CN107249543B - 用于协助导航的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于协助导航的设备，其包括限定具有第一端(104)和第二端(106)的中间部分(102)的主体(101)、位于第一或第二端中的其中一个的手柄部分(108)、可移除地安装在主体(101)的第一或第二端的另一个的固定器(110)。

Description

用于协助导航的设备

技术领域

本发明涉及一种用于协助导航的设备，特别是，虽然不完全地，涉及一种包括近场通信设备的手杖。

背景技术

常用使用手杖有各种各样的原因和活动。徒步旅行者可以使用手杖，以便在诸如森林或小径之类的复杂地形中轻松导航。人(诸如视力受损者)可以使用手杖简单地轻松地绕过障碍物，而同样的用户可能会因为审美原因(诸如模仿政治家或“花生先生”的外观)而使用手杖。

通常，手杖仅由一块刚性材料制成，并且仅通过提供物理支撑来协助用户导航。视力受损用户依靠使用手杖与表面(例如触觉的石面路)进行物理接触以获得相关信息。这也可以被称为视力受损者的“白手杖”或手杖。尽管手杖被广泛使用，但是由于这些设计只能为协助视力受损者进行导航提供有限的导航协助，所以这些设计可能无效，有时也是危险的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于协助导航的设备，其包括限定具有第一端和第二端中间部分的主体、位于第一或第二端中的其中一个的手柄部分、可移除地安装在主体第一或第二端的另一个的固定器，以及可以促进数据的无线或有线传输的通信模块。

根据第一方面的用于协助导航的设备是有利的，因为其在导航期间为用户提供支持是有用的。

在第一方面的实施例中，固定器还包括RFID设备、电源和通知设备。

在第一方面的实施例中，RFID设备与电源和至少一个通知设备一起被设置在固定器中。

在第一方面的实施例中，RFID设备还包括具有至少两个连接的天线结构的混合天线设计。

在第一方面的实施例中，至少两个连接的天线结构包括至少一个坚固的天线结构和与所述至少一个坚固的天线结构连接的至少一个柔韧的天线结构。

在第一方面的实施例中，电源是电池、电力插座或自维持电力单元。

在第一方面的实施例中，通知设备是触觉反馈发生器、听觉反馈发生器或视觉反馈发生器。

在第一方面的实施例中，RFID设备被配置为独立于通知设备与通信模块交互，或RFID设备被配置为与通信模块和通知设备两者进行交互。

在第一方面的实施例中，通信模块可接收通知设备所接收的数据以外的不同格式的数据。

在第一方面的实施例中，用户可以将至少一个设备与通信模块连接，以便解读用于协助导航的设备外部的不同格式的数据。

在第一方面的实施例中，主体是细长的中空结构。

在第一方面的实施例中，第一或第二端中的一个还包括将固定器安装在主体上的安装部分。

在第一方面的实施例中，安装部分还包括与固定器的一部分连接的附接机制。

在第一方面的实施例中，附接机制是具有弹性部分、止动部分、啮合部分和延伸部分的锁。

在第一方面的实施例中，手柄部分是纹理化材料层。

在第一方面的实施例中，手柄还包括存储解决方案。

根据本发明的第二方面，提供了一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，该方法包括可移除地附接RFID读取器至如手杖的步行协助，RFID读取器与RFID标签通信，并且通过与RFID读取器连接的至少一个通知设备产生关于存储在RFID标签上的信息的信号。

根据本发明的第三方面，提供了另一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，该方法包括从如手杖的步行协助中移除RFID读取器，RFID读取器与RFID标签通信，并且通过与RFID读取器连接的至少一个通知设备产生关于存储在RFID标签上的信息的信号。

根据本发明的第四方面，提供了另一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，该方法包括可移除地连接用于步行协助(诸如手杖)的RFID读取器，RFID读取器与RFID标签与步行协助的外部设备连接的至少一个通信模块通信，并且该设备能够将存储在RFID标签上的信息接收到的数据解读为人可理解的格式。

根据本发明的第五方面，提供了另一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，该方法包括从诸如手杖的步行协助中移除RFID读取器，RFID读取器与RFID标签与步行协助的外部设备连接的至少一个通信模块通信，并且该设备能够将存储在RFID标签上的信息接收到的数据解读为人可理解的格式。

根据通过示例的方式给出以示出本发明的一个或多个实施例的说明书和所附权利要求，本领域技术人员将进一步了解其他方面。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于协助导航设备的总体视图；

图2是图1的用于协助导航设备的分解图；

图3是图1的固定器的分解图；

图4是图1的RFID天线的透视图；

图5示出了图1的RFID天线的理论覆盖仿真结果；以及，

图6是用于协助导航设备的优选实施例的流程图。

具体实施方式

以下描述仅通过示例给出以说明本发明的优选实施例。特别地，本文使用的语言和术语仅用于描述目的，并不意图限制本发明的范围或功能。本发明可以采用各种组合或实施方案，利用本文未明确描述的但在本领域普通技术人员的知识和技术范围内的各种元件和方式。

参考图1，示出了根据本发明的用于协助导航的设备，其包括限定具有第一端和第二端的中间部分的主体、在第一或第二端中的一个处的手柄部分、可移除地安装在主体第一或第二端的另一端的固定器，以及可以促进数据的无线或有线传输的通信模块。

在如图1所示的该实施例中，用于协助导航的设备被布置成作为具有限定具有第一端104和第二端106的中间部分102的主体101的手杖100操作。用户可以使用这样的设备，以便在运动期间提供额外的支持，以避免掉落或以协助用户导航不同的区域。例如，徒步旅行者可以使用手杖来协助他/她在困难地形中的运动，或者视力受损者可以使用手杖来协助导航。

在该实施例中，手杖100的主体101由细长的圆形中空管制成，但也可以由固体材料制成或具有其他横截面。主体101可以由不同的材料制成，但是优选地提出了轻质，弹性和耐腐蚀性的材料诸如铝或复合材料诸如碳纤维增强塑料(CFRP)。铝也是一种非常适用于手杖的材料，因为其坚固且(相对)轻便。

它也是耐腐蚀的并且可以回收利用以减少浪费。然而，铝可能不适合某些应用，诸如体育活动和老年人的使用。而由于CFRP具有非常高的强度重量比,对于轻巧和强度是最重要属性的这些应用可以使用CFRP。

由主体101限定的中间部分102可以包括第一端104和第二端106。在该示例中，主体101还包括在第一或第二端104、106中的任一处的手柄部分，手柄部分可以是主体101上的由纹理化材料层覆盖的区域。在另一个实施例中，手柄部分可以是通过诸如磁体或螺纹的附接方法连接到中间部分102的第一或第二端部104、106之一的可拆卸部分。

优选地，手柄部分101由诸如模制塑料的纹理化材料层制成，其具有符合人体工程学的手的形状。或者，手柄部分101可以由一层软橡胶制成，以在握持手柄时提高舒适度。在另一个实施例中，手柄可以是附接到主体的第一端104或第二端106中一个的可拆卸部分。

在该实施例中，手杖100还包括固定器110，该固定器110被可移除地安装在与手柄部分102相对的主体101第一或第二端104、106的另一端。作为手杖100的固定器110优选地为了审美原因具有大致相同的横截面，但是它可以形成为具有不同的外形。固定器110还可以是中空结构，其具有用于隐藏腔内的物体的封闭端。固定器也可以由与诸如复合材料或金属材料的手杖100相同的材料制成。在如图2所示的实施例中，固定器110可移除地安装在手杖100的第一端104。在该示例中，固定器110具有位于靠近手杖100的第一端104的近端处的帽107。固定器110的帽107还包括第一锁定设备106，其在该优选实施例中是钩。在手杖100的第一端104具有相应的锁定设备，其在该实施例中为第二钩108。固定器110的帽107通过使用诸如螺纹或凹口的传统固定方式被固定在固定器上。本领域技术人员应当理解，锁定设备和固定方式的选择受到变化，因为不同的设计对于不同的应用是有利的。例如，在遭受大量降雨的地区销售的手杖可以选择具有防水固定方式，而在干旱地区销售的手杖这种方式不是必需的。

主体101的第二钩108通过弹性构件与主体安装在一起，该弹性构件在该优选实施例中是容纳在主体的中空管内的弹性绳114。绳114提供用于将固定器110与主体101耦接的拉力。由于绳114的可伸缩性，第二钩108将被拉到一定程度，使得用户难以取回，因此还包括在本实施例中并入组合方式，由此,如果由于弹性绳的拉力而将其缩回到中空主体中，则防止钩不可取回。

如图2所示，扣件112被结合到中空主体101的空腔中，并且扣件具有大于绳114的直径但小于第二钩108的尺寸的孔。除了扣件112之外，用户的可操作部分109还与第二钩108一体地形成，使得用户可以容易地将钩从主体101的空腔拉出以将固定器110的第一钩106耦接。本优选实施例的用户可操作部分109是由纤维制成的延伸绳，在一定程度上具有弹性。然而，在其他实施例中，可以使用不同的部件，并且它们可以是用于增加耐久性的小链或刚性杆。

耦接到主体101第一端104的固定器110还包括形成为用于固定电气构件的内部存储空间。在如图3所示的本实施例中，固定器容纳由电源302、通知设备和混合天线设计300组成的RFID设备300。在未示出的另一实施例中，RFID设备可以与通信模块连接，或者RFID设备可以与通信模块和通知设备两者连接。

参考图6，用户可以使用RFID设备602从诸如但不限于(供电的、非供电的或半供电的)RFID标签的设备获得数据600。一旦获得数据600，RFID设备602可以将(原始或处理的)数据600传输到通信模块604。通信模块604可以是诸如USB接口或以太网接口的物理接口。通信模块604还可以是诸如蓝牙或WiFi的无线接口。然后，通信模块604可以将数据600传输到可能不是设备100一部分的设备606，或者可以是设备100的一部分。例如，设备606可以是平板计算机，智能电话或甚至具有诸如Google Glass的无线耳机或“智能眼镜”等处理能力的接收器。然后，用户可以解读由设备606处理的数据600，而不只是通知设备(未示出)简单地读出数据600。这种配置的优点是，首先，由于原始数据600可能需要复杂的或专有的软件或算法来解读，信息的安全性(即数据600)大大增强；其次，可以通过使用更复杂的系统(即，设备606)来实现数据600的更全面的解读。

例如，设备可以包括可以用预定信息补充数据600的分析工具(例如算法或软件)，以便丰富数据600的用户解读，而不是由通知设备生成的简单反馈(例如，诸如一系列振动的触觉反馈)。

在本实施例中，设备100包括安装有固定器110的电源302，其负责提供必要的电力以为RFID设备300供电以与另一个RFID元件通信。电源302在本实施例中是可充电电池(例如，锂离子电池)。在其他实施例中，电源302可以是非可充电电池，或者甚至是诸如压电发电机的小型发电机。

RFID设备300可以用于访问单独存储在另一元件上的某些信息，并且这样的设备对设备100是非常有益的。例如，用户可以携带包含唯一标识符的RFID标签，该唯一标识符可以由RFID读取器访问以进行个人识别。

在另一示例中，由用户携带的RFID设备300也可以是能够与用于数据交换的另一个电力RFID设备300进行交互的电力设备，诸如具有增强安全措施的移动支付或个人识别。在另一个示例中，用户可以使用电力RFID设备300与其他RFID元件(例如非供电或半供电的标签)进行交互，以便使用RFID设备300从不同位置的RFID元件获得信息。为了详细说明，用户可以使用具有某些反馈产生部件的读取器来从RFID标签获取数据，并且通过诸如显示器或扬声器的方式将存储的数据解读成可解释信息。

在优选示例中，用户携带的RFID设备300可以与通信模块连接。通信模块可以被配置为接收与通知设备相同类型的数据(格式)，或者通信模块可以接收除了通知设备之外的不同类型的数据(格式)。设备100可以被设计为仅包括通信模块或通信模块和通知设备两者。

将设备100配置为包括与RFID设备300连接的通信模块是有益的。通信模块可以传输从诸如RFID标签的另一个RFID设备读取的原始未处理的RFID数据，然后将数据传输到设备100的外部或内部设备。设备100的这种外部设备包括平板电脑、智能电话或专用读取器，其可以运行用于将原始未处理的RFID数据解读为人可理解的格式的软件版本。

在一个特定示例中，视力受损者可以使用包括用于在火车站中协助导航的RFID设备300的手杖。火车站可以在靠近平台边缘的地方部署多个RFID标签，所以当用户走向边缘进行排队以登上火车时，手杖的RFID设备300将检测靠近边缘的RFID标签，并向用户产生信号，通过通知警告他/她进入平台的安全隐患。

在另一示例中，视力受损者可以使用包括用于在火车站中协助导航的RFID设备300的手杖。火车站可以部署多个电力RFID标签，其通过关于例如由于意外事件而更新列车时刻表的信息不断更新。视力受损者可以戴上诸如与和RFID设备连接的通信模块无线连接的蓝牙耳机等设备。当视力受损者使用RFID设备从电力RFID标签获得数据时，蓝牙耳机可能能够产生可以是由预先记录的声音组作出的通知形式的播放声音。这样的系统对于视力受损者是非常有利的，因为他/她现在可以更好地了解关于火车服务的最新更新。

在另一示例中，手杖的RFID设备300可具有移动支付能力，并且视力受损者可以将支持使用移动支付(而不是现金支付)的不同位置处包含RFID设备300的固定器部分分离。这样的设计是有利的，因为它将大大减少关于用户资产的盗窃，因为将固定器部分从手杖上分离比扒窃更难。

然而，上述示例仅表示RFID元件如何被利用，并且它们不以任何方式限制可用于当前发明的RFID元件的其它用途。

在本实施例中，电源302与混合天线设计300和通知设备304连接。混合天线设计300可以包括至少两个天线结构，并且在该实施例中，混合天线设计300包括整体地形成单个天线的不同材料的三个分离的天线结构。如图3和图4所示，在刚性PCB的每个端部上有一个刚性印刷电路板(PCB)306与柔性PCB 308相耦接。柔性PCB 308具有弹性特性，并且可以符合空腔的内部尺寸，而不会不利地影响天线辐射的性能。

为了整体地形成与本发明的手杖一起使用的混合天线设计300，本实施例的混合天线设计300可以包括一对柔性PCB 308，其与刚性PCB 307上的相应位置牢固地连接。如图3所示，柔性PCB 308中的每一个附接到刚性PCB 307上的相应端。为了将PCB牢固地附接在一起，柔性PCB可以通过使用螺钉或其它机械紧固方式诸如焊接来螺栓连接到刚性PCB。或者，柔性PCB可以通过诸如用于将柔性PCB粘合到刚性PCB的粘合剂的化学方式附接到刚性PCB，或者柔性PCB可以通过3D打印方式或允许这种设计的任何制造技术通过刚性PCB机械地形成。

在另一实施例(未示出)中，与混合天线设计相反，可以使用不同的天线设计。例如，偶极天线或贴片天线也适用于RFID元件的通信目的。

除了天线设计的可能变化之外，混合天线设计300也可能受到材料变化的影响。例如，在本实施例中，混合天线设计300可以使用具有刚性和柔性特性的印刷电路板来进行构造。然而，在另一个实施方案中，可以代替使用其它导电材料，并且导电材料包括诸如铜或银的金属材料。或者，半导体如碳化硅也可用于混合天线设计的结构。此外，由于混合天线设计300可以包括不同的天线结构，天线结构也可以由不同的材料制成，导致混合天线设计300包括上述材料的替代组合。

混合天线设计300还与通知设备304连接，用于将存储在RFID元件上的信息数据交换和传送给用户。通知设备304可以是可以产生触觉、听觉和/或视觉反馈的反馈发生器。例如，用户可以使用固定器110中的RFID设备300从RFID元件“读取”(即获得数据)，并且通知设备304的视觉反馈发生器可以产生显示该用户相应信息的光。在视力受损用户的情况下，通知设备304可以包括听觉反馈发生器以及触觉反馈发生器。

例如，当视力受损用户使用RPID元件与RFID元件交互时，RFID元件可以包括一组数据，并且用户携带的RFID元件可以包括特定的一组预定规则(特定于用户的)，并且它只会根据预定的规则来读取某些信息。如果RFID元件包含与用户相关的信息，因此对于用户的RFID元件是有意义的，则用户的RFID元件可以产生某些反馈，包括通过听觉反馈发生器产生音调以及由触觉反馈发生器产生的运动。或者，如果数据与用户不相关，则反馈发生器可能根本不工作，或者可能产生不同的反馈组合以确认用户。

参考图5，示出了本发明的优选实施例的仿真结果。如所示的仿真结果，信号从刚性PCB 307的中心起始以球形放射。当更靠近两个柔性PCB 308的中间进行测量时，信号强度更高。如图5所示的仿真结果证明了本发明在协助用户导航方面是非常有益的。由于信号强度通过混合设计被放大，因此首先，用户不必使用手杖物理地接触另一个RFID元件，因为增强的信号强度表示较大的通信范围。这样的特征还可以通过允许放置不佳手杖的较高容忍度并且提高RFID设备300在手杖中的阅读能力来协助视力受损用户。

在一个实施例中，本发明可以由用户使用以在利用RFID标签分布的空间内导航。用户可以将包括RFID读取器的固定器附接到步行协助设备，诸如手杖。用户可以使用固定器的RFID读取器与RFID标签通信，并且与RFID读取器连接的至少一个通知设备304可以生成关于存储在RFID标签上信息的信号。例如，当他/她即将上下班时，老人可以将包含RFID读取器的固定器附接在手杖上。老人可以使用手杖来协助行走，并且他/她可以使用固定器中的RFID读取器与其他RFID设备进行交互，以执行专门帮助那些需要帮助的人的功能。这些功能可以包括例如移动支付功能，其中老人可以简单地进入旋转门，并且固定器中的RFID读取器将与旋转门中的另一个RFID设备进行交互以进行认证或支付。这样的功能是有利的，因为老人现在可以使用旋转门结构作为围绕障碍物的更安全导航的第二支撑。此外，由于现在有专门的旋转门以使用，这些车站将更好地控制用户进出基础设施的速度，因此老人的减轻了的行动不便已经不再是其他基础设施用户的重大问题。

或者，用户还可以从包括RFID读取器的固定器分离用于与RFID标签通信的步行协助以便获得或交换信息。例如，在没有必要使用手杖来协助的位置，由于存在大量的支持，用户可以选择移除包含RFID读取器的固定器，使得他/她可以执行RFID阅读器的功能，而不需要大部分的手杖或其最初附接的任何设备。在一个示例中，用户可以选择将RFID读取器从手杖上移除，以便他/她可以使用RFID读取器来执行功能，诸如支付或简单地访问存储在RFID标签上的信息，其中如果RFID读取器仍然附接在手杖上则RFID标签将不适合访问。

在另一个实施例中，用户可以使用仅具有通信模块或具有通信模块和通知设备的用于协助导航的设备,与RFID标签通信以便获得或交换信息。例如，在使用通知设备(可能产生相当令人不舒服的通知)进行回放的情况不合适的地方时，诸如图书馆或博物馆中，用户可以将诸如无线耳机或智能手机的设备系在通信设备上。通信设备将传输智能电话或耳机的数据以进行处理，以便为用户的利用产生有意义的信息。

本领域技术人员将理解，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对具体实施例中所示的本发明进行多种变化和/或修改。因此，本实施例在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。

除非另有说明，本文包含的对现有技术的任何引用不应视为承认该信息是公知的一般知识。

Claims (19)

1.一种用于协助导航的设备，包括：

主体，所述主体限定具有第一端和第二端的中间部分，

手柄部分，所述手柄部分位于所述第一端或所述第二端中的其中一个，

固定器，所述固定器可移除地安装在所述主体的所述第一端或所述第二端的另一个，

RFID设备，所述RFID设备被设置在所述固定器内，其中所述RFID设备包含具有不同柔性的至少两个连接的天线结构，以及

通信模块，所述通信模块被设置在所述固定器内，以便于导航数据的无线或有线传输。

2.如权利要求1所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述RFID设备被布置为读取、发送或处理导航数据。

3.如权利要求2所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述RFID设备与电源和至少一个通知设备一起被设置在所述固定器中。

4.如权利要求3所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述至少两个连接的天线结构包括至少一个坚固的天线结构和与所述至少一个坚固的天线结构连接的至少一个柔韧的天线结构。

5.如权利要求3至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述电源是电池、电力插座或自维持电力单元。

6.如权利要求3至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述通知设备是触觉反馈发生器、听觉反馈发生器或视觉反馈发生器。

7.如权利要求3至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述RFID设备被配置为独立于所述通知设备与所述通信模块交互，或所述RFID设备被配置为与所述通信模块和所述通知设备两者进行交互。

8.如权利要求3至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述通信模块可接收所述通知设备所接收的数据以外的不同格式的数据。

9.如权利要求8所述的用于协助导航的设备，其特征在于，用户可将至少一个设备与所述通信模块连接，以便解读所述用于协助导航的设备外部的所述不同格式的数据。

10.如权利要求1至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述主体是细长的中空结构。

11.如权利要求1至4中任一项所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述第一端或所述第二端中的其中一个还包括将所述固定器安装在所述主体上的安装部分。

12.如权利要求11所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述安装部分还包括与所述固定器的一部分连接的附接机制。

13.如权利要求12所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述附接机制是具有弹性部分、止动部分，啮合部分和延伸部分的锁。

14.如权利要求1所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述手柄部分是纹理化材料层。

15.如权利要求1或14所述的用于协助导航的设备，其特征在于，所述手柄部分还包括存储解决方案。

16.一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，所述方法包括可移除地附接RFID读取器至如手杖的步行协助，所述RFID读取器包含具有不同柔性的至少两个连接的天线结构，所述RFID读取器与RFID标签通信，并且与所述RFID读取器连接的至少一个通知设备通过通知设备产生关于存储在所述RFID标签上的信息的信号。

17.一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，所述方法包括从如手杖的步行协助中移除RFID读取器，所述RFID读取器包含具有不同柔性的至少两个连接的天线结构，所述RFID读取器与RFID标签通信，并且与所述RFID读取器连接的至少一个通知设备通过通知设备产生关于存储在所述RFID标签上的信息的信号。

18.一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，所述方法包括将包含具有不同柔性的至少两个连接天线的RFID读取器可移除地附接步行协助装置，其特征在于，所述RFID读取器被布置成与一个或多个RFID标签通信，使得与外部设备通信的至少一个通信模块被布置为将从所述可移除地附接的RFID读取器接收的导航数据处理为人可理解的格式。

19.一种在RFID标签分布的空间内导航的方法，所述方法包括从步行协助装置中移除可移除的RFID读取器，所述RFID读取器包含具有不同柔性的至少两个连接的天线结构，并且使用所述移除的RFID读取器经由外部电子设备与一个或多个RFID标签通信，所述外部电子设备被布置为与所述可移除的RFID读取器进行通信。

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