CN107260501A - 盲人导航方法以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盲人导航方法以及系统，能够基于精准定位，涉及定位导航技术领域，包括：电子标签通过超宽带(ultra‑wideband简称UWB)发送坐标数据；服务器接收坐标数据并得到位置信息；服务器发送位置信息；终端根据设定坐标位置与位置信息，进行震动与语音提示，根据盲人遇到的典型路径场景，如路口、遇障和红绿灯等生活场景信息，采用差异性震动模式，以不同的震动模式和明确指向的语音提示来对盲人做路径诱导，解决现有技术中存在的GPS导航系统自身误差所引发的自身定位精度不够、授时时间长，在吵杂现实环境中盲人听不清导航提示、不能够及时有效响应导航语音信息提示，造成盲人在地理环境中无所适从的技术问题。

Description

盲人导航方法以及系统

技术领域

本发明涉及定位导航技术领域，尤其是涉及一种盲人导航方法以及系统。

背景技术

导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。导航分两类：一是自主式导航，用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；二是非自主式导航，用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航。

目前，卫星导航大部分运用的是全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)。随着道路的建设，城际间的经济往来更加频繁，活动的区域也越来越大，为了提高生活质量，大量的休闲活动、探险活动的举行使我们并不局限在自己认识的一小块区域中，不认识道路，找不到目的地的情况也屡有发生，就此，GPS导航仪进入人们的世界，成为人们出行的基本装备。

但是，对于盲人来说，GPS导航系统的使用并不方便，且不能够及时的给予盲人有效的导航信息提示，容易造成盲人由于GPS导航系统自身误差所引发的自身定位不精准或者授时时间长而造成盲人在地理环境中无所适从的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盲人导航方法以及系统，以解决现有技术中存在的GPS导航系统自身误差所引发的自身定位不精准或者授时时间长而造成盲人在地理环境中无所适从的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种盲人导航方法，包括：

电子标签通过超宽带(ultra-wideband简称UWB)无线通信发送坐标数据；

服务器接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息；

服务器向终端发送所述位置信息；

终端根据设定坐标位置与接收到的所述位置信息，进行震动提示与语音提示。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据之后，还包括：

UWB基站接收所述坐标数据，并将所述坐标数据传送到服务器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据，具体包括：

电子标签通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站自动发送坐标数据。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述服务器接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息，具体包括：

服务器接收并储存所述坐标数据；

服务器通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述服务器通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息之后，还包括：

服务器通过计算机操作系统窗口展示所述位置信息。

第二方面，本发明实施例还提供一种盲人导航系统，所述盲人导航系统包括：电子标签、服务器以及终端；

所述电子标签用于通过UWB无线通信发送坐标数据；

所述服务器用于接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息；

所述服务器还用于向所述终端发送所述位置信息；

所述终端用于根据设定坐标位置与接收到的所述位置信息，进行震动提示与语音提示。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括：UWB基站；

所述UWB基站用于接收所述坐标数据，并将所述坐标数据传送到所述服务器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述电子标签还用于通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站自动发送坐标数据。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述服务器还用于接收并储存所述坐标数据，并通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括：计算机操作系统窗口；

所述计算机操作系统窗口用于展示所述位置信息。

本发明实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本发明实施例提供的盲人导航方法，包括：电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据；服务器接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息；服务器向终端发送所述位置信息；终端根据设定坐标位置与接收到的所述位置信息，进行震动提示与语音提示，通过使用UWB无线通信，使数据与信息的传输速度得到提升，保障了终端接收定位信息的实时性，实现了误差的降低与精度的提高，使终端能够根据更加可靠的定位信息，通过语音与差异性震动结合的模式对盲人进行及时、精确且有效的提示，通过提供吵杂环境下震动与语音的多模式集成路径诱导信息服务，使不同的震动模式代表不同的路况诱导信息，降低了盲人的认知压力，从而解决了现有技术中存在的GPS导航系统自身误差所引发的自身定位不精准或者授时时间长而造成盲人在地理环境中无所适从的技术问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例一所提供的盲人导航方法的流程图；

图2示出了本发明实施例二所提供的盲人导航方法的流程图；

图3示出了本发明实施例二所提供的盲人导航方法中数据传输的流程图；

图4示出了本发明实施例三所提供的一种盲人导航系统的结构示意图。

图标：1-盲人导航系统；11-电子标签；12-服务器；13-终端；14-UWB基站。

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，下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前GPS导航系统对于盲人使用并不方便，不能够及时给予盲人有效的导航信息提示，容易造成盲人根据GPS导航系统而走错路，基于此，本发明实施例提供的一种盲人导航方法以及系统，可以解决现有技术中存在的GPS导航系统对于盲人使用并不方便，不能够及时给予盲人有效的导航信息提示，容易造成盲人根据GPS导航系统而走错路的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种盲人导航方法以及系统进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供的一种盲人导航方法，可以是基于10cm至20cm精准定位的盲人导航方法，如图1所示，该方法包括：

S11：电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据。

具体的，电子标签可以在带有导航功能的手机等终端位置，电子标签也可以在管理盲人导航系统的电脑控制平台位置，因此，在手机等终端以及管理盲人导航系统的电脑控制平台这两处都可以发送坐标数据。

本发明实施例提供的盲人导航方法充分利用了UWB系统的数据读取频率，以每秒十次的数据传输频率，保证数据的实时性，做到实时定位。采用UWB的无线定位技术，提高了定位的精度，可将定位误差控制在15cm内，做到高精度定位。

S12：服务器接收坐标数据，根据坐标数据得到位置信息。

作为本实施例的优选实施方式，服务器通过对坐标数据进行计算与解译，得到位置信息。

S13：服务器向终端发送位置信息。

在实际应用中，终端可以为手机、平板电脑、计算机等。

S14：终端根据设定坐标位置与接收到的位置信息，进行震动提示与语音提示。

本步骤中，可以通过该方法分别对盲人的左转、右转、反向行走、遇障、正确行走、红灯提示、绿灯提示等各个方面做差异性震动和语音提示。每种震动模式都可以结合盲人的特殊认知，设定了特定的不同时长的震动与不同时长震动间隔组合，一个震动组合对应着一个震动模式。例如左转会以“一短一长”的震动提示盲人，短震动为400ms，长震动为1000ms。同时语音提示“请左转”。其他典型场景可以与之类似，均可通过提供吵杂环境下震动和语音的多模式集成路径诱导信息服务，使不同的震动模式代表不同的路况诱导信息，这些震动模式通过在盲人学校的实际统计调查和原型系统运用实验统计分析得到。

需要说明的是，该震动提示的方式为差异性震动提示模式。差异性震动模式为盲人在路径中的方位指示提供了多种可能，可设定多种震动模式来实现对盲人的路径诱导。不同路径场景对应不同的震动模式，采用这种方式来弥补语音提示受到干扰时不能及时有效传递信息的缺陷。基于该方法采用UWB的无线定位技术而实现了实时定位以及高精度定位，使该差异性震动提示模式对盲人用户提示性导航的有效性得以实现。终端通过语音提示与不同震动模式提示的集成，进而采用盲人入境诱导形式。该盲人导航方法通过采用多种符合盲人空间认知的差异性震动模式来提示盲人，不仅可以在语音提示受到干扰的情况下为盲人提供另一种可行的提示方案，更可以降低盲人的认知压力，使该盲人导航方法对于盲人来说更加及时、方便且有效。

因此，该方法根据盲人遇到的典型路径场景，如路口、遇障和红绿灯等生活场景信息，采用差异性震动模式，以不同的震动模式和明确指向的语音提示来对盲人做路径诱导。解决了现有技术中存在的GPS导航系统对于盲人使用定位精度不够的问题，也解决了在吵杂现实环境中盲人听不清导航提示、不能够及时有效响应导航语音信息提示的技术问题。

实施例二：

本发明实施例提供的一种盲人导航方法，可以是基于10cm至20cm精准定位的盲人导航方法，如图2所示，该方法包括：

S21：电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据。

进一步的是，电子标签通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站自动发送坐标数据。

本发明实施例提供的盲人导航方法采用UWB无线通信定位技术，当用户配置完成系统硬件环境配置后，在该环境中电子标签会主动发送位置信息，并以一秒发送十组数据的速度且每秒不间断发送，因此通过UWB无线通信可以做到实时定位。而GPS的数据传输速度不够快，由于传输所用时间长，人的偏移便会增大，因此导致定位的精度不够，不能够达到实时定位。

S22：UWB基站接收坐标数据，并将坐标数据传送到服务器。

如图3所示，UWB基站可以通过有线网络将坐标数据传送到服务器。因此，当电子标签发送坐标数据后，该坐标数据通过无线网络传输到UWB基站中，基站再以有线网络传输的方式，将该坐标数据传送到服务器上。

S23：服务器接收并储存坐标数据。

本实施例中，在服务器接收到坐标数据后，存储该坐标数据，用关系型数据库管理系统(MySQL)实现在电脑上的管理，存储节点接收到请求后，保存该坐标数据。

S24：服务器通过计算机编程语言对坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

在步骤S23中，被保存的坐标数据为十六进制，本步骤中在服务器上采用计算机编程语言(JAVA)实现十六进制到十进制的转换，通过JAVA语言编写解译程序。

S25：服务器通过计算机操作系统窗口展示位置信息。

其中，在数据被转换完成后，MySQL作为数据的发送方，磁盘操作系统(DiskOperating System，简称DOS)命令窗口作为接收方，在DOS窗口中展示该位置信息。由于每一秒接收到十组坐标信息，每秒都在不断更新展示坐标信息，这样便能够保证该环境中位置信息的实时更新，确保读取到的信息是最新的位置信息，从而提高数据传输的效率。

S26：服务器向终端发送位置信息。

当服务器上的位置信息展示完成后，该位置信息还需要展示在终端上。因此，在服务器上完成位置信息的读取后，还需要将解译后的位置信息利用无线网络的方式发送到终端上，无线传输网络必须保证服务器与手机等终端同时处于该无线网络中，才可以实现正常通讯。

例如，该位置信息被发送在智能手机端中，用安卓集成开发工具(AndroidStudio)对手机端需要的应用程序(Application，缩写APP)的编写完成后，在该程序界面输入电脑IP地址与电脑端口号，用以绑定对数据的读取端口，再输入电子标签的ID，将电子标签与手机进行绑定，实现坐标的实时显示。

由于电子标签与手机软件之间需要连接通讯，需要通过端口通讯进行对接。手机端通过软件访问端口，数据便能够接收，因此，手机端可以通过端口读取数据，将数据读取手机中。当然，也可以使用固定电脑通过端口直接传送。

S27：终端根据设定坐标位置与接收到的位置信息，进行震动提示与语音提示。

具体的，通过该方法可以分别对盲人的左转、右转、反向行走、遇障、正确行走、红灯提示、绿灯提示做差异性震动和语音提示。每种震动模式都结合盲人的特殊认知设定了特定的不同时长的震动与不同时长震动间隔组合，一个组合对应着一个震动模式。震动与不同时长震动间隔组合，一个震动组合对应着一个震动模式。例如左转会以“一短一长”的震动提示盲人，短震动为400ms，长震动为1000ms。同时语音提示“请左转”。其他震动模式类似。

在设计智能手机中的APP时，在该环境中的特定位置信息中写入提示的语音与震动提示方式，完成对用户的提示。具体的，用Android Studio首先开发手机端APP，在开发过程中，在特点位置的特定坐标来加载该位置处的坐标提示，最终实现语音和震动的提示。当位置信息在电脑端与手机端成功实现读取后，加载的震动和语音提示测试正常后，则该系统搭建完毕。

在实际应用中，用户可以根据设定的不同震动长度以及震动频率，得出前方为路口、拐角处或墙面等提示信息，实现在用户到达该目标位置之前便能够得到提示信息，并且，在嘈杂的环境时更加适用震动的模式。

实施例三：

本发明实施例提供的一种盲人导航系统，可以应用于上述实施例一与实施例二提供的盲人导航方法，盲人导航系统1也可以为一种基于UWB原理和技术的多媒体盲人导航系统，如图4所示，盲人导航系统1包括：电子标签11、服务器12以及终端13。

具体的，电子标签11用于通过UWB无线通信发送坐标数据，服务器12用于接收坐标数据，根据坐标数据得到位置信息，服务器12还用于向终端13发送位置信息，终端13用于根据设定坐标位置与接收到的位置信息，进行语音提示以及多种模式的震动提示。

本实施例中，盲人导航系统1还可以包括UWB基站14，UWB基站14用于接收坐标数据，并将坐标数据传送到服务器12。电子标签11还用于通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站14自动发送坐标数据。

作为本实施例的另一种实施方式，服务器12还用于接收并储存坐标数据，并通过计算机编程语言对坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

作为本实施例的优选实施方式，盲人导航系统1还可以包括计算机操作系统窗口，计算机操作系统窗口用于展示位置信息。

对于现有技术而言，通常现有的盲人导航系统是采用无线射频识别技术来提高盲人定位精度。该系统主要由射频识别(Radio Frequency Identification，缩写RFID)电子标签以及RFID电子标签手持端读取器组成。将RFID标签布设在环境中，由读取器读取电子标签中写入的信息，然后将该信息反馈给用户，来实现对用户的引导。在电子标签中写入位置信息，在读取器的读取范围内，电子标签中的信息将反馈到阅读器中，再经过算法与解译后，将该信息展示给用户，通过语音的方式告知用户当前的位置，从而实现路径的诱导。但是，整个数据读取请求是被动获取，而且该读取请求有距离限制，在信息的读取中，需要遍历多个电子标签，信息碎片化较为严重。如果有多个电子标签同时满足符合距离的条件，需要对电子标签的读取顺序做一定算法的调整来避免电子标签信息间的读取冲突，这样的解决方法比较繁琐。

本实施例中，通过提供盲人导航系统1，解决了以上技术问题，本是实施例中的盲人导航系统1利用了UWB系统的数据读取频率，以每秒十次的数据传输频率，保证数据的实时性，实现了实时定位。而且，通过采用UWB的无线定位技术，提高了定位的精度，可将定位误差控制在15cm内，实现了高精度定位。盲人导航系统1通过差异性震动提示模式的不同震动模式的诱导，以及与语音提示的集成，扩大了盲人入境的诱导形式。采用多种符合盲人空间认知的差异性震动模式提示盲人，不仅可在语音提示受到干扰的情况下为盲人提供另一种可行的提示方案，更能够降低盲人的认知压力。

本发明实施例提供的盲人导航系统，与上述实施例提供的盲人导航方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本发明实施例所提供的盲人导航方法以及系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种盲人导航方法，其特征在于，包括：

电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据；

服务器接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息；

服务器向终端发送所述位置信息；

终端根据设定坐标位置与接收到的所述位置信息，进行震动提示与语音提示。

2.根据权利要求1所述的盲人导航方法，其特征在于，所述电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据之后，还包括：

UWB基站接收所述坐标数据，并将所述坐标数据传送到服务器。

3.根据权利要求2所述的盲人导航方法，其特征在于，所述电子标签通过UWB无线通信发送坐标数据，具体包括：

电子标签通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站自动发送坐标数据。

4.根据权利要求1所述的盲人导航方法，其特征在于，所述服务器接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息，具体包括：

服务器接收并储存所述坐标数据；

服务器通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

5.根据权利要求4所述的盲人导航方法，其特征在于，所述服务器通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息之后，还包括：

服务器通过计算机操作系统窗口展示所述位置信息。

6.一种盲人导航系统，其特征在于，所述盲人导航系统包括：电子标签、服务器以及终端；

所述电子标签用于通过UWB无线通信发送坐标数据；

所述服务器用于接收所述坐标数据，根据所述坐标数据得到位置信息；

所述服务器还用于向所述终端发送所述位置信息；

所述终端用于根据设定坐标位置与接收到的所述位置信息，进行震动提示与语音提示。

7.根据权利要求6所述的盲人导航系统，其特征在于，还包括：UWB基站；

所述UWB基站用于接收所述坐标数据，并将所述坐标数据传送到所述服务器。

8.根据权利要求7所述的盲人导航系统，其特征在于，所述电子标签还用于通过UWB无线通信以一秒发送十组数据的速度不间断的向UWB基站自动发送坐标数据。

9.根据权利要求6所述的盲人导航系统，其特征在于，所述服务器还用于接收并储存所述坐标数据，并通过计算机编程语言对所述坐标数据进行程序的编译与解释，得到位置信息。

10.根据权利要求9所述的盲人导航系统，其特征在于，还包括：计算机操作系统窗口；

所述计算机操作系统窗口用于展示所述位置信息。