CN101076841A - 应用于盲人的管理和导航系统 - Google Patents

Abstract

计算机辅助通信和导航系统使用计算机或其它处理器与射频识别(RFID)标签进行无线通信来帮助盲人。盲人佩带的通信模块从一个或更多个射频识别标签读取器接收信息，并为盲人提供音频信息，以及可选的刺激信息。在一个实施例中，步行手杖配备了标签读取器。在一个实施例中，一个或更多个脚镯或者一只或更多只鞋配备了标签读取器。在一个实施例中，提供无线(或有线)耳机，从而为一只或两只耳朵提供音频信息。在一个实施例中，音频信息是通过一个或更多个换能器提供的，换能器通过骨骼耦合声音。骨骼耦合的运用允许盲人从正常听力合作的通信模块听到声音信息。脚镯或鞋配备的标签读取器与通信模块通信，从而允许盲人用户通过跟随射频识别标签的“踪迹”行进。

Description

应用于盲人的管理和导航系统

技术领域

【001】本发明涉及应用于盲人的计算机辅助导航和生命管理系统。

背景技术

【002】失明的人生活在一个不同的世界。从一个地方走到另一个地方这个简单的动作变得困难，而且常常是危险的。步行手杖和导盲犬帮助避开一些障碍，但不能解决导航和感知环境(比如，左边有一扇窗户，右边有一个桌子，等等)这样更大的问题。其它问题有阅读标识和印刷品。令人吃惊的是，很少的盲人阅读盲文。因此举例来说，在一个不熟悉的建筑里，按下希望到达楼层的正确电梯按钮这样一个简单的动作都会是一项艰难的任务。

发明内容

【003】通过计算机辅助通信和导航系统可以解决这些和其它问题，该系统采用计算机或其它处理器与射频识别(RFID)标签进行无线通信来帮助盲人。仪表化的通信模块从一个或更多个射频识别标签读取器(以下简称“标签读取器”)接收信息，并向盲人提供音频信息，以及可选的刺激信息。在一个实施例中，步行手杖配备了标签读取器。在一个实施例中，一个或更多个脚镯配备了标签读取器。在一个实施例中，盲人的鞋配备了标签读取器。在一个实施例中，提供无线(或有线)耳机，从而为一只或两只耳朵提供音频信息。在一个实施例中，音频信息由通过骨骼耦合声音的一个或更多个换能器提供。骨骼耦合的运用允许盲人从和正常听力合作的通信模块听到声音信息。

【004】在一个实施例中，通信和导航系统与放置在地毯上的射频识别标签进行通信。在一个实施例中，通信和导航系统与沿着墙壁和/或护壁板放置的射频识别标签进行通信。在一个实施例中，通信和导航系统与沿着地板中的导轨放置的射频识别标签进行通信。在一个实施例中，通信和导航系统与放置在家具、橱柜、容器(比如药丸瓶，食品容器等等)中的射频识别标签进行通信。在一个实施例中，通信和导航系统将来自射频识别标签的信息转播给计算机监视系统。

【005】在一个实施例中，通信和导航系统包括配备给第一个无线通信收发器的计算机系统和配备给第二个无线通信收发器的通信模块。通信模块有一个识别码，并被配置成与计算机系统采用双向握手通信机制进行通信，使得计算机系统可以向通信模块发送指令，并接收来自通信模块的指令确认。通信模块可以向计算机系统发送数据，并依照识别码接收来自计算机系统的确认。配置计算机系统向通信模块发送指令，并从通信模块接收与佩带通信模块的用户的一个或更多个行为相关的数据。配置计算机系统保留至少一部分用户行为的记录。

【006】在一个实施例中，通信模块包括声音输入装置，声音输出装置，振动装置，红外接收器，红外发送器，射频识别标签读取器，全球定位系统(GPS)接收器，惯性运动单元(比如加速计或陀螺仪)等装置中的至少一个。在一个实施例中，通信和导航系统包括至少一个射频定位系统。

【007】在一个实施例中，通信和导航系统包括部署在一个区域，比如一座房子、谷仓、院子、农场等等周围的一个或更多个定位系统单元。在一个实施例中，定位系统单元使用红外线辐射定位和跟踪通信模块。在一个实施例中，定位系统单元使用声波定位和跟踪通信模块。在一个实施例中，定位系统单元使用电磁波定位和跟踪通信模块。在一个实施例中，也可配置定位系统单元作为家庭安防系统的运动探测器工作。

【008】在一个实施例中，通信模块包括声音输入装置。在一个实施例中，通信模块包括声音输出装置。在一个实施例中，通信模块包括振动装置。在一个实施例中，通信模块包括键盘输入装置。在一个实施例中，通信模块包括红外接收器。在一个实施例中，通信模块包括红外发送器。在一个实施例中，通信模块包括全球定位系统接收器。在一个实施例中，通信模块包括惯性运动单元。在一个实施例中，通信模块包括两轴惯性运动单元。在一个实施例中，通信模块包括三轴惯性运动单元。在一个实施例中，通信模块包括加速计。在一个实施例中，通信模块包括射频定位系统。在一个实施例中，通信模块包括射频识别标签读取器。在一个实施例中，所述系统包括射频识别标签，该标签被配置成向用户提供位置描述信息。

【009】在一个实施例中，所述系统包括视频传感器。在一个实施例中，所述系统包括面部识别系统。在一个实施例中，所述系统包括视频监视器。在一个实施例中，所述系统包括一个或更多个中继器。

【010】在一个实施例中，所述系统包括一个或更多个部署在一个区域周围的定位系统单元。在一个实施例中，配置一个或更多个定位系统单元使用红外线辐射定位和跟踪通信模块。在一个实施例中，配置一个或更多个定位系统单元使用声波定位和跟踪通信模块。在一个实施例中，配置一个或更多个定位系统单元使用电磁波定位和跟踪通信模块。

【011】在一个实施例中，通信装置包括蜂窝式移动电话。在一个实施例中，通信装置包括全球定位系统接收器。在一个实施例中，通信装置被配置成当射频识别标签读取器处于从一个或更多个位置射频识别标签读取位置信息的读取范围内时，从这些一个或更多个位置射频识别标签获取位置信息；并且通信装置被配置成当可从全球定位系统接收器获得位置信息时，从全球定位系统接收器获取位置信息。在一个实施例中，通信装置被配置成为用户提供沿途点信息。在一个实施例中，通信装置被配置成向用户提供全球定位系统沿途点信息。在一个实施例中，通信装置被配置成向用户提供射频识别位置标签沿途点信息。

【012】在一个实施例中，通信装置被配置成向用户提供射频识别位置标签沿途点信息。在一个实施例中，通信装置被配置成从蜂窝式移动电话网络接收沿途点信息。在一个实施例中，通信装置被配置成利用蜂窝式移动电话网络发送位置信息。在一个实施例中，通信装置被配置成在用户进入一座建筑时接收建筑布局图信息。在一个实施例中，通信装置被配置成接收本地区域布局图信息。

【013】在一个实施例中，通信装置被配置成存储选定区域的人行道布局图信息。在一个实施例中，人行道布局图信息包括存在潜在危险的位置，如街道十字路口。在一个实施例中，人行道布局图信息包括存在潜在危险的位置，如车道。在一个实施例中，人行道布局图信息包括存在潜在危险的位置，如台阶。

【014】在一个实施例中，通信装置被配置成跟踪用户的运动，并为用户计算一条返回指定起始点的返回路径。

【015】在一个实施例中，所述系统包括惯性运动单元。在一个实施例中，通信装置被配置成使用位置数据和来自惯性运动单元的数据判定用户面对哪个方向。在一个实施例中，所述系统包括电子指南针。

附图说明

【016】图1A显示佩戴应用于盲人的管理和导航系统的元件的用户。

【017】图1B显示了通信和导航系统的各种系统元件。

【018】图2显示了通信和导航系统的元件之间的通信。

【019】图3A是戴在手腕、腰部等地方的通信模块的框图。

【020】图3B是戴在脚踝、鞋等地方的标签读取器模块的框图。

【021】图3C是戴在耳朵上的耳机模块的框图。

【022】图4显示了被射频识别标签标记的路径。

【023】图5显示了被射频识别标签标记的双向路径的一个实施例。

【024】图6显示了用于控制导航和管理系统的功能，以及显示来自导航和管理系统的数据的遥控器。

【025】图7是遥控器的框图。

【026】图8是中继器单元的框图。

【027】图9是基础单元的框图。

【028】图10是一座房子部分平面图的建筑类型图，显示了感知用户在房子附近运动的位置传感器和射频识别标签的布局示例。

具体实施方式

【029】图1A显示佩戴应用于盲人的管理和导航系统的元件的用户101。在图1A中，显示了用户101戴着通信模块102，脚踝模块151、152和耳机160。同时还显示了安装在手杖上的模块153。如下所述，通信模块102，脚踝模块151、152和耳机160使用户101通过跟随射频识别标签170的轨迹来行走。

【030】脚踝模块151、152(和，可选地，安装于手杖上的模块153)读取射频识别标签170并将来自射频识别标签170的信息传递给通信模块102。通信模块102利用来自射频识别标签170的信息确定用户行进的方向，速度和路径。通信模块102使用耳机160向用户101提供音频的方向信息和路线查找信息。用户101可以使用耳机160中的麦克风向通信模块102发送语音命令。用户101也可以使用通信模块102上键盘的按钮控制系统运行和向系统输入命令。

【031】图1B显示了用于帮助盲人101的通信和导航系统100的各种元件。在系统100中，图1A显示的元件与图1B显示的元件一起工作，以提供附加的功能和性能。出于解释的目的，而不作为限制，这里描述的系统100是盲人使用的系统。本技术领域普通技术人员能认识到系统100的很多方面同样可以适用于部分失明的、或患有阿尔茨海默氏病，或其它残疾的人。系统100包括用于控制系统100、收集数据并向看管人和/或用户101提供数据的计算机系统103和/或通信模块102。典型地，该系统包括一个无线通信模块102和一个无线基础单元104。通信模块102与用户101携带的一个或更多个标签读取器进行通信。脚镯或用户的鞋可以配备标签读取器151和152。在一个实施例中，用户步行手杖的顶端配备了标签读取器153。计算机103和/或用户101配备了基础单元104，并且基础单元104允许计算机103和/或用户101与通信模块102通信。在一个实施例中，通信模块102与嵌入环境的射频识别标签进行通信。射频识别标签提供识别码来识别位置、物体、环境等等。通信模块102读取射频识别标签，并将来自射频识别标签的信息转播给计算机103和/或用户101。在一个实施例中，嵌入用户101的射频识别标签包括一个或更多个生物统计传感器，以允许计算机103和/或用户101监视用户101的健康和身体状况。在一个实施例中，嵌入的射频识别标签包括一个温度传感器，使监测系统可以监测用户的体温。在一个实施例中，嵌入的射频识别标签包括一个或更多个生物统计传感器，用于测量用户的健康，比如体温、血压、脉搏、呼吸、血氧等等。

【032】系统100还可以包括下列可选装置中的一个或更多个：一个或更多个视频监视器105，一个或更多个喇叭107，一个或更多个摄像机106。系统100还可以包括下列可选装置中的一个或更多个：显示用户位置的遥控器/显示器112，一个或更多个用户控制的房门控制器111，一个监视用户的房子119，和周围环境情况传感器(比如雨，风，温度，日光等等)129。在一个实施例中，周围环境情况传感器是无线传感器，其与计算机系统103和/或通信模块102进行无线通信。

【033】在一个实施例中，系统100可以被用作计算机化系统，用于训练用户101。在训练期间，系统100为用户101提供导航输入或指令。音频指令可通过喇叭107或音频装置160提供。后文描述的用户跟踪系统可以用于在用户101没有正确执行任务时提供矫正的指令，和/或在用户正确执行任务时提供鼓励。

【034】在一个实施例中，提供调制解调器130用于和电话系统连接，使系统100与看管人和/或用户101可以通过蜂窝式移动电话、文字消息、呼机等等进行通信。提供网络连接108(比如因特网连接，局域网连接，广域网连接等等)以使看管人和/或用户101可以与系统100通信，并且使系统100可以接收最新的软件，最新的状态信息等等。这样，比如在一个实施例中，用户101与系统103联系，以获取布局图信息，求助等等。

【035】在一个实施例中，通信模块102在用户处于安全环境时(比如朝正确的方向行走等等)提供积极的强化(比如令人愉快的声音)，和/或在用户处于不安全环境时(比如朝危险的区域行走等等)提供负面的强化(比如警告声音，警告消息，振动等等)。在一个实施例中，用户101可以选择引发声音和振动的情况。因此，比如为了听清周围的环境而不受通信模块102发出的声音影响，有经验的用户可能会选择让通信模块102振动来进行导航通信。相反，经验不足的用户可以选择使用通信模块102的立体声声音输入来帮助引导用户101到达想去的位置。

【036】在一个实施例中，系统100用传感器129探测火或烟雾。在一个实施例中，系统100从房屋报警系统接收报警数据。在一个实施例中，采用麦克风304探测消防警报。当系统100探测到火或烟雾报警，系统100会指示用户离开，并通报看管人。通过使用喇叭107，通过电话，呼机，和/或用调制解调器130连接到电话系统的文本消息发送，和/或通过使用网络连接108(比如，电子邮件即时消息发送等等)通报看管人和/或用户101。配置调制解调器130来打电话，然后用数据(比如使用文本消息发送的情形)和/或合成声音与用户通信。看管人和/或用户101还可以使用调制解调器130与计算机系统103和/或通信模块102联系，并用声音识别指令和/或数据控制系统100。

【037】在一个实施例中，系统100用摄像机106记录用户的导航的视频。回放这些视频可以帮助看管人和/或用户101了解导航是如何进展的和发现问题。

【038】系统100使用来自通信模块102的数据和/或来自一个或更多个摄像机106的视频处理监视用户对指令的反应。另外，看管人和/或用户101可以实时地确定用户对指令的反应。在一个实施例中，看管人或指导者与用户101和系统100一起工作，让用户适应系统。

【039】射频识别或RFID是使用无线电波自动识别人或物体的技术的一般专业术语。识别的方法有几种，但最常用的是在与天线连接的微芯片上存储识别人或物体的序列号，以及可能的其它信息(芯片和天线一起被称作射频识别发射应答器或射频识别标签)。天线使芯片能够发送识别信息给读取器。读取器将射频识别标签反射回的无线电波转换为可以传到计算机的数字信息，计算机可使用该数字信息。

【040】射频识别系统包括一个标签，该标签由具有天线的微芯片和具有天线的询问器或读取器组成。读取器发出电磁波。标签天线被调谐来接收这些电磁波。无源射频识别标签从读取器产生的电场获取能量，并用此能量向微芯片的电路供电。该芯片然后调制标签传回给读取器的电磁波，读取器将新的电磁波转换为数字数据。

【041】无线电波穿越大多数非金属材料，因此为了耐风雨和更好的耐用性可以将标签嵌入包装或装入保护塑料。并且标签具有可以为全世界生产的每件产品存储唯一序列号的微芯片。

【042】射频识别系统使用很多不同的频率，但一般最常使用的频率是低频(在125KHz附近)，高频(13.56MHz)和超高频或UHF(850-900MHz)。有些应用也使用微波(2.45GHz)。

【043】不同的频率有不同的特性，这使它们对于不同的应用更有用。比如，低频标签比超高频标签更便宜，使用更少的功率，能更好地穿透非金属物质。使用低频标签近距离扫描水分含量多的物体，如水果，就很理想。超高频一般提供更广的范围，能更快速地传输数据。但是超高频会使用更多的功率，而且不太可能穿透材料。还有因为超高频更容易被“导向”，因此它需要标签和读取器间的路径没有障碍物。

【044】大多数国家都将频谱段中的125kHz或134kHz区域分配给低频系统，全世界都将13.56MHz用于高频系统。但是超高频射频识别系统仅仅从上个世纪90年代中期开始出现，各个国家还没有就将超高频频谱中的单个区域分配给射频识别系统达成一致。欧洲使用868MHz用于超高频，美国使用915MHz用于超高频。直到最近，日本都不允许射频识别使用任何超高频频谱，但正准备为射频识别开放960MHz区域。很多其它设备使用超高频频谱，因此让所有国家就将某单个超高频频段分配给射频识别这个问题达成一致，还要花费数年时间。

【045】有源射频识别标签有电池，电池用来运转微芯片的电路和向读取器广播信号(跟移动电话向基站发送信号的方式一样)。无源标签没有电池。取而代之的是，它们从读取器获取能量，读取器发出电磁波，导致标签的天线中产生电流。半无源标签使用电池来运转芯片的电路，但从读取器获取能量进行通信。有源标签和半无源标签对于跟踪需要长距离扫描的高价值物品，如轨道上的铁路车辆，很有用。但它们价格为1美元或更高，使得它们太过昂贵而不能应用于价格便宜的物品。无源超高频标签数量为100万或更多时，其当前价格低于50美分。相较于有源标签100英尺或100英尺以上的读取范围，无源标签的读取范围比较短，一般小于20英尺。但是它们比有源标签便宜得多，并且可以随产品包装丢弃。

【046】射频识别标签可以存储的信息量与生产厂商和应用有关，但一般一个标签可以存储2KB数据或更多。

【047】射频识别标签上的微芯片可以是可读写或只读的。借助可读写芯片，当标签在读取器或询问器的有效范围内时，系统可以向标签添加信息或覆盖已有信息。可读写标签通常有一个不可被覆盖的序列号。另外的数据区可以用来存储标签所依附的物品的额外信息。一些只读微芯片在生产过程中可使信息存储在其上。在这种芯片上的信息不可能被修改。其它标签可使序列号被写入一次，并且此信息以后不能被重写。

【048】射频识别标签遇到的一个问题是当两个读取器的覆盖范围重叠时，一个读取器发出的信号会干扰另一个读取器发出的信号。这被称作读取器冲突。避免这个问题的一个方法是使用时分多址技术，或简写为TDMA。简单地说，指示读取器在不同的时间读取，而不是都试图在同一时间读取。

【049】读取器的另一个问题是在同一电场读取很多芯片。当超过一个芯片同时反射回信号时就会发生标签冲突，这使读取器混淆。不同的生产厂商已经开发出不同的系统，用于使标签一次回应一个读取器。由于读取标签只需若干毫秒，因此感觉所有标签同时被读取。

【050】无源标签(没有电池的标签)的读取范围取决于许多因素：工作的频率，读取器的功率，来自金属物品或其它射频装置的干扰。一般而言，低频标签的读取范围为1英尺或更短。高频标签的读取范围大约为3英尺，超高频标签的读取范围为10至20英尺。当需要更远的读取范围时，如跟踪铁路车辆，有源标签采用电池增加读取范围至300英尺或更大。

【051】软件代理是应用程序，其通过建立一系列规则自动做决定。比如，如果X发生了，则进行Y。软件代理对射频识别非常重要，因为人无法应对来自射频识别标签的数据量和数据速度(在很多情形下是实时的)。软件代理可被用来自动化常规判定，以及在需要注意的情形下提醒用户。

【052】大部分无源射频识别标签只是反射来自读取器的电波。能量获取(energy harvest)是一项由贴有标签的物体收集来自读取器的能量，立即存储该能量并用不同的频率将该能量发回的技术。这种方法可以极大地提高无源射频识别标签的性能。

【053】图3A是通信模块102的框图。通信模块102被配置为携带，和/或戴在手腕、腰部和胸部上等等。在通信模块102中，处理器301配备了声音传感装置(比如，麦克风)304，振动装置305，发音装置(比如，喇叭)306，和第一射频收发器302。声音传感装置被配置成感知声波(音速波和/或超音速波)，比如，麦克风，换能器等等。为了方便，不作为限制，这里指的声音传感装置是麦克风，并理解也可以使用其它声换能器。为了方便，不作为限制，这里指的发音装置是喇叭，并理解发音装置是被配置成产生声波(音速波和/或超音速波)，比如喇叭、换能器、蜂鸣器等等。电源303提供电力为麦克风304、振动装置305、喇叭306和电击装置307、第一射频收发器302和处理器301供电。在一个实施例中，麦克风304、振动装置305和喇叭306都是可选的，并可被省略。通信模块102可以包括灯(没有显示)，用于向指导员或摄像机106提供视觉指示。在一个实施例中，还提供了干预传感器(tamper sensor)330。

【054】麦克风304用来获得声波，比如由用户101、其它人发出的声音，和/或由声定位装置(音速或超音速)产生的声波等等。在一个实施例中，系统100包括面部识别处理，用来帮助用户101知道谁在房间内，谁在门旁边等等。处理器301处理由麦克风获得的声音，如果需要，将处理后的数据发送给计算机系统103和/或通信模块102进行进一步处理。喇叭306被用于向用户101发出愉快的和/或警告声音，并向用户101提供信息和指令。麦克风304和/或喇叭306还可以与声定位系统一起使用，以使用声波定位用户。在声定位系统中，麦克风304和/或喇叭306与放置在房屋或院子附近的声源或传感器进行声音通信来定位用户101。振动器的使用方式与蜂窝式移动电话上的振动器类似，在不影响区域内其它人的情况下警告用户101。振动器还可以用来警告用户101不正常或潜在危险的情况(比如，偏离路线，接近楼梯井等等)。盲人趋向于比看得见的人更依赖它们的听觉。因此，在一个实施例中，可配置振动器提供不同类型的振动(比如，不同的频率，不同的强度，不同的模式等等)，以向用户101发送信息而不干扰用户的听力。

【055】当通信模块已经被干预时(比如，从用户那被去除)，可选的干预传感器能够感知。

【056】第一射频收发器302直接或通过中继器与基础单元通信。在一个实施例中，射频收发器302提供双向通信，因此通信模块102可以向计算机系统103和/或通信模块102发送信息，以及接收来自计算机系统103和/或通信模块102的指令。在一个实施例中，计算机系统103和/或通信模块102，以及第一射频收发器302使用握手协议进行通信，以验证数据被接收到。

【057】图3A还显示了位置查找系统和与一个或更多个射频识别标签通信的第二射频收发器309。比如，窗户、家具、食物贮存器、药品贮存器等等可以配备射频识别标签。用户101可以使用标签读取器309读取各种射频识别标签，从而获得关于用户的环境的信息。比如在一个实施例中，窗户配备的射频识别标签可以包括描述怎样打开窗户、窗外景色、户外天气等的信息。在图3A中，通信模块102包括一个或更多个定位和跟踪系统，比如IR(红外)系统301，GPS定位系统302，IMU303和/或第三射频收发器304。跟踪系统可以单独使用，也可以配合使用，以确定用户101的位置，帮助用户101到达想去的位置。处理器301配备了IR系统301，GPS定位系统302，IMU303，和第三射频收发器304，并且它们由电源303提供电力。处理器301控制IR系统301，GPS定位系统302，IMU303和第三射频收发器304的运行，并控制电源何时向IR系统301，GPS定位系统302，IMU303提供电力。在图3中将第一、第二和第三射频收发器分开是出于描述的目的，不作为限制。在一个实施例中，第一射频收发器302，和/或第二射频收发器309，和/或第三射频收发器304被组合成一个或更多个收发器。在一个实施例中，第一射频收发器302，和/或第二射频收发器309，和/或第三射频收发器304工作在不同的频率。

【058】在一个实施例中，第三射频收发器304是只接收的装置，它从作为无线电定位系统一部分的一个或更多个无线电定位发送器接收无线电定位信号。在一个替代实施例中，第三射频收发器304是一个只发送的装置，它向作为无线电定位系统一部分的一个或更多个无线电定位接收器发送无线电定位信号。在一个替代实施例中，第三射频收发器304向作为无线电定位系统一部分的一个或更多个无线电定位收发器发送无线电定位信号并从其接收无线电定位信号。用于无线电定位系统的技术在本领域是公知的，比如GPS、DECCA、LORAN等等。来自无线电定位系统的数据被提供给计算机系统103和/或通信模块102，以允许计算机系统103和/或通信模块102确定通信模块102的位置。在一个实施例中，通过测量由通信模块102发送的信号的强度和一个或更多个中继器113接收到的信号的强度来估计中继器与通信模块102之间的距离，提供无线电定位。在一个实施例中，通过测量一个或更多个中继器113发送的信号和通信模块102接收的信号的强度来估计中继器与通信模块102之间的距离，提供无线电定位。在一个实施例中，采用中继器113和通信模块102之间的无线电频率传播对应的时延来估计通信模块102的位置。

【059】图3B是脚踝模块151、152的框图。脚踝模块151、152可以戴在脚踝上，嵌在用户鞋内，附着在用户的鞋上，和/或配备在用户的步行手杖上。模块151、152包括配备给处理器381的射频识别标签读取器389。标签读取器389读取放置在地板上，或墙上相对低位置的射频识别标签，以提供导航信息，从而帮助用户101沿着一行射频识别标签170从一个位置走到另一个位置。处理器381通过射频收发器384与处理器通信。在一个实施例中，为处理器381配备IMU383，以提供关于用户的脚和/或手杖运动的额外信息。在一个实施例中，为处理器381配备振动器205。在一个实施例中，为处理器381配备干预传感器380。

【060】图3C是耳朵模块160的框图。模块160包括处理器301配备的麦克风304，扬声器306和射频收发器309。模块160与用于蜂窝式移动电话的蓝牙耳机在本质上是类似的，因为它提供与通信模块102的音频通信。在一个实施例中，耳机160还包括处理器301配备的摄像机390。

【061】各种定位系统都有优点和缺点。在一个实施例中，系统100使用射频识别标签系统、GPS系统、IMU、无线电定位系统、IR系统和声音系统中的一个或更多个的组合，对用户101进行定位。协同使用这些系统中的一个或更多个对用户101进行定位，而用户101到达想去的位置。

【062】IMU303使用一个或更多个加速计和/或陀螺仪感知通信模块的运动。可以综合这些运动判定位置。IMU303提供相对低的功率要求和相对高的短期准确性。IMU提供相对低的长期准确性。惯性运动单元(IMU)可以在室内或室外工作，并且它一般比其它定位系统消耗更少的功率。然而，随着时间的推移，IMU系统容易发生偏移，而且如果不定期进行重新校准，IMU系统就趋向于失去准确性。在一个实施例中，通过使用来自射频识别标签、GPS系统、声音系统、IR系统、和/或射频定位系统中的一个或更多个的数据不时对IMU系统进行重新校准。在一个实施例中，使用IMU303来减少对GPS系统、IR系统、和/或射频定位系统的功率要求。在一个实施例中，当IMU303感知到通信模块102是静止的或相对静止时，GPS系统、IR系统、和/或射频定位系统被置于低功率或待机模式。如果IMU303感知到通信模块102是相对静止的(比如，静止或以相对低的速率运动)，则用户要么没有移动，要么移动得足够慢，不需要立即跟踪。在一个实施例中，IMU303是一个三轴系统，因此通信模块102在任意方向的运动都被感知为运动，并可以用来激活一个或更多个其它传感系统。因此，比如，如果用户之前一直躺着，然后站起来，那么IMU303将感知这个“站立”运动，并且通信模块将激活一个或更多个跟踪系统。

【063】在一个实施例中，系统100假设用户101不会以相对不变的，相对低的速率行进很长时间。这样，在一个实施例中，IMU自校准至恒定的偏移误差(比如在X、Y或Z方向上的恒定斜率)，而与恒定的X、Y方向偏移误差的偏差(比如斜率的变化)被认为是用户101的运动。

【064】在一个实施例中，IMU303是至少两轴的IMU，它感知至少两个方向的运动。在一个实施例中，IMU303是至少三轴的IMU，它感知至少三个方向的运动。在一个实施例中，IMU提供用于确定用户101步法的数据，比如跑、走、上楼梯、下楼梯、绊倒、蹒跚等等。

【065】IMU可以单独使用或者与其它跟踪装置组合使用，用来获得关于用户101运动的反馈。因此，例如，如果用户101表明想去建筑中的25号房间，导航系统就能够提供引导信息帮助用户101。在一个实施例中，引导信息包括指令(比如向左转，向前直行30英尺等等)。在一个实施例中，引导信息可以包括使人想起飞机下滑道导航系统的音调信息。因此比如如果用户向左转得太多，导航系统可以在左耳播放一个音调(或耦合声音至身体左边的骨骼中)。在一个实施例中，随着导航错误的增加，音调会变得越来越大声。

【066】IMU303可以测量动态加速和静态加速作用力，包括因重力引起的加速，因此IMU303可以被用来测量倾斜，以及水平和垂直运动。当IMU303被定向成X和Y轴都与地球表面平行时，它可用作具有翻滚轴和俯仰轴的两轴倾斜传感器。90度的翻滚指示用户101正侧躺着。另外，当IMU303表明没有任何运动时，无论用户101的方位如何，如前所述，说明用户101正在睡觉或没有活动，和系统被关闭。因此，IMU303可以探测到用户什么时候没有站立。

【067】用户使用麦克风304向系统100发送语音命令。

【068】通信模块102向计算机系统103和/或通信模块102发送低电池警告，以警告看管人和/或用户101通信模块102需要更换新电池。

【069】全球定位系统(GPS)是准确的，但在室内工作效果常常不好，并且有时没有足够的垂直准确性来区分建筑的楼层。GPS接收器还需要一定量的信号处理，并且这些处理会消耗功率。在功率有限的装置中，如通信模块102中，GPS系统消耗的功率会缩短电池寿命。但是GPS具有能在很大区域工作的优势，因此在定位逃离封闭区域的用户，或定位处在其它定位系统的工作范围之外的用户时，全球定位系统尤其有用。

【070】全球定位系统往往在户外工作得很好，但在建筑内工作效果不好。因此，在一个实施例中，在射频识别标签不可用的户外环境，系统100使用全球定位系统；在全球定位系统不可用或不可靠的室内环境，系统100使用射频识别标签。这样，用户101使用系统100可以通过第一座建筑的各处，离开该座建筑，走向第二座建筑，并通过第二座建筑的各处。系统100在用户路程的不同部分期间使用不同的导航系统。

【071】在一个实施例中，建筑在入口处附近设有向系统102提供关于建筑布局图导航信息的数据端口。当用户101进入此建筑，系统102从数据端口获取建筑布局图信息，从而使用户能够通过此建筑的各处地方。在一个实施例中，数据端口提供的布局图信息包括动态信息，比如建筑区域、因为清洁而被关闭的休息室等等。

【072】在一个实施例中，全球定位系统302工作在待机模式，并且定期激活或被指示激活。全球定位系统可以被计算机系统103，和/或用户101或通信模块指示激活。当全球定位系统被激活时，它获得用户101的定位信息(如果全球定位系统卫星信号可用)，并更新IMU。在一个实施例中，也为计算机系统103和/或通信模块102配备全球定位系统。计算机系统使用来自其全球定位系统的数据向通信模块102中的全球定位系统302发送位置和/或同步数据，使得全球定位系统302更迅速地热启动，更快地获取定位点，从而使用更少的功率。

【073】在一个实施例中，定位系统单元118被放置在房屋或建筑周围，用来确定用户101的运动和位置。在一个实施例中，为了节约通信模块102中的功率，定位系统单元118向通信模块102中的一个或更多个传感器发送红外光、声波和/或电磁波。在一个实施例中，为了节约定位系统单元118中的功率，通信模块102向定位系统单元118发送红外光、声波和/或电磁波。

【074】例如，放置在门口附近或走廊中(例如，参见图10)的定位系统单元118可被用来确定用户101什么时候从一间房间移动至另一间房间。即使不能对用户进行房间内的精确定位(比如，由于盲点)，但放置成感知用户穿过门口的运动的定位系统单元118使系统100通过监视用户从一个房间移动至另一个房间知道用户在哪个房间。

【075】在一个实施例中，每个定位发送器(或者在通信模块102中，或者在定位系统单元118中)发送编码的脉冲模式使发送器能够被识别。在一个实施例中，为了节约功率，定位接收器(或者在通信模块102中，或者在定位系统单元118中)在接收到的脉冲模式变化时就通知计算机系统103和/或通信模块102。因此，比如，当定位接收器进入发送第一个编码的第一定位发送器的工作范围时，定位接收器向计算机系统103和/或通信模块102发送“定位传感器消息”。在一个实施例中，只要定位接收器继续接收到来自同一个定位发送器的脉冲模式，定位接收器就不再发送定位传感器消息。在一个替代实施例中，只要定位接收器继续接收到来自同一个定位发送器的脉冲模式，定位接收器就向计算机系统103和/或通信模块102定期发送定位传感器消息。当脉冲模式停止时，定位接收器发送“定位传感器丢失”消息。

【076】房屋内和/房屋外的运动探测器一般都与家庭安防系统一同配备。在一个实施例中，定位系统单元118被配置为运动探测器，并且通信模块102中的IR系统301(比如，发送器和/或接收器)与这些IR运动探测器通信，以避免在运动探测器探测用户运动时要不然发生假报警。在一个实施例中，通信模块发送IR信号，运动探测器识别此信号来自通信模块102，因此，运动探测器知道其感知的运动是由于用户而不是侵入者引起的。在一个实施例中，当通信模块102探测到来自运动探测器的IR发送，通信模块就发送一个运动探测器识别的响应IR信号。在一个实施例中，系统100使用的IR跟踪系统也用作家庭安防系统的一部分，用来跟踪用户的运动和房屋内不是由用户引起的其它运动。声音运动探测器和/或微波运动探测器可以与通信模块102一起使用，使用方式与IR运动探测器类似。

【077】与甚高频(VHF)基于无线电的系统(比如，全球定位系统或甚高频无线电定位系统等等)不一样，IR系统，声音系统和/或毫米波系统，以及一些微波系统都不能很有效地穿透墙壁。因此，IR系统，声音系统，和/或微波/毫米波系统可被用于系统100中，以在没有房屋或建筑布局图的情况下对用户101进行定位。工作在能够穿透墙壁的频率的无线电系统可以与房屋的布局图一起使用。

【078】在一个实施例中，IR系统被声波系统或超声波系统代替或增强。在一个实施例中，声波系统或超声波系统的运行类似于IR系统的运行，只是使用的是声波而不是红外波。

【079】在一个实施例中，声波系统或超声波系统包括与射频系统类似的测距功能。在一个实施例中，测距功能使用双频率相位比较系统测量从声音发送器到声音接收器之间的距离。

【080】在一个实施例中，可以使用IR系统301向摄像机106发送IR信号。

【081】在一个实施例中，系统100定期对用户进行定位(比如，与通信模块102通信)，并且如果无法找到用户(比如，系统100不能与通信模块102取得联系)，系统100会向看管人和/或用户101报警。在一个实施例中，系统100对用户进行定位，而且如果用户逃离某区域，或处于危险区域(比如，在水池、悬崖旁边等等)，系统100会向看管人和/或用户101报警。

【082】在一个实施例中，可以使用系统100与用户通信。系统100接收关于用户的运动、行动和环境的反馈，从而学习用户行为和词汇的各个方面。在一个实施例中，配置系统100识别用户发出的声音(如命令)，通信模块102中麦克风发出的声音，以及通信模块102和处理器130中的信号处理能力。这个用户“语音识别”系统以声音特征为基础来识别，比如，基于共振峰结构，音质，音量，频谱分析等等。计算机识别出用户语音隐含的消息时，则系统130可以相应地响应，或者通过向看管人和/或用户101提供消息来响应，或者通过在用户环境中采取行动来响应。因此，例如，用户101可以向系统100询问室外温度，设置房屋的自动调温器，开灯和关灯等等。在一个实施例中，系统130配备了用于联系看管人的通信接入(比如，因特网接入，蜂窝式移动电话接入，寻呼机接入等等)。在一个替代例子中，如果用户发出声音表示需要帮助，则系统130可以联系看管人或紧急服务。

【083】在一个实施例中，系统100识别用户101的说话，因此如果陌生人或未知人员进入区域并发出声音，系统100就能够识别陌生人或未知人员在区域内并采取适当行动(比如，通知看管人，紧急服务，安全服务等等)。

【084】在一个实施例中，系统100使用传感器129监测周围环境条件，比如室内温度、户外温度、雨、湿度、降水、日光等等，并使用这些信息照料用户的健康。使用日光传感器和/或可以从计算机103获得的和/或用于用户101的时刻，系统100可被用于帮助用户101了解外面是白天还是黑夜，早上还是晚上，下雨，阴天等等。

【085】图6是用于控制系统100以及从系统100接收信息的遥控器112的框图。遥控器112包括一个麦克风604，一个喇叭606，一个键盘(或小键盘)612，一个显示器613，以及第一射频收发器602，所有这些都配备给处理器601。

【086】遥控器112使用射频收发器602与计算机系统103和/或通信模块102通信，以接收状态信息和向系统100发送指令。看管人使用遥控器112可以检查用户101的位置、健康和状态。看管人和/或用户101还可以使用遥控器112向系统100和用户101发送指令。比如，看管人使用麦克风604可以和用户101讲话。在一个实施例中，计算机系统103和/或通信模块102向显示器613发送显示信息，显示用户101的位置。如果无法确定用户的位置，系统100可以发送“用户没有找到”的消息，并尝试使用网络连接108、调制解调器130、和/或遥控器112联系看管人和/或用户101。如果系统100确定用户已经逃离，系统100就发送“用户丢失”消息，并尝试使用网络连接108、调制解调器130、和/或遥控器112联系看管人和/或用户101。

【087】系统100的每个无线单元都包括一个用于与基础单元104(或中继器113)通信的无线通信收发器302。因此，下面的讨论一般都以通信模块102作为示例，并不作为限制。类似地，下面的讨论一般以基础单元104作为示例，并不作为限制。本领域普通技术人员同样知道，中继器113有利于增大通信模块102的工作范围，但在所有配置中并不是必需的。

【088】当通信模块102探测到需要报告的情况时，通信模块102与中继器单元113通信，并提供关于发生事件的数据。中继器单元113将数据转送到基础单元104，基础单元104将信息转送给计算机103和/或用户101。计算机103和/或用户101评估数据，并采取适当的行动。如果计算机103和/或用户101确定是紧急情况，那么计算机103和/或用户101通过电话通信、因特网、遥控器112、监视器108、计算机监视器等等联系看管人。如果计算机103和/或用户101确定情况应当报告，但不是紧急情况，那么计算机103和/或用户101先将数据记入日志，在以后当看管人和/或用户101请求来自计算机103和/或给用户101的状态报告时才向看管人和/或用户101报告。

【089】在一个实施例中，通信模块102有内部电源(比如，电池、太阳能电池、燃料电池等等)。为了节约功率，通信模块102通常被置于低功率模式。在一个实施例中，使用要求功率相对小的传感器，而通信模块102在低功率模式下定期读取传感器读数，并对读数进行评估，从而确定是否存在需要将数据发给中心计算机103和/或用户101的情况(在后文中称作异常情况)。在一个实施例中，使用功率相对高的传感器，而在低功率模式下通信模块102周期性地读取和评估传感器读数。这种传感器读数包括，例如来源于麦克风304的声音样本，来自位置传感器301、302、303和/或304、射频识别标签170的位置读数，等等。如果探测到异常情况，通信模块102就“醒来”，并通过中继器113与基础单元104开始通信。在设定的间隔，通信模块102也“醒来”，并向基础单元104发送状态信息(比如，功率级、自检信息等等)，并监听一段时间指令。在一个实施例中，通信模块102还包括干预探测器。当探测到通信模块102被干预时(比如，有人移走了通信模块102或用户不知何故失去了通信模块102等等)，通信模块102向基础单元104报告这些干预。

【090】在一个实施例中，通信模块102提供双向通信，并被配置为接收来自基础单元104的数据和/或指令。因此，比如，基础单元104可以指示通信模块102执行附加的测量、转为待机模式、醒来、报告电池状态、改变醒来间隔、执行自检和报告结果等等。在一个实施例中，通信模块102定期报告其总体健康和状态(比如，自检结果、电池健康情况等等)。

【091】在一个实施例中，当来自麦克风304的音频数据超出量阈值和/或其它传感器表明音频数据应当被数字化并存储时，通信模块102采样、数字化并存储这些数据。比如，当发送声音命令时，用户101可以按下小键盘333上的一个按钮，表明正在下达一个声音命令。用户101还可以使用小键盘333向通信模块101输入命令。

【092】在一个实施例中，通信模块102提供了两种醒来模式。第一种醒来模式用于读取传感器测量值(如果认为必要，还要报告这些测量值)，第二种醒来模式用于监听来自于中心计算机103和/或发给用户101的指令。这两种醒来模式或它们的组合，可以在不同的间隔出现。

【093】在一个实施例中，通信模块102使用扩频技术与中继器单元113通信。在一个实施例中，通信模块102使用码分多址(CDMA)技术。在一个实施例中，通信模块102使用跳频扩频。在一个实施例中，通信模块102拥有一个地址码或识别(ID)码，该码将通信模块102和系统100的其它射频单元区分。通信模块102将它的识别码附在发出的通信包中，这样中继器113就可识别出来自通信模块102的发送。中继器113将通信模块102的识别码附在发送给通信模块102的数据和/或指令上。在一个实施例中，通信模块102忽略地址是其它射频单元的数据和/或指令。

【094】在一个实施例中，通信模块102包括重置功能。在一个实施例中，重置功能由通信模块102上的重置开关激活。在一个实施例中，当向通信模块102加电时重置功能被激活。在一个实施例中，当通信模块102通过有线连接与计算机系统103和/或通信模块102连接用于编程时，重置功能被激活。在一个实施例中，重置功能在指定的时间间隔内是活动的。在重置间隔期间，收发器302处于接收状态，可接收来自计算机103和/或发给用户101的识别码。在一个实施例中，计算机103和/或用户101无线传送想要的识别码。在一个实施例中，识别码通过将通信模块102连接至计算机被设定，此连接通过电连接器建立，比如，USB连接、火线连接等等。在一个实施例中，通过用于连接到电源303的连接器发送已调制的控制信号(电源线载波信号)，提供到通信模块102的电连接。在一个实施例中，外部编程器提供了电力和控制信号。

【095】在一个实施例中，通信模块102与中继器113在900MHz频带上通信。这个频带提供良好的发送，穿透墙壁以及其它在建筑结构中和附近通常会发现的障碍物。在一个实施例中，通信模块102与中继器113在高于和/或低于900MHz频带的频带上通信。在一个实施例中，通信模块102、中继器113和/或基础单元104在无线电频率信道发送之前或在开始发送之前监听此无线电频率信道。如果该信道正在使用中(如被其它装置占用，如另一个中继器、无绳电话等等)，那么传感器、中继器和/或基础单元改变到另外的无线电频率信道。在一个实施例中，通信模块102、中继器和/或基础单元通过监听无线电频率信道的干扰，并用算法选择下一个避免干扰的用于发送的无线电频率信道来协调跳频。因此，比如，在一个实施例中，如果通信模块102感知到危险情况(比如，用户101被哽住或因疼痛而哭泣)，并进入连续发送模式，通信模块102会在发送前测试(如监听)信道，以避免被阻塞、在使用或堵塞的信道。在一个实施例中，通信模块102连续发送数据直到接收到来自基础单元104的确认：消息已经收到。在一个实施例中，通信模块发送具有正常优先级(如状态信息)的数据，且不期待确认，并且通信模块发送优选级提高的数据直到接收确认。

【096】配置中继器单元113转播通信模块102和基础单元104之间的通信流量。中继器单元113一般在有几个其它中继器单元的环境中工作。在一个实施例中，中继器113有内部电源(比如，电池、太阳能电池、燃料电池等等)。在一个实施例中，家庭电力配备中继器113。在一个实施例中，当中继器单元113不发送或不期待发送时，它进入低功率模式。在一个实施例中，中继器113使用扩频技术与基础单元104和通信模块102通信。在一个实施例中，中继器113使用跳频扩频与基础单元104和通信模块102通信。在一个实施例中，中继器单元113有地址或识别(ID)码，且中继器单元113将其地址附在起源于中继器(即不是转发的包)的输出通信包上。

【097】在一个实施例中，基础单元104通过发送地址为通信模块单元102的通信包与通信模块102通信。中继器113接收地址为通信模块单元102的通信包。中继器113向通信模块102发送地址为通信模块102的通信包。在一个实施例中，通信模块单元102、中继器单元113和基础单元104使用跳频扩频(FHSS)，也称作信道跳频，进行通信。

【098】跳频无线系统提供了避免其它干扰信号和冲突的优势。另外，在同一频率不连续发送的系统有调节优势。信道跳频发送器连续发送一段时间后，或遭遇到干扰时会改变频率。这些系统可能有更高的发送功率，且对带内毛刺(spur)的限制也比较宽松。FCC规定限制发送器必须改变频率前在一个信道的发送时间为1200毫秒(根据信道带宽，平均时间段为10-20秒)。改变信道以重新开始发送是有最小的频率阶跃。

【099】在一个实施例中，通信模块单元102，中继器单元110和基础单元104使用跳频扩频通信，其中通信模块单元102，中继器单元110和基础单元104的跳频不同步，这样通信模块102和中继器单元113在任何指定时刻都处于不同的信道。在这种系统中，基础单元104使用跳频与通信模块102通信，基础单元104使用的跳频与中继器单元113而不是通信模块单元102同步。中继器单元113则使用跳频向通信模块单元转发数据，中继器单元113使用的跳频与通信模块单元102同步。这样的系统在很大程度上避免了基础单元104和中继器单元110发送之间的冲突。

【100】在一个实施例中，射频单元102、114-122使用跳频扩频，而且不同步。因此在任何指定时刻，单元102、114-122中的任意两个或更多个不可能在同一频率上发送。这样，在很大程度上避免了冲突。在一个实施例中，系统100不探测但容忍冲突。如果冲突的确发生了，因冲突引起的数据丢失会在下一次通信模块单元传送通信模块数据时被有效重新传送。当单元102、114-122和中继器单元113工作在异步模式，那么第二次冲突极不可能发生，因为导致冲突的单元已经跳至不同的信道。在一个实施例中，单元102、114-122，中继器单元113和基础单元104使用相同的跳跃速率。在一个实施例中，单元102、114-122，中继器单元113，和基础单元104使用相同的伪随机算法控制信道跳频，但使用不同的开始速度。在一个实施例中，跳跃算法的开始速度从单元102、114-122，中继器单元113或基础单元104的识别码计算获得。

【101】在一个替代实施例中，基础单元104通过发送地址为中继器单元113的通信包与通信模块102通信，其中发送给中继器单元113的包包括通信模块单元102的地址。中继器单元113从包中提取出通信模块102的地址，创建并发送地址为通信模块单元102的包。

【102】在一个实施例中，配置中继器单元113提供通信模块102与基础单元104之间的双向通信。在一个实施例中，配置中继器113接收来自基础单元104的指令。因此，比如，基础单元104可以指示中继器：向通信模块102发送指令；进入待机模式；“醒来”；报告电源状态；改变醒来间隔；执行自检和报告结果等等。

【103】配置基础单元104直接或通过中继器113从很多射频单元接收测量的通信模块数据。基础单元104还向中继器单元113和/或通信模块单元102发送指令。当基础单元104接收到来自通信模块102的表明可能有紧急情况(比如，用户身体不适)的数据时，计算机103和/或用户101会尝试通知看管人和/或用户101。

【104】在一个实施例中，计算机104维护着关于射频单元102、114-112和中继器单元113的健康状况、电源状态(比如，电池充电)和当前工作状态的数据库。在一个实施例中，计算机103和/或用户101通过向每一个单元102、114-122发送指令进行自检并报告结果，从而自动地执行日常维护。计算机103和/或用户101收集和记录这些诊断结果。在一个实施例中，计算机103和/或用户101向每个射频单元102、114-122发送指令，告诉单元在“醒来”间隔之间等待多长时间。在一个实施例中，计算机103和/或用户101基于射频单元的健康状况、电源状态、位置，使用情况等等为不同射频单元安排不同的醒来间隔。在一个实施例中，计算机103和/或用户101基于通信模块单元收集的数据的类型和紧急程度(比如，通信模块102比水单元120有更高的优先级，被检查的频率应该相对高一些)为不同的通信模块单元安排不同的唤醒间隔。在一个实施例中，基础单元104向中继器113发送指令，以将通信模块信息路由绕过故障的中继器113。

【105】在一个实施例中，计算机103和/或用户101生成显示信息，告诉看管人和/或用户101哪个射频单元需要修理或维护。在一个实施例中，计算机103和/或用户101根据每个通信模块的ID维护显示每个用户101的状态和/或位置的列表。在一个实施例中，通信模块102的ID是从嵌入用户101的射频识别芯片获得的。在一个实施例中，通信模块102的ID被计算机系统103和/或通信模块102编程写入通信模块。在一个实施例中，通信模块102的ID在工厂被编程写入通信模块，这样每个通信模块拥有一个唯一的ID。

【106】在一个实施例中，通信模块102和/或中继器单元113测量接收到的无线信号的信号强度(比如，通信模块102测量从中继器单元113接收的信号的信号强度，中继器单元113测量从通信模块102和/或基础单元104接收的信号的信号强度)。通信模块单元102和/或中继器单元113向计算机103和/或用户101报告这些信号强度测量结果。计算机103和/或用户101评估信号强度测量结果确定系统100的射频单元的健康状况和健壮性。在一个实施例中，计算机103和/或用户101使用信号强度信息重新路由发送系统100中的无线通信流量。这样，如果中继器单元113脱机或与通信模块单元102通信有困难，计算机103和/或用户101可以向不同的中继器单元发送指令。

【107】图8是中继器单元113的框图。在中继器单元113中，控制器803配备了第一收发器802和第二收发器804。控制器803一般为收发器802，804提供电力、数据和控制信息。控制器803配备了电源806。

【108】当向基础单元104转播通信模块数据时，控制器803从第一收发器802接收数据，并将此数据提供给第二收发器804。当将来自基础单元104的指令转播给通信模块单元时，控制器803从第二收发器804接收数据，并将此数据提供给第一收发器802。在一个实施例中，控制器803通过在其不期待数据期间将收发器802、804置于低功率状态来节省功率。控制器803还监视电源806和向基础单元104提供状态信息，比如，自检信息和/或关于电源806的健康状况的信息。在一个实施例中，控制器803定期向基础单元104发送状态信息。在一个实施例中，控制器803在基础单元104请求时，向基础单元104发送状态信息。在一个实施例中，当探测到故障情况(比如，电池电量不足，电源故障等等)时，控制器803向基础单元104发送状态信息。

【109】图9是基础单元104的框图。在基础单元104中，控制器903配备了收发器902和计算机接口904。控制器903一般为收发器902和接口提供数据和控制信息。接口904被提供给监视计算机103上的端口和/或用户101。接口904可以是标准的计算机数据接口，比如，以太网、无线以太网、火线端口、通用串行总线(USB)端口、蓝牙等等。

【110】在一个实施例中，看管人和/或用户从计算机103提供的列表中选择用户101的年龄和经验水平。计算机103和/或用户101基于用户的经验调整指导环境。

【111】在一个实施例中，远程指导者可以使用因特网或电话调制解调器连接计算机系统103和/或通信模块102，并远程训练用户或提供其它与用户的交互。

【112】图10是一座房子部分平面图的建筑类型图，显示了感知用户在房子附近运动的定位传感器的布局示例。在图10中，相对短程的传感器被放置在门口或主要的过道(比如，大厅、楼梯等等)，以跟踪在房子各处用户的一般运动。定位系统单元1020-1423被放置在门口或靠近门口，定位系统单元1024被放置在楼梯。

【113】在一个实施例中，定位系统单元1020-1424或者1010-1412是(或包括)与通信模块102中的红外系统301通信的红外传感器，从而为跟踪用户的运动提供相对短程的相对视距通信。当用户经过定位系统单元1020-1424或1010-1412，传感器与通信模块102通信，表明用户通过，而且此信息或者通过通信模块102，或者通过定位系统单元1020-1424或1010-1412被发送回计算机103和/或用户101。在一个实施例中，定位系统单元1020-1424或1010-1412还作为家庭安防系统的行动探测器工作。

【114】在一个实施例中，定位系统单元1020-1424或1010-1412是(或包括)与通信模块102中的声音系统通信的声音传感器，从而为跟踪用户的运动提供相对短程的相对视距通信。当用户经过定位系统单元1020-1424或1010-1412时，传感器与通信模块102通信，表明用户通过，而且此信息或者通过通信模块102，或者通过定位系统单元1020-1424或1010-1412被发送回计算机103和/或用户101。在一个实施例中，定位系统单元1020-1424或1010-1412还作为家庭安防系统的行动探测器工作。

【115】在一个实施例中，定位系统单元1020-1424或1010-1412是(或包括)与通信模块102中射频系统304通信的相对低功率的微波发送器或接收器，为跟踪用户的运动提供相对短程的相对视距通信。当用户经过定位系统单元1020-1424或1010-1412，传感器与通信模块102通信，表明用户通过，而且将此信息或者通过通信模块102，或者通过定位系统单元1020-1424或1010-1412发送回计算机103和/或用户101。

【116】在一个实施例中，地毯提供规定网格上的射频识别标签1050，这样铺设地毯在该区域就建立了射频识别标签的网格。在一个实施例中，射频识别标签1050和地毯衬垫物一同被提供。

【117】在一个实施例中，计算机系统103和/或通信模块102被提供房间的布局图，并显示相对布局图的用户位置。

【118】在一个实施例中，系统100的一个或更多个无线电频率方面使用800MHz和1100MHz之间的频带进行一般通信。在一个实施例中，系统100的一个或更多个无线电频率方面使用800MHz以下的频率进行紧急或远程通信。在一个实施例中，通信模块102中的收发器的频率容量是可以调整的，而且基础单元104和通信模块102有选择地被配置成在仍然提供足够的通信可靠性的同时，使用节省功率的通信频率。在一个实施例中，系统100的一个或更多个无线电频率方面使用高于1100MHz的频率进行相对短程通信(比如，在一个房间内的通信)。在一个实施例中，基础单元104和/或一个或更多个中继器113包括寻向天线，用于确定从通信模块102接收的辐射的方向。在一个实施例中，基础单元104和/或一个或更多个中继器113包括自适应天线，用于增加在通信模块102方向的天线增益。在一个实施例中，基础单元104和/或一个或更多个中继器113包括用于消除干扰噪声的自适应天线。

【119】在一个实施例中，通信模块102包括无线电频率、声音和红外通信能力。在一个实施例中，系统100与通信模块102根据情况使用无线电频率、声音或红外通信，比如，使用声音、红外或相对较高频率的无线电频率进行相对短程通信，使用相对较低频率的无线电频率进行相对远程通信。

【120】虽然上面描述了多种实施例，但其它实施例在本技术领域的普通技术人员的技能范围之内。因此，虽然是根据盲人用户进行描述的，但这样的描述是为了方便，而不作为限制。此发明仅受所附权利要求的限制。

Claims (42)

1.一种导航系统包含：

射频识别读取器模块；和

配置为使用无线双向握手通信与所述射频识别读取器模块进行通信的通信模块，所述通信模块被配置成使用来自所述射频识别读取器模块读取的多个射频识别标签的数据，并计算所述射频识别读取器模块位于所述多个所述射频识别标签中的位置，所述通信模块被配置成向用户传送所述位置。

2.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含声音输入装置。

3.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含声音输出装置。

4.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含振动装置。

5.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含键盘输入装置。

6.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含红外接收器。

7.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含红外发送器。

8.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含全球定位系统接收器。

9.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含惯性运动单元。

10.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含两轴惯性运动单元。

11.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含三轴惯性运动单元。

12.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块单元还包含加速计。

13.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含射频定位系统。

14.根据权利要求1所述的系统，所述通信模块还包含射频识别标签读取器。

15.根据权利要求1所述的系统，所述管理系统还包含射频识别标签，该射频识别标签被配置成提供对所述用户的所述位置的描述。

16.根据权利要求1所述的系统，还包含摄像机。

17.根据权利要求16所述的系统，还包含面部识别系统。

18.根据权利要求1所述的系统，所述管理系统还包含视频监视器。

19.根据权利要求1所述的系统，还包含一个或更多个中继器。

20.根据权利要求1所述的系统，还包含一个或更多个部署在一个区域周围的定位系统单元。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述定位系统单元中的一个或更多个被配置使用红外线辐射对所述通信模块进行定位和跟踪。

22.根据权利要求20所述的系统，其中所述定位系统单元中的一个或更多个被配置使用声波对所述通信模块进行定位和跟踪。

23.根据权利要求20所述的系统，其中所述定位系统单元中的一个或更多个被配置使用电磁波对所述通信模块进行定位和跟踪。

24.根据权利要求20所述的系统，其中所述定位系统单元中的一个或多个还包含用于家庭安防系统的运动探测器。

25.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置包含蜂窝式移动电话。

26.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置包含全球定位系统接收器，所述通信装置被配置成当所述射频识别标签读取器处于从一个或更多个位置射频识别标签读取位置信息的范围内时，从所述一个或更多个位置射频识别标签获取位置信息，且所述通信装置被配置成当可从所述全球定位系统接收器获得位置信息时，从所述全球定位系统接收器获取位置。

27.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为向所述用户提供沿途点信息。

28.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为向所述用户提供全球定位系统沿途点信息。

29.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为向所述用户提供射频识别位置标签沿途点信息。

30.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为向所述用户提供射频识别位置标签沿途点信息。

31.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为从蜂窝电话网络接收沿途点信息。

32.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为使用蜂窝电话网络发送位置信息。

33.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为在所述用户进入建筑时接收建筑布局图信息。

34.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置为接收局部区域布局图信息。

35.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置成为选定的区域存储人行道布局图信息。

36.根据权利要求35所述的系统，其中所述人行道布局图信息包含潜在危险的地点如街道十字路口的位置。

37.根据权利要求35所述的系统，其中所述人行道布局图信息包含潜在危险的地点如车道的位置。

38.根据权利要求35所述的系统，其中所述人行道布局图信息包含潜在危险的地点如台阶的位置。

39.根据权利要求1所述的系统，其中所述通信装置被配置成跟踪用户行动，并为用户计算出一条返回指定起始点的返回路径。

40.根据权利要求1所述的系统，还包含第二射频识别读取器模块。

41.根据权利要求1所述的系统，还包含惯性运动单元，所述通信装置被配置成使用位置数据和来自惯性运动单元的数据确定所述用户面朝哪个方向。

42.根据权利要求1所述的系统，还包含电子指南针。

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