CN109125004A - 一种超声阵列避障装置、方法及其智能盲人拐杖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声阵列避障装置，包括：超声阵列探测模块、GPS模块、蓝牙模块、微处理控制模块和电源模块。及应用于此装置的方法，包括：超声发射单元发射声波，而后超声接收单元接收障碍物的回波信号；微处理控制模块获取回波信号，采用渡越时间法确定障碍物的位置信息；微处理控制模块将位置信息转化为语音内容和/或震动信号，通过蓝牙模块发送至外设蓝牙设备。及应用此装置的智能盲人拐杖。使用超声阵列实时定位周围障碍物，并应用此装置辅助盲人行走时避开障碍物，通过GPS定位模块，盲人在迷路时按下求教按键，智能拐杖能将位置信息实时共享到指定人手机上，进行求救，方便家人或朋友定位到盲人位置，进行寻找。

Description

一种超声阵列避障装置、方法及其智能盲人拐杖
技术领域
本发明涉及拐杖技术领域，尤其涉及一种超声阵列避障装置、方法及其智能盲人拐杖。
背景技术
目前市场上盲人所使用的拐杖大多结构简单而功能单一，使用方便但辅助效果不很明显，事实上，盲人朋友使用时会碰到诸多问题，比如路况不好，前方有悬挂的障碍物，普通的拐杖无法准确的探明；迷路时方向无法定位，亲属不容易寻找等。本专利提出了一种新型的超声阵列避障的智能盲人拐杖，是一种多功能智能盲人拐杖，能够实时探知盲人前方障碍物并通过蓝牙耳机通知使用者，还能在迷路时将实时位置信息发送到家人或朋友手机上，进行求助。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声阵列避障装置、方法及其智能盲人拐杖，使用超声阵列实时定位周围障碍物，并应用此装置辅助盲人行走时避开障碍物，并装有GPS定位模块，盲人在迷路时按下求教按键，智能拐杖能将位置信息实时共享到指定人手机上，进行求救，方便家人或朋友定位到盲人位置，进行寻找。
为达到上述目的，第一方面，本发明提供了一种超声阵列避障装置，包括：超声阵列探测模块、GPS模块、蓝牙模块、微处理控制模块和电源模块。其中，
超声阵列探测模块包括超声发射单元和超声接收单元。
优选地、超声发射单元采用点声源发射全向辐射声源，声波发射角度为180°；超声接收单元采用16元或32元的传感器阵列组成，接收装置周围反射的声波。
GPS模块为集成电路，包括：RF射频芯片、基带芯片、核心CPU及其外围电路。
蓝牙模块可与外设蓝牙设备连接；用于通过语音内容和/或震动信号发送超声阵列探测模块探测到的障碍信息。
微处理控制模块为带有安卓系统的嵌入式CPU及其外围电路；用于控制超声阵列探测模块、GPS模块和蓝牙模块及模块间的信息交互。
电源模块为可充电锂电池；用于向超声阵列探测模块、GPS模块、蓝牙模块和微处理控制模块供电。
优选地、该装置还包括控制面板，控制面板与微处理控制模块连接，用于预设超声阵列探测模块的探测阈值；还用于设置蓝牙模块与外设蓝牙设备的连接。
进一步优选地、控制面板上设置求救按钮，通过预设紧急联系人信息，当求救按钮被按下后，微处理控制模块获取GPS模块的定位信息并发送给预设紧急联系人，并且可通过外设蓝牙设备进行紧急通话。
第二方面，本发明提供了一种超声阵列避障方法，应用于如第一方面的超声阵列避障装置。包括下列步骤：
超声发射单元发射声波，而后超声接收单元接收障碍物的回波信号；微处理控制模块获取回波信号，采用渡越时间法确定障碍物的位置信息；微处理控制模块将位置信息转化为语音内容和/或震动信号，通过蓝牙模块发送至外设蓝牙设备。
优选地、还包括微处理控制模块在接收指令之后，将GPS模块的定位信息发送给预设紧急联系人，并且可通过外设蓝牙设备进行紧急通话。
第三方面，本发明提供了一种超声阵列避障的智能盲人拐杖，包括如第一方面的超声阵列避障装置。其中，
超声阵列探测模块位于智能盲人拐杖的顶端手柄位置；
GPS模块、蓝牙模块、微处理控制模块和电源模块位于智能盲人拐杖的杖身位置。
本发明的优点在于：具有前方180度全方位超声波探测障碍物功能、通信定位功能及语音提示功能等，能够保证盲人的顺利出行，使盲人的人身安全得到保证。并且使用简单，不需要过多繁杂的操作，保证了盲人的正确快捷使用。
附图说明
为了更清楚说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例的一种超声阵列避障装置框图；
图2为本发明实施例的超声阵列探测模块结构示意图；
图3为本发明实施例的一种超声阵列避障方法流程图；
图4为本发明实施例的一种超声阵列避障的智能盲人拐杖结构示意图。
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中的附图，对本发明实施例中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。
图1为本发明实施例的一种超声阵列避障装置框图。如图1所示，一种超声阵列避障装置包括：超声阵列探测模块10、GPS模块20、蓝牙模块30、微处理控制模块40和电源模块50。其中，
超声阵列探测模块10包括超声发射单元11和超声接收单元12。
图2为本发明实施例的超声阵列探测模块结构示意图。如图2所示，超声发射单元11采用点声源发射全向辐射声源，避免了目前超声波传感器发射声波方向的单一性，声波发射角度为180°；超声接收单元12采用16元或32元的传感器阵列组成，接收装置周围反射的声波。
GPS模块20为集成电路用于实现定位，包括：RF射频芯片、基带芯片、核心CPU及其外围电路。
蓝牙模块30可与外设蓝牙设备连接；用于通过语音内容和/或震动信号发送超声阵列探测模块10探测到的障碍信息。
微处理控制模块40为带有安卓系统的嵌入式CPU及其外围电路；用于控制超声阵列探测模块10、GPS模块20和蓝牙模块30及模块间的信息交互。具体包括：处理分析超声阵列探测模块10发送的信息，获取障碍物的具体位置信息，并转成语音内容和/或震动信号通过蓝牙模块30发送到外设蓝牙设备上。
电源模块50为可充电锂电池；用于向超声阵列探测模块10、GPS模块20、蓝牙模块30和微处理控制模块40供电。
优选地、该装置还包括控制面板，控制面板与微处理控制模块40连接，用于预设超声阵列探测模块10的探测阈值；还用于设置蓝牙模块30与外设蓝牙设备的连接。
进一步优选地、控制面板上设置求救按钮，通过预设紧急联系人信息，当求救按钮被按下后，微处理控制模块40获取GPS模块20的定位信息并发送给预设紧急联系人，并且可通过外设蓝牙设备进行紧急通话。
图3为本发明实施例的一种超声阵列避障方法流程图。如图3所示，该方法包括下列步骤：
步骤S301：超声发射单元11发射声波，而后超声接收单元12接收障碍物的回波信号。
步骤S302：微处理控制模块40获取回波信号并进行处理，采用渡越时间法确定障碍物的位置信息。其中，渡越时间法的具体步骤包括：记录系统的发射时间，接收回波信号并判断回波信号到达的时间，确定声波的往返时间从而确定障碍物的位置信息，转化为障碍物的距离值和角度值。
步骤S303：微处理控制模块40将位置信息转化为语音内容和/或震动信号，通过蓝牙模块30发送至外设蓝牙设备。
优选地、还包括当用户按下求救按钮时，微处理控制模块40将GPS模块20的定位信息发送给预设紧急联系人，并且可通过外设蓝牙设备进行紧急通话。
图4为本发明实施例的一种超声阵列避障的智能盲人拐杖结构示意图。如图4所示，智能盲人拐杖包括：超声阵列探测模块10、GPS模块20、蓝牙模块30、微处理控制模块40、电源模块50和杖体60。其中，
超声阵列探测模块10位于杖体60顶端手柄位置；
GPS模块20、蓝牙模块30、微处理控制模块40和电源模块50位于杖体60的杖身位置。
本发明提供了一种超声阵列避障装置、方法及其智能盲人拐杖。使用超声阵列实时定位周围障碍物，并应用此装置辅助盲人行走时避开障碍物，并装有GPS定位模块，盲人在迷路时按下求教按键，智能拐杖能将位置信息实时共享到指定人手机上，进行求救，方便家人或朋友定位到盲人位置，进行寻找。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超声阵列避障装置，其特征在于，包括：超声阵列探测模块(10)、GPS模块(20)、蓝牙模块(30)、微处理控制模块(40)和电源模块(50)；其中，
所述超声阵列探测模块(10)包括超声发射单元(11)和超声接收单元(12)；其中，
所述超声发射单元(11)采用点声源发射全向辐射声源，声波发射角度为180°；
所述超声接收单元(12)采用16元或32元的传感器阵列组成，接收装置周围反射的声波；
所述微处理控制模块(40)为带有安卓系统的嵌入式CPU及其外围电路；用于控制所述超声阵列探测模块(10)、GPS模块(20)和蓝牙模块(30)及所述模块间的信息交互。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述GPS模块(20)为集成电路，包括：RF射频芯片、基带芯片、核心CPU及其外围电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蓝牙模块(30)可与外设蓝牙设备连接；用于通过语音内容和/或震动信号发送所述超声阵列探测模块(10)探测到的障碍信息。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板与所述微处理控制模块(40)连接，用于预设所述超声阵列探测模块(10)的探测阈值；还用于设置所述蓝牙模块(30)与外设蓝牙设备的连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制面板上设置求救按钮，通过预设紧急联系人信息，当求救按钮被按下后，微处理控制模块(40)获取GPS模块(20)的定位信息并发送给所述预设紧急联系人，并且可通过外设蓝牙设备进行紧急通话。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块(50)为可充电锂电池；用于向所述超声阵列探测模块(10)、GPS模块(20)、蓝牙模块(30)和微处理控制模块(40)供电。
7.一种超声阵列避障方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一权利要求所述的装置，包括下列步骤：
超声发射单元(11)发射声波，而后超声接收单元(12)接收障碍物的回波信号；
微处理控制模块(40)获取所述回波信号，采用渡越时间法确定障碍物的位置信息；
所述微处理控制模块(40)将所述位置信息转化为语音内容和/或震动信号，通过蓝牙模块(30)发送至外设蓝牙设备。
8.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括所述微处理控制模块(40)在接收指令之后，将GPS模块(20)的定位信息发送给预设紧急联系人，并且可通过所述外设蓝牙设备进行紧急通话。
9.一种超声阵列避障的智能盲人拐杖，其特征在于，包括如权利要求1-6任一权利要求所述的装置；其中，
所述超声阵列探测模块(10)位于智能盲人拐杖的顶端手柄位置；
所述GPS模块(20)、蓝牙模块(30)、微处理控制模块(40)和电源模块(50)位于智能盲人拐杖的杖身位置。
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