CN103584982B - 移动通讯设备盲杖导航方法及移动通讯设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动通讯设备盲杖导航方法，包括以下步骤：通过移动通讯设备的探测波发射与接收装置发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；通过移动通讯设备的重力传感器获取探测器的倾斜角度θ；根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，探测器与阻挡物的距离L发生变化时得到探测器与不同阻挡物的高度差ΔH；当高度差ΔH超过设定阈值时，通过移动通讯设备的震动发生器发出震动信号提示有障碍物。由于是通过振动信号提示有障碍物，因此不会占用盲人用户的听觉，盲人用户的听觉可以作为沟通。本发明还公开一种移动通讯设备。

Description

移动通讯设备盲杖导航方法及移动通讯设备

技术领域

本发明涉及盲人用品领域，尤其涉及一种移动通讯设备盲杖导航方法及移动通讯设备。

背景技术

现有的盲杖在获取到障碍物信息后，均以语音形式向盲人播报，提醒盲人用户前方障碍物的距离、方向、速度、大小、种类等特征信息。失去了视觉，听觉对盲人来说是对危险最灵敏的感知。然而，如果将听觉用于听绵绵不绝的距离数据播报，这会让盲人分心反而处于更危险的环境中。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种不占用盲人用户的听觉的移动通讯设备盲杖导航方法及移动通讯设备。

其技术方案如下：

一种移动通讯设备盲杖导航方法，包括以下步骤：

通过移动通讯设备的探测波发射与接收装置发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；

通过移动通讯设备的重力传感器获取探测器的倾斜角度θ；

根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，探测器与阻挡物的距离L发生变化时得到探测器与不同阻挡物的高度差ΔH；

当高度差ΔH超过设定阈值时，通过移动通讯设备的震动发生器发出震动信号提示有障碍物。

由于是通过振动信号提示有障碍物，因此不会占用盲人用户的听觉，盲人用户的听觉可以作为沟通或者辨别外界。又由于移动通讯设备盲杖导航方法利用的是已经普及使用的移动通讯设备，因此无需盲人用户再携带其他盲杖，用盲人用户行装更为轻便。再有，移动通讯设备本身就带有震动功能，因此能够通过在移动通讯设备上植入本发明的移动通讯设备盲杖导航方法，即可使用，减低了盲人用户购买盲杖的经济负担。

进一步地，获取探测器的倾斜角度θ的方法为利用重力传感器的三轴坐标系，通过θ＝arctan(|y|/|z|)计算探测器的倾斜角度θ，|y|为从重力传感器中获取y轴的数据，|z|为从重力传感器中获取z轴的数据，y轴与探测波的发射方向在同一直线上，当y轴处于水平方向时，z轴为竖直方向上的轴。

进一步地，发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂，当高度差ΔH超过阈值时，发出震动信号提示有障碍物，通过两路平行但不重叠的探测波，可以得出探测区域的路况起伏状态。

进一步地，所述震动信号分为三个等级，所述高度差ΔH分为四个等级，高度差ΔH的第零等级为高度差ΔH在阈值范围内，高度差ΔH的第一等级为高度差ΔH在第一范围内，对应第一频率的震动信号，高度差ΔH的第二等级为高度差ΔH在第二范围内，对应第二频率的震动信号，高度差ΔH的第三等级为高度差ΔH在第三范围内，对应第三频率的震动信号。

通过不同的震动信号，对盲人用户反馈不同的高度差信息，也即是障碍物信息。由于盲人用户的触觉十分灵敏，因而可以清晰地辨别不同频率的震动信号，从而可以清晰地了解不同的障碍物信息，更准确地协助盲人用户采用不同的方式避开障碍物。

进一步地，当高度差ΔH为正值时，发出第一类震动信号提示有凸起障碍物，当高度差ΔH为负值时，发出第二类震动信号提示有凸起障碍物。

通过不同种类的震动信号将不同的障碍物信息反馈给盲人用户，从而进一步准确地协助盲人用户采用不同的方式避开障碍物。

进一步地，所述探测波为超声波，超声波的发生装置简单，从而降低了使用成本。

一种移动通讯设备，包括本体与通讯模块，还包括：

探测波发射与接收装置，用于发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；

重力传感器，用于获取探测器的倾斜角度θ；

运算器，用于根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，探测器与阻挡物的距离L发生时得到探测器与不同阻挡物的高度差ΔH；

震动发生器，用于当高度差ΔH超过设定阈值时，发出震动信号提示有障碍物。

由于是通过振动信号提示有障碍物，因此不会占用盲人用户的听觉，盲人用户的听觉可以作为沟通或者辨别外界。又由于移动通讯设备盲杖导航方法利用的是已经普及使用的移动通讯设备，因此无需盲人用户再携带其他盲杖，用盲人用户行装更为轻便。再有，移动通讯设备本身就带有震动功能，因此能够通过在移动通讯设备上植入本发明的移动通讯设备盲杖导航方法，即可使用，减低了盲人用户购买盲杖的经济负担。

进一步地，所述移动通讯设备包括两个探测波发射与接收装置，用于发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂，当高度差ΔH超过阈值时，发出震动信号提示有障碍物，所述探测波发射与接收装置设置于所述本体的顶部两端位置处。

通过两路平行但不重叠的探测波，可以得出探测区域的路况起伏状态。

附图说明

图1是本发明实施例所述移动通讯设备盲杖导航方法计算路面没有障碍物时距离L与高度H的情况。

图2是是本发明实施例所述移动通讯设备盲杖导航方法计算路面有凸起障碍物时距离L与高度差ΔH的情况。

图3是是本发明实施例所述移动通讯设备盲杖导航方法计算路面有凹陷障碍物时距离L与高度差ΔH的情况。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1-3所示，本发明的移动通讯设备盲杖导航方法，包括以下步骤：

S1：通过移动通讯设备的探测波发射与接收装置发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；

在本实施例中，所述探测波为超声波。超声波在空气中的传播速度为340m/s。利用反射时间与发射时间之间的时间差与传播速度的乘积，计算出阻挡物与探测器的距离L。由于超声波的发生装置简单，从而降低了使用成本。可以理解地，所述探测波也可以为光波或者微波等其他震动波。

S2：通过移动通讯设备的重力传感器获取探测器的倾斜角度θ；

具体地，获取探测器的倾斜角度θ的方法为利用例如陀螺仪等重力传感器的三轴坐标系，通过θ＝arctan(|y|/|z|)计算探测器的倾斜角度θ，|y|为从重力传感器中获取y轴的数据，|z|为从重力传感器中获取z轴的数据，y轴与探测波的发射方向在同一直线上，当y轴处于水平方向时，z轴为竖直方向上的轴。

S3：根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，探测器与阻挡物的距离L发生变化时得到探测器与不同阻挡物的高度差ΔH；

在本实施例中，发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂，当高度差ΔH超过阈值时，发出震动信号提示有障碍物，通过两路平行但不重叠的探测波，可以得出探测区域的路况起伏状态。

S4：当高度差ΔH超过设定阈值时，通过移动通讯设备的震动发生器发出震动信号提示有障碍物。

具体地，所述震动信号分为三个等级，所述高度差ΔH分为四个等级，高度差ΔH的第零等级为高度差ΔH在阈值范围内，高度差ΔH的第一等级为高度差ΔH在第一范围内，对应第一频率的震动信号，高度差ΔH的第二等级为高度差ΔH在第二范围内，对应第二频率的震动信号，高度差ΔH的第三等级为高度差ΔH在第三范围内，对应第三频率的震动信号。通过不同的震动信号，对盲人用户反馈不同的高度差信息，也即是障碍物信息。由于盲人用户的触觉十分灵敏，因而可以清晰地辨别不同频率的震动信号，从而可以清晰地了解不同的障碍物信息，更准确地协助盲人用户采用不同的方式避开障碍物。在一个实施例中，所述第一频率为970转/分，第二频率为1440转/分，第三频率为3000转/分。所述第零等级为高度差ΔH≤5cm，第一等级为5cm＜ΔH≤15cm，第二等级为15cm＜ΔH≤1m，第三等级为ΔH＞1m。当高度差ΔH越大，也即是障碍物凸起越高或者凹陷越深，震动信号的频率就越高。

由于本发明的移动通讯设备盲杖导航方法是通过振动信号提示有障碍物，因此不会占用盲人用户的听觉，盲人用户的听觉可以作为沟通或者辨别外界。又由于移动通讯设备盲杖导航方法利用的是已经普及使用的移动通讯设备，因此无需盲人用户再携带其他盲杖，用盲人用户行装更为轻便。再有，移动通讯设备本身就带有震动功能，因此能够通过在移动通讯设备上植入本发明的移动通讯设备盲杖导航方法，即可使用，减低了盲人用户购买盲杖的经济负担。

本发明的移动通讯设备，包括本体、通讯模块、探测波发射与接收装置、重力传感器、运算器以及震动发生器。所述探测波发射与接收装置用于发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L。所述重力传感器用于获取探测器的倾斜角度θ。所述运算器用于根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，探测器与阻挡物的距离L发生时得到探测器与不同阻挡物的高度差ΔH。所述震动发生器用于当高度差ΔH超过设定阈值时，发出震动信号提示有障碍物。在本实施例中，所述移动通讯设备包括两个探测波发射与接收装置，用于发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂，当高度差ΔH超过阈值时，发出震动信号提示有障碍物，所述探测波发射与接收装置设置于所述本体的顶部两端位置处。本发明的移动通讯设备兼顾了通讯功能与盲杖导航功能。现有的移动通讯设备本身就带有震动功能，因此能够通过在移动通讯设备上植入本发明的移动通讯设备盲杖导航方法，即可使用。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种移动通讯设备盲杖导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过移动通讯设备的探测波发射与接收装置发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；

通过移动通讯设备的重力传感器获取探测器的倾斜角度θ；

根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂；

当高度差ΔH超过设定阈值时，通过移动通讯设备的震动发生器发出震动信号提示有障碍物。

2.如权利要求1所述的移动通讯设备盲杖导航方法，其特征在于，获取探测器的倾斜角度θ的方法为利用重力传感器的三轴坐标系，通过θ=arctan(|y|/|z|)计算探测器的倾斜角度θ，|y|为从重力传感器中获取y轴的数据，|z|为从重力传感器中获取z轴的数据，y轴与探测波的发射方向在同一直线上，当y轴处于水平方向时，z轴为竖直方向上的轴。

3.如权利要求1所述的移动通讯设备盲杖导航方法，其特征在于，所述震动信号分为三个等级，所述高度差ΔH分为四个等级，高度差ΔH的第零等级为高度差ΔH在阈值范围内，高度差ΔH的第一等级为高度差ΔH在第一范围内，对应第一频率的震动信号，高度差ΔH的第二等级为高度差ΔH在第二范围内，对应第二频率的震动信号，高度差ΔH的第三等级为高度差ΔH在第三范围内，对应第三频率的震动信号。

4.如权利要求1所述的移动通讯设备盲杖导航方法，其特征在于，当高度差ΔH为正值时，发出第一类震动信号提示有凸起障碍物，当高度差ΔH为负值时，发出第二类震动信号提示有凹陷障碍物。

5.如权利要求1-4任意一项所述的移动通讯设备盲杖导航方法，其特征在于，所述探测波为超声波。

6.一种移动通讯设备，包括本体与通讯模块，其特征在于，还包括：

两个探测波发射与接收装置，用于发射探测波并记录发射的时间，探测波遇到阻挡物反射，记录接收到反射波的时间，通过发射时间、反射时间与探测波的传播速度计算阻挡物与探测器的距离L；

重力传感器，用于获取探测器的倾斜角度θ；

运算器，用于根据倾斜角度θ与距离L计算出探测器距离阻挡物的高度H，H＝L×sinθ，两个探测波发射与接收装置发出两路平行但不重叠的探测波，其中一路探测波测量到的高度为H₁，另外一路探测波测量到的高度为H₂，计算两路探测波测量到的高度差ΔH＝H₁-H₂；

震动发生器，用于当高度差ΔH超过设定阈值时，发出震动信号提示有障碍物。

7.如权利要求6所述的移动通讯设备，其特征在于，所述探测波发射与接收装置设置于所述本体的顶部两端位置处。