CN102164344A - 盲人导航手机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盲人导航手机，其特征在于用户通过语音模块或盲人键盘输入的到达目的地信息，GPS/GPSONE芯片获取用户当前的位置信息，通过手机射频模块将到达目的地信息和用户当前的位置信息发送到导航服务器上；再通过手机射频模块将导航服务器给出的出行方案和该区域地图进行下载，并通过语音向盲人播报导航信息概况；同时对双摄像头模组获取的图像信息进行处理，提取红绿灯、盲道或斑马线信息通过语音向盲人播报，通过超声波测距模块和微波测速模块获取障碍物信息以语音形式向盲人播报；通过三轴陀螺仪和加速计对用户跌倒或碰撞信息进行监控和记录。该手机具有集成度高，操作简单，不仅便于生产，而且成本低廉适于广泛推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种盲人导航手机。
背景技术
随着电子行业的发展，盲人导航系统也越来越智能化。其中盲人导航的语音提示在导航系统中是非常重要的，伴随使用者步行过程中使用，因此定位精度及可靠性尤为重要。在已公布盲人导航设备专利中，都是单独使用GPRS或GPS进行定位。单独使用GPRS定位，定位精度差，几乎不能实用。而单独使用GPS定位，在高楼林立的街道环境中定位精度会大幅下降，有时甚至不能定位。另外，目前已公布的盲人导航电子设备，多采用FPGA来实现，具有成本高、开发不易的问题。
随着3G网络覆盖范围的扩大，利用其高带宽进行高速数据传输变得越来越方便了，各种在线导航业务不断出现。这为盲人导航手机的实现提供了可能。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种盲人导航手机。本发明采用的技术手段如下：
一种盲人导航手机，其特征在于包括智能手机基带芯片、语音模块、存储装置、盲人键盘、数据接口、射频模块、双摄像头模组、超声波测距模块、微波测速模块、GPS/GPSONE芯片及三轴陀螺仪和加速计；
语音模块，用于语音识别，使用户通过语音输入到达目的地信息；同时输出语音提示信息；
盲人键盘，用于使用户输入到达目的地信息；
双摄像头模组，用于采集图像信息，获取红绿灯盲道和斑马线信息；
超声波测距模块，用于对障碍物的距离做判断；
微波测速模块，用于获取前方运动物体的速度信息；
手机射频模块，3G网络的收发端，用于电话及数据传输；
GPS/GPSONE芯片，用于获取用户当前位置信息；
三轴陀螺仪和加速计，用于获得用户跌倒或碰撞信息；
智能手机基带芯片，将用户通过语音模块或盲人键盘输入的到达目的地信息，GPS/GPSONE芯片获取用户当前的位置信息，通过手机射频模块到达目的地信息和用户当前的位置信息发送到导航服务器上；再通过手机射频模块将导航服务器给出的出行方案和该区域地图进行下载，并通过语音向盲人播报导航信息概况；同时对双摄像头模组获取得处理图像信息进行处理，提取红绿灯、盲道或斑马线信息通过语音向盲人播报，通过超声波测距模块和微波测速模块获取障碍物信息以语音形式向盲人播报；通过三轴陀螺仪和加速计对用户跌倒或碰撞信息进行监控和记录。
还包括蓝牙模块，用户蓝牙耳机收听蓝牙模块发送过来的语音导航及提示信息，并可直接由蓝牙耳机上的MIC获取户通过语音输入的到达目的地，然后返回给蓝牙模块，再由蓝牙模块发送到智能手机基带芯片中进行处理。
所述三轴陀螺仪和加速计还用于获取用户走动过程中的抖动特征，对双摄像头模组获取得图像进行补偿。
所述智能手机基带芯片在用户发生跌倒、碰撞或用户通过盲人键盘按下紧急按键时对双摄像头模组获取得图像进行保存处理，同时通过语音模块发出警报信息，在设定延迟时间用户没有取消警报则自动拨打紧急电话。
盲人导航系统专门针对盲人设计，终端可通过3G网络迅速获取最新的地图及环境信息，并与服务器进行交互。使用GPSONE技术则没有以上问题，且定位精度高，甚至能实现室内定位，更适合为步行者导航。语音识别技术可方便用户输入信息，减小操作难度。而本发明则采用手机通用的处理器芯片，在成本控制、集成度、开发环境上都有很大的优势，相当于把导航器集成到了手机中，方便用户携带。由于终端和服务器端互动，大运算量的运算和海量的地图数据可放在服务器上，降低了对终端计算能力和存储能力的要求，提高了续航时间，降低了终端成本。而且通过网络，用户可享受更为人性化的服务。而且通过运营商的3G网络可以轻松在全国范围内提供导航服务，避免了自建无线服务器覆盖范围小、无法投入实用的问题。另外，由于其结构简单，不仅便于生产，而且成本非常低廉适于广泛推广。
附图说明
图1为本发明的原理图；
图2为本发明实施例的原理图；
图3为本发明实施例中导航系统的示意图；
图4为本发明的导航工作流程图。
具体实施方式
盲人智能导航手机，通过3G网络与导航服务器配合，为盲人提供导航服务。如图1至图4所示盲人导航手机，包括智能手机基带芯片、语音模块、存储装置、盲人键盘、数据接口、射频模块、双摄像头模组、超声波测距模块、微波测速模块、GPS/GPSONE芯片及三轴陀螺仪和加速计；
语音模块，用于语音识别，使用户通过语音输入到达目的地信息；同时输出语音提示信息；
盲人键盘，用于使用户输入到达目的地信息；
双摄像头模组，用于采集图像信息，通过图像识别技术提取图像的颜色信息，可精确的识别获取红绿灯的状态，以及盲道(黄色)和斑马线(白色)信息；同时通过双目测距技术得出障碍物的距离
超声波测距模块，用于对障碍物的距离做判断，(如汽车测距雷达)；
微波测速模块，用于获取前方运动物体的速度信息；
手机射频模块，3G网络的收发端，用于电话及数据传输；
GPS/GPSONE芯片，用于获取用户当前位置信息；
三轴陀螺仪和加速计，用于获得用户跌倒或碰撞等突发事故信息；还用于获取用户走动过程中的抖动特征，对双摄像头模组获取得图像进行补偿，已获得更稳定的图像。
智能手机基带芯片，通过I/O口控制各模块的开启和关闭，并从数据总线上读取/发送数据，将用户通过语音模块或盲人键盘输入的到达目的地信息，GPS/GPSONE芯片获取用户当前的位置信息，通过手机射频模块到达目的地信息和用户当前的位置信息发送到导航服务器上；再通过手机射频模块将导航服务器给出的出行方案和该区域地图进行下载，并通过语音向盲人播报导航信息概况(这里用户还可选择是否进行导航或者重新规划路径)；同时对双摄像头模组获取得处理图像信息进行处理，提取红绿灯、盲道或斑马线信息通过语音向盲人播报，通过超声波测距模块和微波测速模块获取障碍物信息以语音形式提醒盲人规避障碍；通过三轴陀螺仪和加速计对用户跌倒或碰撞信息进行监控和记录。方便使用还该手机还配备蓝牙模块，用户蓝牙耳机收听蓝牙模块发送过来的语音导航及提示信息，并可直接由蓝牙耳机上的MIC获取户通过语音输入的到达目的地，然后返回给蓝牙模块，再由蓝牙模块发送到智能手机基带芯片中进行处理。在用户发生跌倒、碰撞或用户通过盲人键盘按下紧急按键时对双摄像头模组获取得图像进行保存处理，同时通过语音模块发出警报信息，在设定延迟时间用户没有取消警报则自动拨打紧急电话。在导航中，盲人导航手机会自动记录用户的行动轨迹，并向用户推送信息。
本实施例中智能手机基带芯片可采用高通的MSM7627，主频600MHz，支持CDMA2000 EVDO Rev.A。集成CAM、SD、I2C、USB、UART、PCM、GPIO接口，资源丰富。操作系统采用Windows Mobile6.5。通过基带中的DSP处理双摄像头模组传回的图像信息，提取红绿灯、盲道和斑马线等信息，同时可完成双目测距计算，获得障碍物的距离(图像处理技术得到越来越多的应用，比如特征识别。得益于越来越强大的处理器技术，现在手机的处理器都集成了DSP，非常适合用来处理图像和视频。
双目测距系统是利用三角测距原理，由两个摄像机的图像平面和被测物体之间构成一个三角形。已知两摄像机之间的位置关系，便可以获得两摄像机公共视场内物体的三维尺寸及空间物体特征点的三维坐标。目前该技术在一些低速运动场合得到应用，如抄数器、倒车系统中获取后方图像信息及障碍物距离。在本系统中，由于人步行的速度慢，且对测距精度的要求不是很高，因此使用该技术是难度很小的。)，并将其传输给ARM内核。ARM内核对上述用户位置信息，运动物体信息、图像信息及障碍物信息综合处理，得出实时道路状况，在导航过程中向用户进行语音提示，并通过中断功能来处理突发状况。
语音处理采用MSM7627自带的音频处理DSP。MSM7627集成GPS，支持GPSONE，无需额外增加芯片。
射频采用RTR6500，电源管理采用PM7540，存储芯片采用MT29C4G48MAPLCJA-5，蓝牙采用SWB-A23。
摄像头通过CAMIF接口连接到基带，通过I2C接口进行控制。采用两颗200W像素摄像头，用10fps进行图像采集就可以达到要求，在降低成本的同时也可降低功耗，延长终端续航时间。通过对图像的分析可获取路面状况和前方物体的距离；同时还可识别路口红绿灯的状态。
超声波测距模组和三轴陀螺仪通过UART连接至基带，并通过GPIO进行控制。在环境光照不足的情况下，可启用超声波测距模组来侦测障碍物距离。三轴陀螺仪可根据用户走动过程中的抖动特征对摄像头进行补偿，以获得更稳定的图像，提高识别精度；还可起到计步器的作用，配合GPS可计算用户的平均步长，以在导航中提供更好的提示；此外还可识别跌倒等意外事故，在必要条件下可由终端发出求援信息。
由于精确到街道级别且包涵丰富环境信息的地图占用空间很大，因此需要Micro SD卡来辅助存储数据，并可通过网络与服务器交换数据。
GPSONE定位通过GPS卫星、终端、移动基站协同进行，终端和导航服务器之间通过3G移动网络进行交换。同时可通过Internet访问导航服务器，在获得授权的情况下获取终端用户的实时位置等信息。
路径规划：用户通过盲人键盘或语音输入目标地点，导航终端将用户位置信息和目标地点通过3G网络提交到导航服务器；导航服务器会根据其数据库计算出最佳路径，并把路径及地图传回导航终端；导航终端根据规划好的路径及用户的位置信息和采集到的实时道路状况为用户提供语音导航。
突发状况处理：1、当三轴陀螺仪检测到剧烈的加速度变化时，会产生中断，这时处理器会根据加速度的方向判断是跌倒还是碰撞，并通过3G网络向导航服务器发送信息，同时导航终端会依据用户的设置进行相应的操作，如开启录音、录像；发出警报，延迟设定时间用户没有取消警报则自动拨打紧急电话等。2、用户手动开启紧急求助功能，则按预先设定的流程处理。
终端的工作流程如附图4所示：
用户开机或唤醒设备后，终端开始定位。若定位不成功，则初始化导航模块，重新定位。使用GPSONE(GPS)定位，在有3G网络存在的情况下，定位时间少于1分钟。
定位成功后，终端向服务器报告位置信息，并对地图信息进行更新。使用云端存储地图，可降低设备所需存储空间，降低终端成本。若用户无进一步操作，则在一分钟后进入待机状态，以节省电源。
当用户通过语音或盲人键盘输入请求后，设备会协调服务器端进行相应的处理，并以语音形式将结果反馈给用户。用或如果提交的是需要导航的任务，则设备进入导航模式，开启环境监测传感器，并开始语音导航。若该过程中遇到紧急情况，则按照预定义的方式进行处理，并进行记录。导航完成后，若用户无进一步请求，设备会在一段时间后进入待机状态。
本终端还具备手机的一般功能，在此不再详述。本发明结和云端导航服务器、3G网络、导航终端，为盲人提供一种安全可靠的导航方法，具有实用性高的特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种盲人导航手机，其特征在于包括智能手机基带芯片、语音模块、存储装置、盲人键盘、数据接口、射频模块、双摄像头模组、超声波测距模块、微波测速模块、GPS/GPSONE芯片及三轴陀螺仪和加速计；
语音模块，用于语音识别，使用户通过语音输入到达目的地信息；同时输出语音提示信息；
盲人键盘，用于使用户输入到达目的地信息；
双摄像头模组，用于采集图像信息，获取红绿灯盲道和斑马线信息；
超声波测距模块，用于对障碍物的距离做判断；
微波测速模块，用于获取前方运动物体的速度信息；
手机射频模块，3G网络的收发端，用于电话及数据传输；
GPS/GPSONE芯片，用于获取用户当前位置信息；
三轴陀螺仪和加速计，用于获得用户跌倒或碰撞信息；
智能手机基带芯片，将用户通过语音模块或盲人键盘输入的到达目的地信息，GPS/GPSONE芯片获取用户当前的位置信息，通过手机射频模块到达目的地信息和用户当前的位置信息发送到导航服务器上；再通过手机射频模块将导航服务器给出的出行方案和该区域地图进行下载，并通过语音向盲人播报导航信息概况；同时对双摄像头模组获取得处理图像信息进行处理，提取红绿灯、盲道或斑马线信息通过语音向盲人播报，通过超声波测距模块和微波测速模块获取障碍物信息以语音形式向盲人播报；通过三轴陀螺仪和加速计对用户跌倒或碰撞信息进行监控和记录。
2.根据权利要求1所述的一种盲人导航手机，其特征在于还包括蓝牙模块，用户蓝牙耳机收听蓝牙模块发送过来的语音导航及提示信息，并可直接由蓝牙耳机上的MIC获取户通过语音输入的到达目的地，然后返回给蓝牙模块，再由蓝牙模块发送到智能手机基带芯片中进行处理。
3.根据权利要求1所述的一种盲人导航手机，其特征在于所述三轴陀螺仪和加速计还用于获取用户走动过程中的抖动特征，对双摄像头模组获取得图像进行补偿。
4.根据权利要求1所述的一种盲人导航手机，其特征在于所述智能手机基带芯片在用户发生跌倒、碰撞或用户通过盲人键盘按下紧急按键时对双摄像头模组获取得图像进行保存处理，同时通过语音模块发出警报信息，在设定延迟时间用户没有取消警报则自动拨打紧急电话。
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