物聯網環境下的盲人導航系統的製作方法

2023-07-18 09:42:06 4

專利名稱：物聯網環境下的盲人導航系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種盲人導航系統，尤其涉及的是一種物聯網環境下的基於RFID 的手持式盲人導航系統。
背景技術：
中國是世界盲人最多的國家，目前約有500萬盲人，佔全世界盲人總數的18%，低視力者600多萬。出行一直是困擾盲人的問題，尤其是去距離稍微遠一些的地方，通常都會感到力不從心。目前盲人出行主要依靠盲道、手杖。已經面世的盲人導航系統大多基於超聲波識別系統，現有的超聲波導盲產品往往只能夠判別出前方是否有障礙以及障礙的距離，而這些並不能夠給盲人帶來實質性的幫助。而現有的基於GPS全球定位系統的盲人導航系統， 則存在一個精度的問題，其最多只能提供一個大概的地點，存在著很高危險性。因此，現有技術還有待於改進和發展。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種物聯網環境下的盲人導航系統，旨在解決現有的盲人導航系統不能夠準確、安全的為盲人導航的問題。本實用新型的技術方案如下—種物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，包括手持式終端、盲人手杖和 RFID標籤，所述RFID標籤埋設於盲道上，所述盲人手杖通過RFID射頻識別模塊讀取盲道上的RFID標籤的信息；所述盲人手杖與所述手持式終端通過無線傳輸模塊建立連接，用於將標籤信息傳遞給盲人手持式終端進行處理後給出導航指示。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述手持式終端包括主控模塊、單片機、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊和無線傳輸模塊，所述單片機、語音提示模塊和無線傳輸模塊均連接至主控模塊；所述鍵盤輸入模塊連接至單片機；所述主控模塊中包括RFID導航模塊，所述RFID導航模塊用於根據RFID標籤信息給出導航指示。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述手持式終端還包括手機功能模塊，所述手機功能模塊連接至主控模塊。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述手持式終端還包括全球定位模塊，所述全球定位模塊連接至主控模塊。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述手持式終端還包括顯示模塊，所述顯示模塊連接至主控模塊。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述盲人手杖上還設置有無線鍵盤， 所述手持式終端上設置有紅外接收模塊，所述無線鍵盤連接所述紅外接收模塊，所述紅外接收模塊連接單片機。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述盲人手杖上還設置有用於發射超聲波探測路況的超聲波模塊和用於識別常見的路況信息的智能路況識別模塊，所述智能路況識別模塊連接至所述超聲波模塊。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述超聲波模塊包括3個發射傳感器和3個接收傳感器。所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其中，所述無線傳輸模塊為Zigbee無線通訊模塊。本實用新型的有益效果本實用新型通過採用先進的RFID射頻識別技術，並在盲道上設置RFID電子標籤，為盲人的出行進行全程精準導航。本系統不但能夠對當前位置進行定位，生成最優路線實現導航，同時還具有對常見路況信息智能分析的功能，滿足盲人的出行需求，且操作簡單，只要懂得盲文都能獨立的使用該系統的功能。本系統的反饋信息都是通過語音方式實現，清晰易懂，使盲人在行進的過程中也能收聽到關於位置和周圍環境情況的具體信息，為盲人出行帶來方便。

圖1是本實用新型提供的物聯網環境下的盲人導航系統的系統框圖；圖2是本實用新型提供的橢圓算法中橢圓搜索區域和原來的搜索區域對比圖；圖3是本實用新型提供的Zigbee接口查詢流程圖；圖4是本實用新型提供的鍵盤接口查詢流程圖；圖5是本實用新型提供的出行地圖示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。如圖1所示，所述系統包括盲人手持終端、盲人手杖和埋設於盲道上的RFID標籤。 其基本原理為盲人手杖讀取盲道上的RFID標籤，然後傳遞給盲人手持式終端進行處理。所述盲人手持式終端包括主控模塊、單片機、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊、手機功能模塊、無線傳輸模塊、全球定位模塊、顯示模塊。所述主控模塊為PXA270處理器。其包括RFID導航模塊，所述RFID導航模塊通過讀取到的當前RFID標籤(盲人所在位置的盲道上的RFID標籤)和用戶輸入的目的地，並通過查詢相關資料庫，生成RFID導航路徑；並在盲人行進的過程中，不斷匹配讀取到的RFID 標籤，進而提供不同的行走提示，包括繼續前行、交叉路口拐彎、紅綠燈路口、經過某些標誌性建築、行走出錯、到達目的地等提示。所述鍵盤輸入模塊設置有兩種輸入模式，第一種為盲文輸入模式，該模式是具有我國國家標準規定的現行盲文的輸入法，能實現盲文的輸入，用於輸入導航的目的地。第二種是手機號碼輸入模式，所述鍵盤輸入模塊還具有切換到手機號碼輸入的功能，能實現手機號碼的簡單輸入，而無需以盲文的形式輸入手機號碼。還包括如鍵盤鎖定，開始導航，輸入模式切換、撥打電話、接聽電話、收發簡訊等多個功能按鈕的輸入。所述語音提示模塊用於三種模式，第一是導航提示，為RFID導航提供語音提示， 包括輸入目的地、讀入起始標籤、開始導航、叉道拐彎、標誌性建築、目的地等相關語音提示。第二手機提示，為盲人的號碼輸入和其他如撥打電話、來電等提供語言提示。第三路況提示，根據盲人手杖發送到終端上的分析結果，提供相應的路況語音提示。所述手機功能模塊用於提供本系統撥打、接聽電話的功能，還有一鍵撥號的功能。 盲人可以將當前自己的經緯度數據發送給自己所要發送的人。同時，也可以通過語言的方式現實對信息的讀取；即在盲人按下響應的功能鍵後，將盲人接到簡訊的號碼和簡訊內容讀給盲人聽。所述手機功能模塊包括GSM模塊，用來實現手機的功能；GSM模塊採用西門子 TC35系列的TC35i。向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發及設計。通過RS232與ARM板連接，該接口讀取或發送TC35i模塊中的數據。所述無線傳輸模塊為手持終端和盲人手杖提供數據的交互。例如利用Zigbee無線通訊和無線鍵盤的輸入。所述全球定位模塊用於為盲人的當前位置進行定位，防止盲人外出走失。可以通過全球定位，讓親人知道其大概位置，方便尋找，其解析度約為5m。所述全球定位模塊為GPS模塊。所述顯示模塊，用於顯示相應的數據的，方便盲人向別人求助； 本系統提供的手持式終端還包括USB接口和串行接口，用來擴展其他額外的模塊。另外，本系統還包括集成了 RFID射頻識別模塊、超聲波模塊和智能路況識別模塊的盲人手杖。所述超聲波模塊用於發射超聲波採樣路況信息，實現對盲人前方Im距離的路況採樣；其處理晶片為80C51處理器，用來集成盲人手杖上的超聲波，本系統的超聲波模塊由多個安裝在不同位置的發射和接受傳感器組成。本實施例中所述超聲波模塊由3個發射傳感器和3個接受傳感器構成；所述RFID射頻識別模塊，用來讀取盲道上的電子標籤；所述智能路況識別模塊用來識別常見的路況信息，通過多個超聲波對不同方向的環境進行採樣分析，以完成幾種常見路況的識別，如前方有不可繞行障礙物、前方有可繞行障礙物、前方左邊有障礙物、前方右邊有障礙物等。該功能模塊會將分析後的結果傳輸給所述盲人手持式終端，手持終端再完成相應的處理，作出提示。所述智能路況識別模塊連接所述超聲波模塊。所述盲人手杖上還設置有無線鍵盤，所述手持式終端上設置有紅外接收模塊，所述無線鍵盤連接所述紅外接收模塊，所述紅外接收模塊連接單片機。手杖通過Zigbee技術與主控模塊進行通訊，Zigbee無線通訊模塊支持信號的發送與接收，用來傳輸盲杖到手持終端的數據信息；系統會根據盲人當前的位置和目的地生成一條最為合理的路線，而RFID射頻識別模塊讀取到盲道上的電子標籤後，傳輸給主控模塊處理，並得到響應位置的行走提示信息，以語音提示的方式對盲人行走進行全程高精度導航，同時糾正行走錯誤；超聲波模塊利用超聲波測距原理，對多個超聲波模塊的採樣進行分析，完成了對幾種常見路況的識別。本系統提供的軟體為採用嵌入式Iinux的作業系統。所述Iinux作業系統採用 linux2. 6. 9 內核。所述作業系統的驅動程序包括串口、NOR Flash、AC，97、LCD、USB HOST、USB DEVICE,USB SERIAL等多種驅動。另外，還支持串口接口擴展，支持串口轉USB，支持SQLite 資料庫讀寫，支持Mplayer播放音頻等。實時性是盲人導航系統的安全性的保障，所述SQLite資料庫是一個小型的嵌入式資料庫，實現了獨立的，可嵌入的，零配置的SQL數庫引擎。在嵌入式設備中，只需要500K的空間就可以進行使用。數據處理速度快。考慮到資料庫的大小和實際道路的方向性，地圖的網狀結構可以用一個帶權的有向圖的結構來表示，為了避免過多的數據存儲和處理，將道路的RFID標籤碼設為連續的， 即同一條道路中，除路口節點RFID標籤外的其他RFID標籤碼是按道路的方向遞增的，通過該方法，對於一條道路只需要存儲四個點，即道路的路口起點、道路的第二個點、道路的倒數第二個點和道路的路口終點就可以知道整條道路的RFID標籤碼順序的信息，再給道路加上權值後即可完成道路信息表的設計。通過該方法，可以較好的體現網絡中各條道路之間的關係，同時避免了大量不必要的處理和運算，滿足了盲人的使用需求。下表表示道路信息表結構，其實質就是簡化路網，將路網抽象成有向圖。消除了大量的冗餘數據。
權利要求1.一種物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，包括手持式終端、盲人手杖和 RFID標籤，所述RFID標籤埋設與盲道上，所述盲人手杖通過RFID射頻識別模塊讀取盲道上的RFID標籤的信息；所述盲人手杖與所述手持式終端通過無線傳輸模塊建立連接，用於將標籤信息傳遞給盲人手持式終端進行處理後給出導航指示。
2.根據權利要求1所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述手持式終端包括主控模塊、單片機、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊和無線傳輸模塊，所述單片機、語音提示模塊和無線傳輸模塊均連接至主控模塊；所述鍵盤輸入模塊連接至單片機；所述主控模塊中包括RFID導航模塊，所述RFID導航模塊用於根據RFID標籤信息給出導航指示。
3.根據權利要求2所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述手持式終端還包括手機功能模塊，所述手機功能模塊連接至主控模塊。
4.根據權利要求2所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述手持式終端還包括全球定位模塊，所述全球定位模塊連接至主控模塊。
5.根據權利要求2所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述手持式終端還包括顯示模塊，所述顯示模塊連接至主控模塊。
6.根據權利要求2所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述盲人手杖上還設置有無線鍵盤，所述手持式終端上設置有紅外接收模塊，所述無線鍵盤連接所述紅外接收模塊，所述紅外接收模塊連接單片機。
7.根據權利要求1所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述盲人手杖上還設置有用於發射超聲波探測路況的超聲波模塊和用於識別常見的路況信息的智能路況識別模塊，所述智能路況識別模塊連接至所述超聲波模塊。
8.根據權利要求7所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述超聲波模塊包括3個發射傳感器和3個接受傳感器。
9.根據權利要求1所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述無線傳輸模塊為Zigbee無線通訊模塊。
10.根據權利要求1所述的物聯網環境下的盲人導航系統，其特徵在於，所述系統還包括一嵌入式資料庫。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯網環境下的盲人導航系統，其包括手持式終端、盲人手杖和RFID標籤，所述RFID標籤埋設與盲道上，所述盲人手杖通過RFID射頻識別模塊讀取盲道上的RFID標籤的信息；所述盲人手杖與所述手持式終端通過無線傳輸模塊建立連接，用於將標籤信息傳遞給盲人手持式終端進行處理後給出導航指示。採用本實用新型可有效的為盲人提供安全可靠的路徑導航服務。
文檔編號A61H3/06GK202061036SQ20102068787
公開日2011年12月7日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者吳方, 姚沁, 方漫琳, 林欣農, 王震, 許鴻錦 申請人:北京理工大學珠海學院