CN102710304A - 一种移动智能装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动智能装置及其控制方法，其中，包括ARM主控模块、MP3模块、TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块；所述TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块分别与ARM主控模块连接；所述语音识别模块与MP3模块连接。本发明可实现无线连接、双向通信、定位导航以及点到任意可信任点的通信，蓝牙技术的抗干扰能力强，保证了装置的可靠性和稳定性。

Description

一种移动智能装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种移动智能装置及其控制方法，特别是基于无线连接、双向通信、室内定位和自主导航的移动智能装置及其控制方法。

背景技术

随着经济发展和社会进步，人们对于高效率、多功能、低成本的移动智能装置有着很大的需求。应用于移动智能装置的短距离无线通信技术主要有红外线技术、Wi-Fi和UWB超宽带技术、RFID和NFC技术、ZigBee技术以及蓝牙通讯技术。红外线技术存在着诸多不足之处。①红外线传输必须在可视的范围内，红外线接口的传输技术才能起作用。在通信的过程中，不能离的太远也不能移动，要对准方向。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，如果遇到中间有阻挡物就会通讯中断。②红外线技术只能用于单向传输。利用红外技术只能实现遥控或者说是一方对另一方发送数据而不能产生反馈，不利于实时的控制。③红外线技术应用于室内定位也不能令人满意。直线视距和传输距离近这两大缺点使红外线的室内定位的效果很差。当标识放在口袋或是有墙壁及其他遮挡时就不能正常工作，需要在每个房间、走廊安装天线，造价较高。因此，红外线只适合短距离传输，而且容易被荧光灯或者房间内的灯光干扰，在精确定位上有局限性。④红外线数据传输仅限于点对点的直线传输。红外的传输距离不到1米并且角度必须在正负15度之间。

在短距离无线通信应用中，Wi-Fi和UWB超宽带技术的成本过高，RFID和NFC技术的传输距离太近，ZigBee技术的传输速度较低。在综合考虑无线连接、双向通信、室内精确定位和自主导航功能、点到任意可信任点的通信及数据传输效率、可靠性、稳定性、经济性等因素时蓝牙通讯技术就脱颖而出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动智能装置及其控制方法，可实现无线连接、双向通信、定位导航以及点到任意可信任点的通信，蓝牙技术的抗干扰能力强，保证了装置的可靠性和稳定性。

本发明采用以下技术方案：

一种移动智能装置，其中，包括ARM主控模块、MP3模块、TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块；所述TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块分别与ARM主控模块连接；所述语音识别模块与MP3模块连接。

进一步，所述移动智能装置还包括室内定位导航模块，所述室内定位导航模块与ARM主控模块。

进一步，所述TTS模块包括DSP控制器、RAM存储器、DAC数模转换单元和音频放大电路；所述RAM存储器、DAC数模转换单元分别连接DSP控制器，DSP控制器连接到数据库，DAC数模转换单元连接音频放大电路；所述DSP控制器经UART串口接收数据。

进一步，所述室内定位导航模块包括处理单元、外部信息接收单元和信息输出单元；所述外部信息接收单元和信息输出单元均与处理单元连接，处理单元连接到数据库。

一种移动智能装置控制方法，其中，包括如下步骤：

步骤一，上位机发送指令，启动蓝牙模块传输指令：

步骤二，ARM接收到指令后，进行指令解析，与TTS模块、室内定位导航模块、语音识别模块、文本显示模块、电机驱动模块的指令相匹配，与相应的模块匹配成功后跳转到相应的功能模块，并由相应的功能模块执行命令；

步骤三，当语音识别模块与传感器模块接收到外部环境的指令后，将指令传送给ARM主控模块，执行步骤二。

进一步，所述室内定位导航模块执行步骤：

步骤四，搜索蓝牙信号判断是否为有效信号，若是则执行步骤五，若否，则执行步骤六；

步骤五，存储留用并判断信号数量是否大于３，若是则由处理单元分析得出位置信息，若信号数量≤３，则返回重新搜索蓝牙信号执行步骤四；

步骤六，重新判断是否为有效信号，若为否，则丢弃信号；若为是，则执行步骤五。

进一步，所述ＴＴＳ模块执行步骤为步骤七，ＴＴＳ模块解析数据包并进行以下操作：语音数据合成并播放，根据状态指令设定状态并发送当前状态给上位机。

进一步，所述蓝牙模块执行步骤为步骤八，启动蓝牙并搜索蓝牙设备，对上位机发送配对请求，等待验证框，输入验证码后等待确认是否配对成功，若是则开始数据传输，若不能配对成功则继续搜索蓝牙设备。

本发明的有益效果为： 

1、本发明可实现无线互连。长期以来，移动智能装置为了实现众多功能不得不背负大量的数据线，繁琐的线缆对机构的运动空间增加了额外的限制，使移动智能装置的运动空间缩小。本移动智能装置的所有外部连接与数据交换均通过蓝牙技术实现，省去了各种连接线的干扰，节省了空间还增加了装置本身的美感，避免操作者及周围的人员因为线路众多而出现绊倒等意外事件。采用蓝牙无线通讯技术使得本移动智能装置传输数据的速度快，容量大。无论何种格式的文档、图片、音频、动画等，均可通过蓝牙通讯技术以高速无线的方式传输到目的设备，用户可以快速的实现资源共享。蓝牙通讯技术的跳频等技术手段使其抗干扰能力强，保证了可靠性和稳定性。

2、本发明可实现双向通信。本移动智能装置既可以作为主设备与其他设备互连，同时也可接收众多指令使本移动智能装置作出相应的反应动作或语音表示。有别于一般的传统单向遥控控制方式，例如红外遥控，只能实现视距范围内的遥控器到对象的单一控制。双向通信保证了询问、应答的及时性，快速准确的得知或者对命令做出反应，保证通信的及时准确性，可以快速应对各种问题，使操作者做到心中有数。

3、本发明可实现精确室内定位和自主导航功能。基于蓝牙技术的本移动智能装置具有快速、精确的室内定位导航功能。本移动智能装置通过测量信号强度利用一定的算法进行定位。对于持有集成了蓝牙功能移动终端设备的用户，只要设备的蓝牙功能开启，蓝牙室内定位系统就能够对其进行位置判断。采用该技术作室内短距离定位时容易发现设备且信号传输不受视距的影响，不怕障碍物的阻挡。只要处在蓝牙的搜索范围内，均可实现快速精确的定位。基于蓝牙定位技术的导航功能是由本移动智能装置通过对比接收到的自身位置和目的地的位置信息数据，可以采用柔性导航算法(例如最短路径、自动蔽障等)，实现自主精确导航。

4、本发明可实现点到任意可信任点的通信。基于蓝牙技术的本移动智能装置具备优良的兼容性。只要是装有蓝牙通讯模块的设备。当蓝牙开启时，操作者可以使本移动智能装置与任意的可信任的设备实现互连，建立通信通道，进行数据传输。遥控器，PC机、手机等具有蓝牙通讯模块的设备均可与本移动智能设备进行互连。多样化的终端控制和互连使本移动智能设备具有优越的兼容性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。

附图说明：

图1为本发明的功能描述示意图；

图２为本发明的结构框图；

图３为本发明TTS模块的结构原理图；

图４为本发明室内定位导航模块的结构原理图；

图５为本发明流程图；

图６为本发明蓝牙模块流程图；

图７本发明TTS模块流程图；

图８为本发明室内定位导航模块流程图。

具体实施方式：

如图1、图２所示，本发明包括包括ARM主控模块、MP3模块、TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、室内定位导航模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块；TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、室内定位导航模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块分别与ARM主控模块连接；语音识别模块与MP3模块连接。这里的上位机指带有蓝牙模块、可与本移动智能装置进行配对互连的设备，如PC机、手机、遥控器等。

在本发明设计中，只有通过本移动智能装置认证的其他设备，才能与本移动智能装置建立通信通道，实现数据传输。操作者可以自主地选择、添加任意的可信任设备。这样既实现了随心所欲的设备互连，又保证了数据传输的安全、可靠、稳定。以ＰＣ机为例，经过认证、配对后，PC机给本移动智能装置发送指令，本移动智能装置接收到指令，经过ARM主控模块的分析处理，再给相应的模块发送命令或数据，或是以语音、音乐、文字方式输出；或是表现为相应的某动作；或者实现精确的室内定位和自主导航。命令电机驱动模块活动，驱动电机驱动模块，可令本移动智能装置做出相应的动作；驱动MP3模块可播放高音质乐曲；驱动TTS模块可将文本信息以语音的形式播放出来，并可播放视频、动画等。外界可利用的信息经过传感器模块及语音识别模块，将需要的数据传送给ＡＲＭ主控模块。经过ＡＲＭ主控模块的分析处理，或是将信息传递给蓝牙模块，再传送给需要该信息的设备；或是发出声音或有文字显示；或者令电机驱动模块工作令本移动智能装置作出相应的动作。

PC机与本移动智能装置进行数据传输，包括各种格式的文档、语音、视频、动画等，传输速度快，信道容量大，且具有反馈信息提示操作是否成功。其他带有蓝牙模块的装置的连接过程可参照PC机，可实现PC连接的全部或者部分功能。

如图３所示，TTS模块包括DSP控制器、RAM存储器、DAC数模转换单元和音频放大电路；RAM存储器、DAC数模转换单元分别连接DSP控制器，DSP控制器连接到数据库，DAC数模转换单元连接音频放大电路。DSP控制器经UART串口接收数据，然后将数据暂时存在RAM存储器中，DSP控制器处理RAM存储器中的数据然后调用数据库中的数据，将数据送达DAC数模转换单元，将转换后的模拟信号通过音频放大电路放大。

如图４所示，室内定位导航模块包括处理单元、外部信息接收单元和信息输出单元；外部信息接收单元和信息输出单元均与处理单元连接，处理单元连接到数据库。蓝牙模块根据三个有效的位置点通过处理单元的处理分析得出精确的位置信息。外部信息接收单元接收从外界环境中接收到的信息，用于判断位置信息的比对数据，然后将数据传送给处理单元，处理单元接收到数据之后调用数据库，通过对比分析得出精确地位置信息。

利用蓝牙设备近距离范围内相互通信的特性，结合TOA算法，并全面考虑实际应用中信号衰减、障碍物阻隔等情况，就可以实现较为精准的室内定位。

如图５所示，本发明的方法包括如下步骤：

步骤一，上位机发送指令，启动蓝牙模块传输指令：

步骤二，ARM接收到指令后，进行指令解析，与TTS模块、室内定位导航模块、语音识别模块、文本显示模块、电机驱动模块的指令相匹配，与相应的模块匹配成功后跳转到相应的功能模块，并由相应的功能模块执行命令；

步骤三，当语音识别模块与传感器模块接收到外部环境的指令后，将指令传送给ARM主控模块，执行步骤二。

ARM主控模块接收上位机发送的命令之后，通过命令内部程序对命令进行解析，解析出来的指令与存储在ARM主控模块内部的指令匹配表进行对照，跳转到相应的模块。若是TTS（Text To Spench）模块开始工作，把通过指令送过来的文本文字按照设定的格式读出来。若是室内定位导航模块工作，就会接收通过传感模块接收到的外界环境中需要的信息，通过模块内部设定的程序和计算方法进行计算，并将得出的结论传给ARM主控模块。ARM主控模块会按照上位机发送的命令将结果以指定的方式发送到指定的位置。MP3模块按照上位机的给出的命令以上位机要求的方式播放或者关闭所选择的曲目。文字显示模块则是在移动智能装置的LED显示屏上显示上位机命令需要显示的文字等内容。电机驱动模块的工作则是本移动智能装置中的电机开始工作带动本移动智能装置做出各种各样的既定动作。语音识别模块则是接收外界的语音信息将其转换为文本形式或是本移动能装置可以识别的命令。

如图６所示，蓝牙模块执行步骤为：启动蓝牙并搜索蓝牙设备，对上位机发送配对请求，等待验证框，输入验证码后等待确认是否配对成功，若是则开始数据传输，若不能配对成功则继续搜索蓝牙设备。

如图７所示，ＴＴＳ模块执行步骤为：ＴＴＳ模块解析数据包并进行以下操作：语音数据合成并播放，根据状态指令设定状态并发送当前状态给上位机。

如图８所示，室内定位导航模块执行步骤：

步骤Ａ，搜索蓝牙信号判断是否为有效信号，若是则执行步骤Ｂ，若否，则执行步骤Ｃ；

步骤Ｂ，存储留用并判断信号数量是否大于３，若是则由处理单元分析得出位置信息，若信号数量≤３，则返回重新搜索蓝牙信号执行步骤Ａ；

步骤Ｃ，重新判断是否为有效信号，若为否，则丢弃信号；若为是，则执行步骤Ｂ。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种移动智能装置，其特征在于：包括ARM主控模块、MP3模块、TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块；所述TTS模块、存储模块、传感器模块、电机驱动模块、文本显示模块、语音识别模块和蓝牙通讯模块分别与ARM主控模块连接；所述语音识别模块与MP3模块连接。

2.根据权利要求１所述的一种移动智能装置，其特征在于：所述移动智能装置还包括室内定位导航模块，所述室内定位导航模块与ARM主控模块。

3.根据权利要求１或２所述的一种移动智能装置，其特征在于：所述TTS模块包括DSP控制器、RAM存储器、DAC数模转换单元和音频放大电路；所述RAM存储器、DAC数模转换单元分别连接DSP控制器，DSP控制器连接到数据库，DAC数模转换单元连接音频放大电路；所述DSP控制器经UART串口接收数据。

4.根据权利要求３所述的一种移动智能装置，其特征在于：所述外部信息接收单元和信息输出单元均与处理单元连接，处理单元连接到数据库。

5.一种移动智能装置控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，上位机发送指令，启动蓝牙模块传输指令：

步骤二，ARM接收到指令后，进行指令解析，与TTS模块、室内定位导航模块、语音识别模块、文本显示模块、电机驱动模块的指令相匹配，与相应的模块匹配成功后跳转到相应的功能模块，并由相应的功能模块执行命令；

步骤三，当语音识别模块与传感器模块接收到外部环境的指令后，将指令传送给ARM主控模块，执行步骤二。

6.根据权利要求５所述的一种移动智能装置控制方法，其特征在于：所述室内定位导航模块执行步骤：

步骤四，搜索蓝牙信号判断是否为有效信号，若是则执行步骤五，若否，则执行步骤六；

步骤五，存储留用并判断信号数量是否大于３，若是则由处理单元分析得出位置信息，若信号数量≤３，则返回重新搜索蓝牙信号执行步骤四；

步骤六，重新判断是否为有效信号，若为否，则丢弃信号；若为是，则执行步骤五。

7.根据权利要求６所述的一种移动智能装置控制方法，其特征在于：所述ＴＴＳ模块执行步骤为步骤七，ＴＴＳ模块解析数据包并进行以下操作：语音数据合成并播放，根据状态指令设定状态并发送当前状态给上位机。

8.根据权利要求７所述的一种移动智能装置控制方法，其特征在于：所述蓝牙模块执行步骤为步骤八，启动蓝牙并搜索蓝牙设备，对上位机发送配对请求，等待验证框，输入验证码后等待确认是否配对成功，若是则开始数据传输，若不能配对成功则继续搜索蓝牙设备。

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