專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，尤其涉及的是一種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的基于RFID 的手持式盲人導(dǎo)航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國是世界盲人最多的國家，目前約有500萬盲人，占全世界盲人總數(shù)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(yuǎn)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(jīng)面世的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)大多基于超聲波識別系統(tǒng)，現(xiàn)有的超聲波導(dǎo)盲產(chǎn)品往往只能夠判別出前方是否有障礙以及障礙的距離，而這些并不能夠給盲人帶來實(shí)質(zhì)性的幫助。而現(xiàn)有的基于GPS全球定位系統(tǒng)的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)， 則存在一個精度的問題，其最多只能提供一個大概的地點(diǎn)，存在著很高危險性。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)不能夠準(zhǔn)確、安全的為盲人導(dǎo)航的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下—種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括手持式終端、盲人手杖和 RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽埋設(shè)于盲道上，所述盲人手杖通過RFID射頻識別模塊讀取盲道上的RFID標(biāo)簽的信息；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，用于將標(biāo)簽信息傳遞給盲人手持式終端進(jìn)行處理后給出導(dǎo)航指示。所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述手持式終端包括主控模塊、單片機(jī)、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊和無線傳輸模塊，所述單片機(jī)、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(jī)；所述主控模塊中包括RFID導(dǎo)航模塊，所述RFID導(dǎo)航模塊用于根據(jù)RFID標(biāo)簽信息給出導(dǎo)航指示。所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述手持式終端還包括手機(jī)功能模塊，所述手機(jī)功能模塊連接至主控模塊。所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，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(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，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(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述盲人手杖上還設(shè)置有無線鍵盤， 所述手持式終端上設(shè)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(jī)。所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述盲人手杖上還設(shè)置有用于發(fā)射超聲波探測路況的超聲波模塊和用于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(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述超聲波模塊包括3個發(fā)射傳感器和3個接收傳感器。所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其中，所述無線傳輸模塊為Zigbee無線通訊模塊。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型通過采用先進(jìn)的RFID射頻識別技術(shù)，并在盲道上設(shè)置RFID電子標(biāo)簽，為盲人的出行進(jìn)行全程精準(zhǔn)導(dǎo)航。本系統(tǒng)不但能夠?qū)Ξ?dāng)前位置進(jìn)行定位，生成最優(yōu)路線實(shí)現(xiàn)導(dǎo)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(dú)立的使用該系統(tǒng)的功能。本系統(tǒng)的反饋信息都是通過語音方式實(shí)現(xiàn)，清晰易懂，使盲人在行進(jìn)的過程中也能收聽到關(guān)于位置和周圍環(huán)境情況的具體信息，為盲人出行帶來方便。

圖1是本實(shí)用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖2是本實(shí)用新型提供的橢圓算法中橢圓搜索區(qū)域和原來的搜索區(qū)域?qū)Ρ葓D；圖3是本實(shí)用新型提供的Zigbee接口查詢流程圖；圖4是本實(shí)用新型提供的鍵盤接口查詢流程圖；圖5是本實(shí)用新型提供的出行地圖示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，所述系統(tǒng)包括盲人手持終端、盲人手杖和埋設(shè)于盲道上的RFID標(biāo)簽。 其基本原理為盲人手杖讀取盲道上的RFID標(biāo)簽，然后傳遞給盲人手持式終端進(jìn)行處理。所述盲人手持式終端包括主控模塊、單片機(jī)、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊、手機(jī)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(dǎo)航模塊，所述RFID導(dǎo)航模塊通過讀取到的當(dāng)前RFID標(biāo)簽(盲人所在位置的盲道上的RFID標(biāo)簽)和用戶輸入的目的地，并通過查詢相關(guān)數(shù)據(jù)庫，生成RFID導(dǎo)航路徑；并在盲人行進(jìn)的過程中，不斷匹配讀取到的RFID 標(biāo)簽，進(jìn)而提供不同的行走提示，包括繼續(xù)前行、交叉路口拐彎、紅綠燈路口、經(jīng)過某些標(biāo)志性建筑、行走出錯、到達(dá)目的地等提示。所述鍵盤輸入模塊設(shè)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的現(xiàn)行盲文的輸入法，能實(shí)現(xiàn)盲文的輸入，用于輸入導(dǎo)航的目的地。第二種是手機(jī)號碼輸入模式，所述鍵盤輸入模塊還具有切換到手機(jī)號碼輸入的功能，能實(shí)現(xiàn)手機(jī)號碼的簡單輸入，而無需以盲文的形式輸入手機(jī)號碼。還包括如鍵盤鎖定，開始導(dǎo)航，輸入模式切換、撥打電話、接聽電話、收發(fā)短信等多個功能按鈕的輸入。所述語音提示模塊用于三種模式，第一是導(dǎo)航提示，為RFID導(dǎo)航提供語音提示， 包括輸入目的地、讀入起始標(biāo)簽、開始導(dǎo)航、叉道拐彎、標(biāo)志性建筑、目的地等相關(guān)語音提示。第二手機(jī)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(jù)盲人手杖發(fā)送到終端上的分析結(jié)果，提供相應(yīng)的路況語音提示。所述手機(jī)功能模塊用于提供本系統(tǒng)撥打、接聽電話的功能，還有一鍵撥號的功能。 盲人可以將當(dāng)前自己的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)發(fā)送給自己所要發(fā)送的人。同時，也可以通過語言的方式現(xiàn)實(shí)對信息的讀取；即在盲人按下響應(yīng)的功能鍵后，將盲人接到短信的號碼和短信內(nèi)容讀給盲人聽。所述手機(jī)功能模塊包括GSM模塊，用來實(shí)現(xiàn)手機(jī)的功能；GSM模塊采用西門子 TC35系列的TC35i。向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、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(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。通過RS232與ARM板連接，該接口讀取或發(fā)送TC35i模塊中的數(shù)據(jù)。所述無線傳輸模塊為手持終端和盲人手杖提供數(shù)據(jù)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于為盲人的當(dāng)前位置進(jìn)行定位，防止盲人外出走失?？梢酝ㄟ^全球定位，讓親人知道其大概位置，方便尋找，其分辨率約為5m。所述全球定位模塊為GPS模塊。所述顯示模塊，用于顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)的，方便盲人向別人求助； 本系統(tǒng)提供的手持式終端還包括USB接口和串行接口，用來擴(kuò)展其他額外的模塊。另外，本系統(tǒng)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。所述超聲波模塊用于發(fā)射超聲波采樣路況信息，實(shí)現(xiàn)對盲人前方Im距離的路況采樣；其處理芯片為80C51處理器，用來集成盲人手杖上的超聲波，本系統(tǒng)的超聲波模塊由多個安裝在不同位置的發(fā)射和接受傳感器組成。本實(shí)施例中所述超聲波模塊由3個發(fā)射傳感器和3個接受傳感器構(gòu)成；所述RFID射頻識別模塊，用來讀取盲道上的電子標(biāo)簽；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(huán)境進(jìn)行采樣分析，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后的結(jié)果傳輸給所述盲人手持式終端，手持終端再完成相應(yīng)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(shè)置有無線鍵盤，所述手持式終端上設(shè)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(jī)。手杖通過Zigbee技術(shù)與主控模塊進(jìn)行通訊，Zigbee無線通訊模塊支持信號的發(fā)送與接收，用來傳輸盲杖到手持終端的數(shù)據(jù)信息；系統(tǒng)會根據(jù)盲人當(dāng)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(biāo)簽后，傳輸給主控模塊處理，并得到響應(yīng)位置的行走提示信息，以語音提示的方式對盲人行走進(jìn)行全程高精度導(dǎo)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采樣進(jìn)行分析，完成了對幾種常見路況的識別。本系統(tǒng)提供的軟件為采用嵌入式Iinux的操作系統(tǒng)。所述Iinux操作系統(tǒng)采用 linux2. 6. 9 內(nèi)核。所述操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序包括串口、NOR Flash、AC，97、LCD、USB HOST、USB DEVICE,USB SERIAL等多種驅(qū)動。另外，還支持串口接口擴(kuò)展，支持串口轉(zhuǎn)USB，支持SQLite 數(shù)據(jù)庫讀寫，支持Mplayer播放音頻等。實(shí)時性是盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性的保障，所述SQLite數(shù)據(jù)庫是一個小型的嵌入式數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的，可嵌入的，零配置的SQL數(shù)庫引擎。在嵌入式設(shè)備中，只需要500K的空間就可以進(jìn)行使用。數(shù)據(jù)處理速度快?？紤]到數(shù)據(jù)庫的大小和實(shí)際道路的方向性，地圖的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以用一個帶權(quán)的有向圖的結(jié)構(gòu)來表示，為了避免過多的數(shù)據(jù)存儲和處理，將道路的RFID標(biāo)簽碼設(shè)為連續(xù)的， 即同一條道路中，除路口節(jié)點(diǎn)RFID標(biāo)簽外的其他RFID標(biāo)簽碼是按道路的方向遞增的，通過該方法，對于一條道路只需要存儲四個點(diǎn)，即道路的路口起點(diǎn)、道路的第二個點(diǎn)、道路的倒數(shù)第二個點(diǎn)和道路的路口終點(diǎn)就可以知道整條道路的RFID標(biāo)簽碼順序的信息，再給道路加上權(quán)值后即可完成道路信息表的設(shè)計。通過該方法，可以較好的體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各條道路之間的關(guān)系，同時避免了大量不必要的處理和運(yùn)算，滿足了盲人的使用需求。下表表示道路信息表結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)就是簡化路網(wǎng)，將路網(wǎng)抽象成有向圖。消除了大量的冗余數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括手持式終端、盲人手杖和 RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽埋設(shè)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(biāo)簽的信息；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，用于將標(biāo)簽信息傳遞給盲人手持式終端進(jìn)行處理后給出導(dǎo)航指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述手持式終端包括主控模塊、單片機(jī)、鍵盤輸入模塊、語音提示模塊和無線傳輸模塊，所述單片機(jī)、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(jī)；所述主控模塊中包括RFID導(dǎo)航模塊，所述RFID導(dǎo)航模塊用于根據(jù)RFID標(biāo)簽信息給出導(dǎo)航指示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述手持式終端還包括手機(jī)功能模塊，所述手機(jī)功能模塊連接至主控模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述盲人手杖上還設(shè)置有無線鍵盤，所述手持式終端上設(shè)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(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述盲人手杖上還設(shè)置有用于發(fā)射超聲波探測路況的超聲波模塊和用于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(jù)權(quán)利要求7所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波模塊包括3個發(fā)射傳感器和3個接受傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳輸模塊為Zigbee無線通訊模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一嵌入式數(shù)據(jù)庫。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括手持式終端、盲人手杖和RFID標(biāo)簽，所述RFID標(biāo)簽埋設(shè)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(biāo)簽的信息；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，用于將標(biāo)簽信息傳遞給盲人手持式終端進(jìn)行處理后給出導(dǎo)航指示。采用本實(shí)用新型可有效的為盲人提供安全可靠的路徑導(dǎo)航服務(wù)。
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(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者吳方, 姚沁, 方漫琳, 林欣農(nóng), 王震, 許鴻錦 申請人:北京理工大學(xué)珠海學(xué)院