CN107174493B - 一种基于m2m技术的智能导盲系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于M2M技术的智能导盲系统，包括导盲杖本体，所述导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块、通信模块和超声波探测模块，所述微控制器模块通过通信模块与第一移动终端连接，所述第一移动终端与第二移动终端通信连接，还提供了一种智能导盲系统的导盲方法，通过M2M技术的引入，充分利用了移动终端强大的信息处理和网络通信能力，在具备强大的导盲功能和人机效能的同时极大简化了导盲杖硬件设计，大幅降低了系统成本，具有较高的推广应用价值。

Description

一种基于M2M技术的智能导盲系统及方法

技术领域

本发明涉及盲人辅助工具技术领域，具体涉及一种基于M2M(机器-机器交互)技术的智能导盲系统及方法。

背景技术

盲人是一个特殊的社会群体，日常出行、自主出行是他们面临的最大困扰。传统的盲人出行是通过手杖和道路上铺设的盲道等辅助手段进行，但是由于占用盲道及盲道铺设不合理等原因，虽然政府投入了大量的财力和物力，仍然不能很好地解决盲人出行的实际问题，在远处有障碍物靠近盲人时，因其无法主动感知，存大较大的危险。

现有的盲道仅对盲人提供有限的帮助，但给其他路人带来负面影响。盲道一般在人行道的中间位置，由于盲道凹凸不平，对使用轮椅的人、老人、儿童和婴儿推车的出行有不良影响。另外，要真正达到有效帮助盲人的目的，要求盲道全路段没有中断，但目前盲道中断情况很难避免，特别是过马路时人行道上没有盲道。目前的盲道施工较麻烦，一般采用嵌入现有地砖的方式，通常采用直角拐弯来绕开障碍，有的地方铺设成锯齿形，给盲人出行带来极大的不便，不利于盲道的修缮维护。

即使是完整的盲道，给盲人提供的道路信息也十分单一。随着计算机、电子信息技术的发展，智能穿戴设备等工具的出现，为盲人的便利、安全的出行提供了很好的工具。目前的这些设备可以通过测距探路、GPS 导航、语音提示等设计为盲人提供了导航定位的功能，但是存在价格昂贵、定位精度差，而且不方便盲人的求助，盲人的出现安全和便利性仍然存在隐患。

因此导盲杖就应运而生，但是目前的导盲杖存在较大的缺陷。

公开号为203777272U的实用新型公开一种智能导盲杖，该导盲杖在普通导盲杖上，装配了超声波探测系统和GPS导航系统以及SIM卡，通过声波探测系统来实现障碍物探测提醒；通过装配的GPS导航系统，可以规划路径，也可以根据常用轨迹进行导航；通过装配的SIM卡实现GSM网络连通，方便救助和远程定位；也可以通过GSM网络将特定的路径发送到导航系统，GPS导航系统按照指令指挥路径，提高盲人出行安全。但是该实用新型无法对一些特殊的环境进行监测警报，功能较弱。

公开号为204890518U的实用新型公开一种新型导盲杖，涉及一种导盲杖。由超声波探头、语音报警器、红外线收发模块、拐杖体和控制电路组成，所述的拐杖体为空腔式管状结构，为三段式结构，包括上部拐杖体（1）、中部支撑体（2）和下部支撑体（3），三者之间通过螺纹连接。控制电路分别与超声波探头、语音报警器、红外收发模块、电源模块、电源开关、求助按钮和跟踪定位器相连接。本实用新型所提供的新型导盲杖，具有功能全面、设计人性化、智能化、能够最大限度保证盲人独立、安全出行的积极效果。但是该实用新型不能预判盲人的位置，无法给于危险提示，功能较弱。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于M2M技术的智能导盲系统及方法，通过M2M技术的引入，充分利用了移动终端强大的信息处理和网络通信能力，在具备强大的导盲功能和人机效能的同时极大简化了导盲杖硬件设计，大幅降低了系统成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于M2M技术的智能导盲系统，包括导盲杖本体，所述导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块、通信模块和超声波探测模块，所述微控制器模块通过通信模块与第一移动终端连接，所述第一移动终端与第二移动终端通信连接。

进一步的，所述第一移动终端和第二移动终端采用手机或平板电脑。

进一步的，所述报警模块包括设置在所述导盲杖本体上的蜂鸣器和振动器。

进一步的，所述超声波探测模块采用超声波传感器。

一种基于上述智能导盲系统的导盲方法，包括如下步骤：

a、导盲杖本体上的各个模块上电，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接；

b、导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔探测与前方障碍物的距离，当导盲杖本体与前方障碍物小于1.8m时通过蜂鸣器发声以及振动器震动对使用者进行提醒；

c、导盲杖本体上设置对微控制器模块进行控制的导航按键、通话按键和播报按键，导航按键能够对目的地进行导航，通话按键能够让第一移动终端和第二移动终端进行通话，播报按键能够对当前的位置进行播报。

进一步的，在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端的连接方式为两种：第一种为微控制器模块自建Wi-Fi网络热点作为Server端，第一移动终端加入热点作为Client端；第二种为第一移动终端自建Wi-Fi网络热点作为Server端，微控制器模块加入热点作为Client端。

进一步的，在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端连接成功之后第一移动终端发声提示连接成功。

进一步的，在步骤b）中固定时间间隔小于200ms。

进一步的，在步骤b）中第一移动终端接收微控制器模块发来的报警信号，并持续对使用者提醒导盲杖本体与障碍物的距离，且蜂鸣器和振动器继续进行报警。

进一步的，在步骤c）中当按下播报按键后，微控制器模块会向第一移动终端发送位置播报M2M指令，第一移动终端接收到指令后，利用基站和GPS复合定位方法计算出在电子地图中的详细位置坐标并语音播报。

进一步的，在步骤c)中当按下导航按键后，微控制器模块向第一移动终端发送启动导航的M2M指令，第一移动终端接收到后播放请求语音输入目的地的语音提示，并等待目的地语音输入，待目的地语音输入成功后，播放输入的目的地语音并请求输入者确认，待确认成功后即开始进入语音导航状态，否则要求重新输入或取消。

进一步的，在步骤c)中当按下通话按键后，导盲杖即将拨打预置电话的M2M指令发送给第一移动终端，第一移动终端接收到后拨打事先预置的电话号码。

进一步的，第一移动终端根据当前所处坐标和电子地图判断是否正处于危险区域，并播放相应的语音报警，危险区域包括机动车道、高差大区域，高差大区域包括阶梯、桥、堤。

本发明提供了一种基于M2M技术的智能导盲系统，导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块、通信模块和超声波探测模块，超声波探测模块可以采用超声波传感器设置在导盲杖的前端，对导盲杖前方的障碍物进行监测，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端连接，第一移动终端与第二移动终端通信连接，第一移动终端和第二移动终端优先采用手机，盲人随身携带手机，导盲杖在外面使用时提示音可能会听不清，而第一移动终端采用手机，通过耳机将导盲杖监测到的各种报警信息清晰的传入盲人的耳朵里，使用更加方便。第一移动终端与第二移动终端连接，可以让盲人与家人进行联系，更重要的是盲人在外的各种信息可以通过第二移动终端让家人知道，使用更加放心。导盲杖的导航定位通过第一移动终端内置的导航机构联系最终确保位置的准确性。微控制器模块采用单片机，单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，其结构小巧适合设置在导盲杖本体上。单片机可以采用ESP8266单片机，这样不再需要额外设置第一通信模块，该单片机内部集成有Wi-Fi通信功能，可以与第一移动终端实现通讯。

导盲杖各个模块上电，开始工作。实现基本的障碍物监测功能，然后微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接，使得导盲杖的各个信息可以通过第一移动终端与盲人进行交互。

导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔小于200ms的周期对前方监测障碍物，并通过蜂鸣器和振动器对盲人进行提醒。

导航按键、通话按键和播报按键与微控制器模块连接，可以对实现更多的功能，帮助盲人进行语音导航，实现快速拨打电话以及帮助盲人知道当前的位置。

本发明通过M2M技术的引入，充分利用了移动终端强大的信息处理和网络通信能力，在具备强大的导盲功能和人机效能的同时极大简化了导盲杖硬件设计，大幅降低了系统成本，具有较高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明基于M2M技术的智能导盲系统的系统结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，如图1所示，本发明提供了一种基于M2M技术的智能导盲系统，包括导盲杖本体，所述导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块5、通信模块4和超声波探测模块8，所述微控制器模块5通过通信模块4与第一移动终端3连接，所述第一移动终端3与第二移动终端通信1连接。

所述第一移动终端3和第二移动终端1采用手机或平板电脑。

所述报警模块包括设置在所述导盲杖本体上的蜂鸣器6和振动器7。

所述超声波探测模块8采用超声波传感器。

导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块、通信模块和超声波探测模块，超声波探测模块可以采用超声波传感器设置在导盲杖的前端，对导盲杖前方的障碍物进行监测，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端连接，第一移动终端与第二移动终端通信连接，第一移动终端和第二移动终端优先采用手机，盲人随身携带手机，导盲杖在外面使用时提示音可能会听不清，而第一移动终端采用手机，通过耳机将导盲杖监测到的各种报警信息清晰的传入盲人的耳朵里，使用更加方便。第一移动终端与第二移动终端连接，可以让盲人与家人进行联系，更重要的是盲人在外的各种信息可以通过第二移动终端让家人知道，使用更加放心。导盲杖的导航定位通过第一移动终端内置的导航机构联系最终确保位置的准确性。微控制器模块采用单片机，单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，其结构小巧适合设置在导盲杖本体上。

实施例二

本发明还提供了一种基于上述智能导盲系统的导盲方法，包括如下步骤：

a、导盲杖本体上的各个模块上电，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接；

b、导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔探测与前方障碍物的距离，当导盲杖本体与前方障碍物小于1.8m时通过蜂鸣器发声以及振动器震动对使用者进行提醒；

c、导盲杖本体上设置对微控制器模块进行控制的导航按键、通话按键和播报按键，导航按键能够对目的地进行导航，通话按键能够让第一移动终端和第二移动终端进行通话，播报按键能够对当前的位置进行播报。

导盲杖各个模块上电，开始工作。实现基本的障碍物监测功能，然后微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接，使得导盲杖的各个信息可以通过第一移动终端与盲人进行交互。

导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔小于200ms的周期对前方监测障碍物，并通过蜂鸣器和振动器对盲人进行提醒。

导航按键、通话按键和播报按键可以对实现更多的功能，帮助盲人进行语音导航，实现快速拨打电话以及帮助盲人知道当前的位置。

在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端的连接方式为微控制器模块自建Wi-Fi网络热点作为Server端，第一移动终端加入热点作为Client端；

在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端连接成功之后第一移动终端发声提示连接成功。通过发生提示盲人第一移动终端和微控制器模块连接成功，避免无操作以及未连接成功而盲人进行使用导致出现事故。

在步骤b）中固定时间间隔小于200ms，较高的扫描频率可以保证对障碍物监测的精准性以及及时性。

在步骤b）中第一移动终端接收微控制器模块发来的报警信号，并持续对使用者提醒导盲杖本体与障碍物的距离，且蜂鸣器和振动器继续进行报警。在发现障碍物后，通过报警模块以及第一移动终端的持续语音提醒，可以使得盲人更清楚的知道障碍物与自己的时时距离，更加方便。

在步骤c）中当按下播报按键后，微控制器模块会向第一移动终端发送位置播报M2M指令，第一移动终端接收到指令后，利用基站和GPS复合定位方法计算出在电子地图中的详细位置坐标并语音播报。第一移动终端将导盲杖上的定位机构移除，减轻了导盲杖的重量，并通过导盲杖与第一移动终端的机-机交互，实现导航定位的功能。播报按键与微控制器模块连接，可以对盲人所处的位置进行语音提示。

在步骤c)中当按下导航按键后，微控制器模块向第一移动终端发送启动导航的M2M指令，第一移动终端接收到后播放请求语音输入目的地的语音提示，并等待目的地语音输入，待目的地语音输入成功后，播放输入的目的地语音并请求输入者确认，待确认成功后即开始进入语音导航状态，否则要求重新输入或取消。

在步骤c)中当按下通话按键后，导盲杖即将拨打预置电话的M2M指令发送给第一移动终端，第一移动终端接收到后拨打事先预置的电话号码。

第一移动终端根据当前所处坐标和电子地图判断是否正处于危险区域，并播放相应的语音报警，危险区域包括机动车道、高差大区域，高差大区域包括阶梯、桥、堤。通过对危险区域报警，可以避免盲人在危险情况下不自知而发生事故，大大提高了盲人出行的安全性。

实施例三

本发明还提供了一种基于上述智能导盲系统的导盲方法，包括如下步骤：

a、导盲杖本体上的各个模块上电，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接；

b、导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔探测与前方障碍物的距离，当导盲杖本体与前方障碍物小于1.8m时通过蜂鸣器发声以及振动器震动对使用者进行提醒；

c、导盲杖本体上设置对微控制器模块进行控制的导航按键、通话按键和播报按键，导航按键能够对目的地进行导航，通话按键能够让第一移动终端和第二移动终端进行通话，播报按键能够对当前的位置进行播报。

导盲杖各个模块上电，开始工作。实现基本的障碍物监测功能，然后微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接，使得导盲杖的各个信息可以通过第一移动终端与盲人进行交互。

导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔小于200ms的周期对前方监测障碍物，并通过蜂鸣器和振动器对盲人进行提醒。

导航按键、通话按键和播报按键可以对实现更多的功能，帮助盲人进行语音导航，实现快速拨打电话以及帮助盲人知道当前的位置。

在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端的连接方式为第一移动终端自建Wi-Fi网络热点作为Server端，微控制器模块加入热点作为Client端。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于M2M技术的智能导盲系统的导盲方法，其特征在于：智能导盲系统包括导盲杖本体，所述导盲杖本体设置报警模块、微控制器模块、通信模块和超声波探测模块，所述微控制器模块通过通信模块与第一移动终端连接，所述第一移动终端与第二移动终端通信连接；所述第一移动终端和第二移动终端采用手机或平板电脑；智能导盲系统的导盲方法，包括如下步骤：

a）、导盲杖本体上的各个模块上电，微控制器模块通过通信模块与第一移动终端进行信号连接；

b)、导盲杖本体上的超声波探测模块以固定时间间隔探测与前方障碍物的距离，当导盲杖本体与前方障碍物小于1.8m时通过蜂鸣器发声以及振动器震动对使用者进行提醒；

c)、导盲杖本体上设置对微控制器模块进行控制的导航按键、通话按键和播报按键，导航按键能够对目的地进行导航，通话按键能够让第一移动终端和第二移动终端进行通话，播报按键能够对当前的位置进行播报；

在步骤c)中当按下通话按键后，导盲杖即将拨打预置电话的M2M指令发送给第一移动终端，第一移动终端接收到后拨打事先预置的电话号码；

第一移动终端根据当前所处坐标和电子地图判断是否正处于危险区域，并播放相应的语音报警，危险区域包括机动车道、高差大区域，高差大区域包括阶梯、桥、堤；

在步骤b）中第一移动终端接收微控制器模块发来的报警信号，并持续对使用者提醒导盲杖本体与障碍物的距离，且蜂鸣器和振动器继续进行报警；在步骤c）中当按下播报按键后，微控制器模块会向第一移动终端发送位置播报M2M指令，第一移动终端接收到指令后，利用基站和GPS复合定位方法计算出在电子地图中的详细位置坐标并语音播报；在步骤c)中当按下导航按键后，微控制器模块向第一移动终端发送启动导航的M2M指令，第一移动终端接收到后播放请求语音输入目的地的语音提示，并等待目的地语音输入，待目的地语音输入成功后，播放输入的目的地语音并请求输入者确认，待确认成功后即开始进入语音导航状态，否则要求重新输入或取消。

2.如权利要求1所述的基于M2M技术的智能导盲系统的导盲方法，其特征在于：所述报警模块包括设置在所述导盲杖本体上的蜂鸣器和振动器。

3.如权利要求1所述的基于M2M技术的智能导盲系统的导盲方法，其特征在于：所述超声波探测模块采用超声波传感器。

4.如权利要求1所述的基于M2M技术的智能导盲系统的导盲方法，其特征在于：在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端的连接方式为两种：第一种为微控制器模块自建Wi-Fi网络热点作为Server端，第一移动终端加入热点作为Client端；第二种为第一移动终端自建Wi-Fi网络热点作为Server端，微控制器模块加入热点作为Client端。

5.如权利要求1所述的基于M2M技术的智能导盲系统的导盲方法，其特征在于：在步骤a）中微控制器模块与第一移动终端连接成功之后第一移动终端发声提示连接成功。

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