進(jìn)行通信并控制其振動(dòng)。所述處理器與語音信號(hào)處理模塊、Zigbee模塊、GPRS模塊、鍵盤、IXD顯示屏以及電源等多個(gè)模塊相連，并控制各個(gè)模塊的工作。處理器中設(shè)有語音識(shí)別程序和盲文雙拼編碼程序。所述語音識(shí)別程序可對(duì)語音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別后的信息交由盲文雙拼編碼程序處理。所述盲文雙拼編碼程序可根據(jù)語音識(shí)別出的語義或鍵盤輸入的信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行盲文雙拼編碼，編成一串6位二元碼序列，最后把該信息序列送至 ZigBee模塊。此外，為達(dá)到節(jié)電的目的，處理器可設(shè)置為外部中斷激活模式，沒有外部輸入時(shí)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)有語音輸入或鍵盤輸入時(shí)才被激活。為實(shí)現(xiàn)此功能，本實(shí)施例采用 ARM7TDMI作為處理器，可穩(wěn)定地在較低電源電壓下可靠地工作，具有較高的指令吞吐量以及出色的實(shí)時(shí)中斷響應(yīng)。所述語音信號(hào)處理模塊對(duì)輸入的語音信號(hào)進(jìn)行濾波、采樣和A/D轉(zhuǎn)換等處理；然后將調(diào)整好的信號(hào)送入處理器中進(jìn)行語音識(shí)別和編碼。主控器的ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的功能，并且作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)父設(shè)備，在其鄰居列表中預(yù)先登記好所有振動(dòng)貼片的物理地址和所屬組號(hào)，這些振動(dòng)貼片作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)，均屬控制器的子設(shè)備。主控器啟動(dòng)時(shí)將根據(jù)鄰居列表中的物理地址查找其子設(shè)備并建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)。該ZigBee模塊具有按組發(fā)送或廣播發(fā)送兩種工作方式，當(dāng)進(jìn)行按組發(fā)送時(shí)，主控器根據(jù)ZigBee組號(hào)向指定的一位或多位聽力障礙者發(fā)送信息；當(dāng)進(jìn)行廣播發(fā)送時(shí)，主控器則向所有使用者發(fā)送信息。所述ZigBee模塊包括射頻電路、存儲(chǔ)器和一個(gè)微控制器，該模塊接收處理器送來的6位二元碼信息序列，然后對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，并發(fā)送給目標(biāo)振動(dòng)貼片。為達(dá)到此目的，本實(shí)施例采用CCM30射頻芯片實(shí)現(xiàn)主控器的ZigBee模塊，該芯片工作在2. 4GHz頻段上，兼容IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)，在單個(gè)芯片上集成了 Zigbee射頻前端、SRAM和8051微控制器，可用作各類Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。所述GPRS模塊用于下載更新語音識(shí)別模塊的詞庫。用戶可根據(jù)需要通過GPRS模塊上網(wǎng)下載新的語音識(shí)別模塊詞庫。為達(dá)到此目的，本實(shí)施例采用SIM300通信芯片實(shí)現(xiàn) GPRS模塊，該芯片體積小，功耗低，具備TCP/IP協(xié)議棧，可以方便實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能。所述鍵盤和IXD用于指令的輸入和顯示。對(duì)難以用語音識(shí)別的、較復(fù)雜的長(zhǎng)指令， 可用鍵盤輸入并在LCD上顯示。鍵盤輸入的信息將送至編碼模塊進(jìn)行編碼。所述電源模塊采用電池供電的方式工作。振動(dòng)貼片初始為休眠狀態(tài)并一直監(jiān)聽信道，檢查主控器是否有數(shù)據(jù)發(fā)送，若沒有監(jiān)聽到信標(biāo)幀，則保持休眠狀態(tài)；若監(jiān)聽到信標(biāo)幀(表明主控器有數(shù)據(jù)發(fā)送)，則進(jìn)入激活狀態(tài)，然后向主控器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)。當(dāng)接收到主控器發(fā)送過來的信息后，ZigBee模塊對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中，同時(shí)， 微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)2秒，提示使用者有新的消息到達(dá)。提示完畢后，微控器讀取存儲(chǔ)器中的序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)。所述振子根據(jù)ZigBee模塊產(chǎn)生的二元控制信號(hào)序列產(chǎn)生振動(dòng)，若碼元為1，振子產(chǎn)生固定時(shí)長(zhǎng)的振動(dòng)；若碼元為0，振子不振動(dòng)。聽力障礙者通過感知6個(gè)貼片的不同組合方式的振動(dòng)來獲取語音指令的信息?，F(xiàn)以“請(qǐng)注意”一詞為例說明六點(diǎn)布萊爾式盲文雙拼編碼的規(guī)則。依照六點(diǎn)布萊爾式盲文雙拼法則，每六個(gè)點(diǎn)為一個(gè)點(diǎn)陣單元，如圖1所示，點(diǎn)陣中的六個(gè)點(diǎn)分別編號(hào)為1， 3j 4j 5j 6ο在雙拼法則下，“請(qǐng)注意”的盲文如圖2所示，每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)陣單元表示一個(gè)字，其中第一個(gè)點(diǎn)陣單元表示聲母，第二個(gè)點(diǎn)陣單元表示韻母；每個(gè)點(diǎn)陣單元用一個(gè)6位二元序列表示，則整個(gè)字由兩個(gè)6位二元序列組成。相應(yīng)的盲文六點(diǎn)序號(hào)如上圖所示，若為凸(黑)點(diǎn)， 則編為1 ；若為空(白)點(diǎn)，則編為0。例如“請(qǐng)”字的盲文表達(dá)如上圖前兩組點(diǎn)陣單元所示 第一點(diǎn)陣單元點(diǎn)陣中凸點(diǎn)序號(hào)為1、3，編為101000，第二點(diǎn)陣單元中凸點(diǎn)序號(hào)為1、6編為 100001，則整個(gè)“請(qǐng)”字編碼為101000,100001。依然此法則，“請(qǐng)注意”一詞用盲文雙拼編碼方式編成的二元串行序列為:101000,100001,001100,101001，101111,010100。ZigBee模塊的微控器讀取存儲(chǔ)器中的序列后，采用以下方式產(chǎn)生對(duì)振子的控制信號(hào)每組中6個(gè)振動(dòng)貼片分別編為1 一 6號(hào)，第k號(hào)振動(dòng)貼片(k = 1，2，3，4，5，6)的微控制器從接收到的信息序列中提取第6n + k個(gè)碼元(η = 0，1，2，3丨)，并重新組成一個(gè)二元碼序列，并以此作為對(duì)振子的控制信號(hào)。如上述例子中，第1個(gè)振動(dòng)貼片的微控制器提取序列的第1、7、13、19、25、31位后，重新組合而成的振子控制信號(hào)序列為110110。如圖5所示，所述無線振動(dòng)貼片由ZigBee模塊、振子和電源構(gòu)成。振動(dòng)貼片的ZigBee模塊作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)里的終端，并預(yù)先在主控器的鄰居列表中登記其物理地址和所屬組號(hào)，與主控器進(jìn)行匹配，成為其子設(shè)備。所述ZigBee模塊包括射頻電路、存儲(chǔ)器和一個(gè)微控制器，當(dāng)接收到主控器發(fā)送過來的信息后，ZigBee模塊對(duì)其進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中，同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)2秒，提示使用者有新的消息到達(dá)。提示完畢后，微控器讀取存儲(chǔ)器中的序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)。為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用CCM30射頻芯片實(shí)現(xiàn)振動(dòng)貼片的 ZigBee模塊，并將其設(shè)置為外部中斷激活模式。振動(dòng)貼片初始為休眠狀態(tài)并一直監(jiān)聽信道， 檢查主控器是否有數(shù)據(jù)發(fā)送，若監(jiān)聽到信標(biāo)幀(表明主控器有數(shù)據(jù)發(fā)送)，則進(jìn)入激活狀態(tài)， 然后向主控器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)；若沒有監(jiān)聽到信標(biāo)幀，則保持休眠狀態(tài)。所述振子根據(jù)ZigBee模塊送來的控制信號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)。聽力障礙者通過感知貼片的振動(dòng)來獲取語音指令的信息。本實(shí)施例采用直徑為1. 2cm、高度為0. 3cm的C340L-L50342 型振子。所述振動(dòng)貼片的電源采用紐扣電池供電。本實(shí)施例將振動(dòng)貼片設(shè)計(jì)為直徑為3cm的圓形狀，并在背面設(shè)置一個(gè)扣針用于把振動(dòng)貼片固定于衣物內(nèi)。如圖6所示，本實(shí)施例中主控器采用以下工作步驟 步驟1、開機(jī)初始化系統(tǒng)，主控器設(shè)置為外部中斷激活模式。步驟2、主控器的ZigBee模塊首先對(duì)信道進(jìn)行能量檢測(cè)掃描，選擇一個(gè)合適的信道并建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)。步驟3、ZigBee模塊執(zhí)行主動(dòng)掃描，搜索附近的ZigBee節(jié)點(diǎn)，并檢查該節(jié)點(diǎn)的物理地址是否與鄰居列表中的物理地址匹配，若匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)是其子設(shè)備(振動(dòng)貼片)，并允許連接并分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址；若不匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)不是其子設(shè)備，拒絕接入網(wǎng)絡(luò)。步驟4、若無信息發(fā)送，則主控器等待30秒后進(jìn)入休眠狀態(tài)，并等待外部中斷激活。若有信息發(fā)送，則設(shè)定主控器的工作方式為按組發(fā)送或廣播發(fā)送。步驟5、若信息為語音輸入，語音信號(hào)處理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、采樣和A/D轉(zhuǎn)換， 再將處理后的信號(hào)送至處理器，并執(zhí)行步驟6 ；若信息為鍵盤輸入，然后把鍵盤輸入信息送至編碼模塊，并轉(zhuǎn)至步驟7繼續(xù)執(zhí)行。步驟6、處理器對(duì)從語音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行語音識(shí)別，然后將識(shí)別后的信息交給盲文雙拼編碼程序處理。步驟7、盲文雙拼編碼程序?qū)φZ音識(shí)別后的信息或鍵盤輸入的信息進(jìn)行盲文雙拼編碼，編成一串6位二元碼序列，然后把該序列送至ZigBee模塊。步驟8、ZigBee模塊收到處理器送來的二元碼信息序列后，發(fā)出信標(biāo)，通知目標(biāo)振動(dòng)貼片有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)。步驟9、當(dāng)主控器收到目標(biāo)振動(dòng)貼片的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，得知所有目標(biāo)振動(dòng)貼片都進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖7所示，本實(shí)施例中無線振動(dòng)貼片采用以下工作步驟
步驟1、振動(dòng)貼片的ZigBee模塊預(yù)先設(shè)置為外部中斷激活模式，一直對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽。步驟2、ZigBee模塊監(jiān)聽到信標(biāo)后，得知主控器有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入激活狀態(tài)；然后向主控器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)。步驟3、ZigBee模塊接收到來自主控器的二元碼信息序列，并向主控器回復(fù)一個(gè)表示成功接收的確認(rèn)信號(hào)。步驟4、ZigBee模塊對(duì)接收到的序列進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中。同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)2秒，提示使用者有新的消息到達(dá)。步驟5、提示完畢后，微控制器讀取存儲(chǔ)器中的序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)。步驟6、振子收到控制信號(hào)后，根據(jù)碼元“ 1 ”產(chǎn)生振動(dòng)，使用者通過感知6個(gè)貼片的不同組合方式的振動(dòng)來獲取語音指令的信息。本發(fā)明使用主控器對(duì)語音輸入或鍵盤輸入的信息進(jìn)行盲文雙拼編碼，然后將編碼后的信息序列通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給附在聽力障礙者身體上不同部位的振動(dòng)貼片； 振動(dòng)貼片根據(jù)接收到的信息序列產(chǎn)生振動(dòng)，讓聽力障礙者通過感知不同貼片的組合振動(dòng)來了解信息的含義，由此實(shí)現(xiàn)和實(shí)施命令者進(jìn)行無線通信的目的。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，通過附在使用者身上的多個(gè)振動(dòng)貼片的各種組合振動(dòng)來傳達(dá)不同的信息，使聽力障者在吃飯、休息或其他狀態(tài)下都能即時(shí)知道消息的到達(dá)并進(jìn)行接收，有效提高了通信效率；采用ZigBee 無線傳輸技術(shù)，使系統(tǒng)具有較廣的通信范圍、較低的功耗、較小的延時(shí)和較高的安全性；語音輸入和鍵盤輸入并用，操作簡(jiǎn)單方便；可通過GPRS模塊下載新的語音識(shí)別詞庫，使得該裝置具有更強(qiáng)的實(shí)用性和擴(kuò)展性。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于包括一組以上的無線振動(dòng)貼片和帶有鍵盤輸入、語音輸入和顯示功能的主控器；所述主控器包括設(shè)有語音識(shí)別程序及盲文雙拼編碼程序的處理器和分別與所述處理器連接的語音信號(hào)處理模塊、主控器 Zigbee模塊、鍵盤IXD顯示屏和用于下載更新語音識(shí)別詞庫的GPRS模塊；一組所述無線振動(dòng)貼片包括多個(gè)振動(dòng)貼片，每個(gè)振動(dòng)貼片包括相互連接的振動(dòng)貼片ZigBee模塊、振子和電源，主控器與無線振動(dòng)貼片之間通過各自的ZigBee模塊無線通信，主控器是所有振動(dòng)貼片的父設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于每個(gè)ZigBee模塊包括射頻電路、存儲(chǔ)器和微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于所述語音信號(hào)處理模塊的輸入端與麥克風(fēng)連接，對(duì)從麥克風(fēng)輸入的語音信號(hào)進(jìn)行濾波、 采樣和A/D轉(zhuǎn)換；然后將調(diào)整好的信號(hào)送入處理器中進(jìn)行語音識(shí)別和編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于所述振動(dòng)貼片的電源采用紐扣電池供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于所述無線振動(dòng)貼片附在聽力障礙者身體上的不同部位，一組無線振動(dòng)貼片包括6個(gè)所述振動(dòng)貼片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于所述語音識(shí)別程序?qū)φZ音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別后的信息交由盲文雙拼編碼程序處理；所述盲文雙拼編碼程序根據(jù)語音識(shí)別出的語義或鍵盤輸入的信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行盲文雙拼編碼，編成6位二元碼序列，最后把該信息序列送至ZigBee模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于所述振子根據(jù)ZigBee模塊傳輸?shù)亩刂菩盘?hào)序列產(chǎn)生振動(dòng)，若碼元為1，振子產(chǎn)生固定時(shí)長(zhǎng)的振動(dòng)；若碼元為0，振子不振動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置，其特征在于當(dāng)接收到主控器發(fā)送過來的信息后，ZigBee模塊對(duì)該信息進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中，同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)設(shè)定時(shí)間，提示使用者有新的消息到達(dá)；提示完畢后，微控器讀取存儲(chǔ)器中的6位二元碼序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)。
9.權(quán)利要求1所述基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信裝置的通信方法，其特征在于包括主控器和無線振動(dòng)貼片的工作流程，主控器的工作流程包括步驟1、開機(jī)初始化，主控器設(shè)置為外部中斷激活模式；步驟2、主控器的ZigBee模塊首先對(duì)信道進(jìn)行能量檢測(cè)掃描，選擇一個(gè)合適的信道并建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)；步驟3、ZigBee模塊執(zhí)行主動(dòng)掃描，搜索附近的ZigBee節(jié)點(diǎn)，并檢查該節(jié)點(diǎn)的物理地址是否與自身存有的鄰居列表中的物理地址匹配，若匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)所在的振動(dòng)貼片是其子設(shè)備，允許連接并分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址；若不匹配，則判斷該節(jié)點(diǎn)不是其子設(shè)備，拒絕接入網(wǎng)絡(luò)；步驟4、若無信息發(fā)送，則主控器等待設(shè)定時(shí)間后進(jìn)入休眠狀態(tài)，并等待外部中斷的激活；若有信息發(fā)送，則設(shè)定主控器的工作方式為按組發(fā)送或廣播發(fā)送；步驟5、若信息為語音輸入，語音信號(hào)處理模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、采樣和A/D轉(zhuǎn)換，再將處理后的信號(hào)送至處理器，并執(zhí)行步驟6 ；若信息為鍵盤輸入，則把鍵盤輸入信息送至處理器進(jìn)行盲文雙拼編碼，轉(zhuǎn)至步驟7 ；步驟6、處理器對(duì)從語音信號(hào)處理模塊送來的信號(hào)進(jìn)行語音識(shí)別，然后將識(shí)別后的信息交給盲文雙拼編碼程序處理；步驟7、盲文雙拼編碼程序?qū)φZ音識(shí)別后的信息或鍵盤輸入的信息進(jìn)行盲文雙拼編碼， 編成一串6位二元碼序列，然后把該序列送至主控器的ZigBee模塊；步驟8、ZigBee模塊收到處理器送來的二元碼信息序列后，發(fā)出信標(biāo)，通知目標(biāo)振動(dòng)貼片有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)；步驟9、當(dāng)主控器收到目標(biāo)振動(dòng)貼片的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，得知所有目標(biāo)振動(dòng)貼片都進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)；無線振動(dòng)貼片的流程包括步驟a、振動(dòng)貼片的ZigBee模塊預(yù)先設(shè)置為外部中斷激活模式，一直對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽； 步驟b、ZigBee模塊監(jiān)聽到信標(biāo)后，得知主控器有數(shù)據(jù)發(fā)送，并進(jìn)入激活狀態(tài)；然后向主控器發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并進(jìn)入數(shù)據(jù)通信狀態(tài)；步驟c、ZigBee模塊接收到來自主控器的二元碼信息序列，并向主控器回復(fù)一個(gè)表示成功接收的確認(rèn)信號(hào)；步驟d、ZigBee模塊對(duì)接收到的序列進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，得到一串6位二元碼序列，并保存在存儲(chǔ)器中；同時(shí)，微控器控制振子持續(xù)振動(dòng)設(shè)定時(shí)間，提示使用者有新的消息到達(dá)；步驟e、提示完畢后，微控制器讀取存儲(chǔ)器中的序列，并將其轉(zhuǎn)換成對(duì)振子的控制信號(hào)；步驟f、振子收到控制信號(hào)后，根據(jù)碼元“ 1”產(chǎn)生振動(dòng)，使用者通過感知6個(gè)貼片的不同組合方式的振動(dòng)來獲取語音指令的信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通信方法，其特征在于多位聽力障礙者各自使用一組所述無線振動(dòng)貼片，各組無線振動(dòng)貼片由ZigBee組號(hào)區(qū)分，ZigBee組號(hào)事先在振動(dòng)貼片上設(shè)定；主控器的ZigBee模塊具有按組發(fā)送或廣播發(fā)送兩種工作方式，當(dāng)進(jìn)行按組發(fā)送時(shí)，主控器根據(jù)ZigBee組號(hào)向某一組或某幾組的振動(dòng)貼片發(fā)送數(shù)據(jù)，即向指定的一位或多位聽力障礙者發(fā)送信息；當(dāng)進(jìn)行廣播發(fā)送時(shí)，主控器則向所有使用者發(fā)送信息。
全文摘要
本發(fā)明公開基于盲文編碼和振動(dòng)感知的聽力障礙者通信方法及裝置，裝置包括一組以上的無線振動(dòng)貼片和帶有鍵盤輸入、語音輸入和顯示功能的主控器；所述通信方法使用主控器對(duì)語音輸入或鍵盤輸入的信息進(jìn)行編碼，然后將編碼后的信息序列通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給附在聽力障礙者身體上不同部位的振動(dòng)貼片；振動(dòng)貼片根據(jù)接收到的信息序列產(chǎn)生振動(dòng)，讓聽力障礙者通過感知不同貼片的振動(dòng)來了解發(fā)送的信息，由此實(shí)現(xiàn)施令者和聽力障礙者之間的無線通信。本發(fā)明以感知多點(diǎn)振動(dòng)的形式來通信，使用與攜帶方便，對(duì)于緊急消息能保證及時(shí)接收。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102333387SQ201110164618
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者馮義志, 廖明熙, 李丹, 韋崗 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)