CN114038175A - 基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法，所述光学眼镜组件包括组件本体，所述组件本体上设置有：TOF传感器，所述TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；蓝牙芯片MCU，所述蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；警报模块，当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。本发明所提供的光学眼镜组件不仅功耗低，而且开发成本低，将该光学眼镜组件固定在眼镜腿上，能够使普通眼镜变得更加智能化。

Description

基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法
技术领域
本发明涉及光学眼镜的智能组件技术领域，具体涉及一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法。
背景技术
局域的无线通信技术主要包括NFC、WIFI、蓝牙、ZigBee等等，其中蓝牙是最主要的方式，适合覆盖百米以内，数据传输量较小的通信。蓝牙在功耗（分别可实现10mA和uA级别的工作和待机功耗），成本，功能三方面优势完美地结合起来，具有极大地便于应用开发。另外其他的局域网通信技术中，NFC主要用于近场识别和通讯，应用较为局限；WIFI传输速度快，与互联网无缝衔接，但是功耗较高，应用开发上无优势；ZigBee的优势则是可实现mesh组网，可以大规模控制联网设备，但是与智能终端连接需要额外的网关。
蓝牙在5.0中攻克了传输速度和距离的短板，功耗进一步降低，高精度定位测向功能扩大应用领域，而Mesh组网技术是低功耗蓝牙实现大规模物联网连接的关键技术，把蓝牙设备作为信号中继站，利用低功耗蓝牙广播方式进行信息收发，可以实现多对多设备通信。另外，低功耗蓝牙有传输远，功耗低，延迟低的优势，可以广泛应用于数据传输、位置服务和设备网络上。
现有技术中的光学眼镜组件，都是采用WIFI等方式传输，导致功耗高、开发成本高等问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法，该光学眼镜组件不仅功耗低，而且开发成本低，将该光学眼镜组件固定在眼镜腿上，能够使普通眼镜变得更加智能化。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其包括：
组件本体，
所述组件本体上设置有：
TOF传感器，所述TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
蓝牙芯片MCU，所述蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；
警报模块，当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。
优选地，所述TOF传感器测量光学眼镜与视物之间距离的公式为：
Figure RE-GDA0003395462070000021
其中，c为光速，tp为光脉冲的持续时间，s0表示较早的快门收 集的电荷，s1表示延迟的快门收集的电荷。
优选地，所述蓝牙芯片MCU的型号为Telink 8258。
优选地，所述蓝牙芯片MCU电性连接有电源管理芯片。
优选地，所述蓝牙芯片MCU在普通工作情况下采样间隔为1秒，所述蓝牙芯片MCU在低功耗工作情况下采样间隔的10秒。
优选地，所述蓝牙芯片MCU的master架构端，请求的数据包为16字节，每次读16字节数据并填入ota data packet中，直到填入最后的16字节数据；
如果不能对齐则按照0xff补对齐，而数据的完整形式是由2字节的地址，16字节数据及根据计算出来的CRC数值组成。
本发明还提供了一种基于蓝牙通信的光学眼镜系统，其包括上述所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件；
设置有APP的移动终端，所述蓝牙芯片MCU通过蓝牙将TOF测量到的距离数据发送至APP，并在APP上以数据柱状图方式显示。
优选地，所述蓝牙芯片MCU将发送的数据分割成报头和报文主体；
所述报文主体的数据结构由8个字符组成，每个字符为一个16进制数，前两位数字为TOF测量到的距离。
本发明还提供了一种基于蓝牙通信的近视预防方法，采用上述所述的基于蓝牙通信的光学眼镜系统实现，其特征在于，包括如下步骤：
TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；
当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。
优选地，所述预设的数据为28.5cm。
与现有技术相比，本发明所提供的基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法具有以下有益效果：
TOF传感器测量到的光学眼镜与视物之间的距离，发送至蓝牙芯片MCU进行处理，当测量到的距离低于一个数值时，警报模块发出震动和报警声，提醒使用者调整用眼距离，从而达到预防近视的作用，当然也还可以应用在其他眼睛上，比如盲人眼睛瞪。将该光学眼镜组件固定在眼镜腿上，使得普通眼镜变得更加智能化。该光学眼镜组件不仅仅功耗低，而且开发成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本发明一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件的模块示意图。
图2是本发明一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件中的蓝牙芯片MCU的电路图。
图3是本发明一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件中的电源管理芯片的电路图。
图4是本发明一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件近视预防方法的流程示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明实施例提供了一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件，如图1所示，其包括：组件本体10，所述组件本体10上设置有：
TOF传感器100，所述TOF传感器100用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
蓝牙芯片MCU200，所述蓝牙芯片MCU200将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU200发送一个震动报警信号至警报模块300；
警报模块300，当接收到震动报警信号时，所述警报模块300发出震动及报警声音提醒使用者。
TOF传感器100测量到的光学眼镜与视物之间的距离，发送至蓝牙芯片MCU200进行处理，当测量到的距离低于一个数值时，警报模块300发出震动和报警声，提醒使用者调整用眼距离，从而达到预防近视的作用。当然该光学眼镜组件还可以应用在盲人眼镜上，当遇到障碍物物时，警报模块300发出震动及报警声音提醒使用者改变走路方向。
TOF传感器100是利用激光在空中飞行的时间来计算与障碍物距 离的一种方法，从传感器发射出一束激光，碰到障碍物后反弹回来， 根据激光在空中飞行的时间测算距离的远近。因此，所述TOF传感器 100测量光学眼镜与视物之间距离的公式为：
Figure RE-GDA0003395462070000061
其中，c为光速，tp为光脉冲的持续时间，s0表示较早的快门收 集的电荷，s1表示延迟的快门收集的电荷。
激光测距是利用调制激光的某个参数对目标的距离进行准确测定。脉冲式激光测距是在工作时向目标射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出到目标的距离。
具体实施时，因为激光是属于高能光线，做到低功耗是难点。本申请围绕低功耗为中心设计了一系列精简的傍生电路并且科学的设定了蓝牙芯片MCU的采样间隔，保证了产品的低功耗。采样间隔分为两种，分别为普通工作采样模式的1秒以及低功耗工作下采样模式的10秒。进入低功耗逻辑的条件如下：A、检测到小于3CM，或大于100CM，+- 30s 进入低功耗模式，1min内没有变化，进入休眠；B、 持续时间3分钟状态未有震动，进入低功耗状态，距离检测时间改为每4秒钟检测一次；C、连震30s 无论如何进入低功耗模式。低功耗唤醒条件：数据抖动比较大，如大于5CM， or 一分钟内的抖动次数要大于3次。所述蓝牙芯片MCU的型号为Telink 8258，如图2所示，该蓝牙芯片MCU在ISM 2.4GHz频段提供先进的超低功耗并发多协议物联网解决方案，其功耗也比较低，3V供电的工作电流，SRAM唤醒睡眠模式的电流约1uA，而通过外部唤醒的睡眠模式的电流最低可达0.4uA。另外相对于国际一线原厂的价格，Telink可以在同等性能下拥有更低的成本价，使得该光学眼镜组件开发成本更低，而且芯片设计产业转移大势所趋，多重驱动使得国内低功耗蓝牙厂商实现进口替代确定性高。所述蓝牙芯片MCU电性连接有电源管理芯片，使得充电更加安全，充电效率更高，更加智能化及省电，如图3所示。
具体实施时，对于标准的蓝牙（BLE）架构来说，主要分为三个部分，即App、Host以及Conctroller，而后两者是作为BLE协议栈与App进行数据交互，其中Controller的HostController interface（HCI）部分是两者的唯一通信接口。Host可以通过HCI去操作设置Controller，将需要发送的数据通过HCI传送到Controller上然后Controller将数据交由物理层进行发送。目前在telink 8258上的slave架构可以在标准的协议栈构架上进行简化，可以使得整个系统的资源开销最小化，极大提高了设备续航能力，大幅度减低其功耗。
在接收上，Controller可以通过HCI向Host上报各种事件，在物理层上收到数据后先判断是发往Host或Link的，前者需要通过HCI交由Host后者则直接在Link layer上处理（scan以及connect）。对接收的数据，都要缓存在Controller中的link layer中以确保解密时间的充分和数据的连续性，一旦出现数据丢失或溢出，协议也会确保数据重传。如果解密错误，比如认证数据MIC错误，则会断开连接。当解密完成后，Slave端会根据解析结果调用到读写命令上进行操作。
所述蓝牙芯片MCU的master架构端，请求的数据包为16字节，每次读16字节数据并填入ota data packet中，直到填入最后的16字节数据；如果不能对齐则按照0xff补对齐，而数据的完整形式是由2字节的地址，16字节数据及根据计算出来的CRC数值组成。
本发明还提供了一种基于蓝牙通信的光学眼镜系统，其包括上述所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件；设置有APP的移动终端，所述蓝牙芯片MCU通过蓝牙将TOF测量到的距离数据发送至APP，并在APP上以数据柱状图方式显示。
TOF传感器100测量到的光学眼镜与视物之间的距离，发送至蓝牙芯片MCU200进行处理，并且通过蓝牙将这些数据在移动终端的APP上以数据柱状图等进行实时反馈。
具体实施时，所述蓝牙芯片MCU将收到的TOF数据进行分析，并且将数据及分析结果传输到移动终端的APP上，所述蓝牙芯片MCU将发送的数据分割成报头和报文主体；所述报文主体的数据结构由8个字符组成，每个字符为一个16进制数，前两位数字为TOF测量到的距离。
如图4所示，本发明还提供了一种基于蓝牙通信的近视预防方法，采用上述所述的基于蓝牙通信的光学眼镜系统实现，其包括如下步骤：
S100、TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
S200、蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；
S300、当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。
通过低功耗TOF传感器100将距离信号输送给蓝牙芯片MCU200，蓝牙芯片将数据实时发给手机app，并且对距离数据进行分析，距离小于28.5cm内置马达将震动报警。
综上所述，本发明公开了一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件、系统及近视预防方法，光学眼镜组件包括组件本体，所述组件本体上设置有：TOF传感器，所述TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；蓝牙芯片MCU，所述蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；警报模块，当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者，TOF传感器测量到的光学眼镜与视物之间的距离，发送至蓝牙芯片MCU进行处理，当测量到的距离低于一个数值时，警报模块发出震动和报警声，提醒使用者调整用眼距离，从而达到预防近视的作用，当然也还可以应用在其他眼睛上，比如盲人眼睛瞪。将该光学眼镜组件固定在眼镜腿上，可以使得普通眼镜变得更加智能化。该光学眼镜组件不仅仅功耗低，而且开发成本低。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙通信的光学眼镜组件，包括组件本体，其特征在于，所述组件本体上设置有：
TOF传感器，所述TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
蓝牙芯片MCU，所述蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；
警报模块，当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其特征在于，所述TOF传感器测量光学眼镜与视物之间距离的公式为：
Figure RE-FDA0003395462060000011
其中，c为光速，tp为光脉冲的持续时间，s0表示较早的快门收集的电荷，s1表示延迟的快门收集的电荷。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其特征在于，所述蓝牙芯片MCU的型号为Telink 8258。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其特征在于，所述蓝牙芯片MCU电性连接有电源管理芯片。
5.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其特征在于，所述蓝牙芯片MCU在普通工作情况下采样间隔为1秒，所述蓝牙芯片MCU在低功耗工作情况下采样间隔的10秒。
6.根据权利要求1所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件，其特征在于，所述蓝牙芯片MCU的master架构端，请求的数据包为16字节，每次读16字节数据并填入ota data packet中，直到填入最后的16字节数据；
如果不能对齐则按照0xff补对齐，而数据的完整形式是由2字节的地址，16字节数据及根据计算出来的CRC数值组成。
7.一种基于蓝牙通信的光学眼镜系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的基于蓝牙通信的光学眼镜组件；
设置有APP的移动终端，所述蓝牙芯片MCU通过蓝牙将TOF测量到的距离数据发送至APP，并在APP上以数据柱状图方式显示。
8.根据权利要求7所述的基于蓝牙通信的光学眼镜系统，其特征在于，所述蓝牙芯片MCU将发送的数据分割成报头和报文主体；
所述报文主体的数据结构由8个字符组成，每个字符为一个16进制数，前两位数字为TOF测量到的距离。
9.一种基于蓝牙通信的近视预防方法，采用权利要求7或8所述的基于蓝牙通信的光学眼镜系统实现，其特征在于，包括如下步骤：
TOF传感器用于测量光学眼镜与视物之间的距离，并将测量到的距离发送至蓝牙芯片MCU；
蓝牙芯片MCU将所述距离与预设的数据进行比较，当所述距离小于预设的数据时，蓝牙芯片MCU发送一个震动报警信号至警报模块；
当接收到震动报警信号时，所述警报模块发出震动及报警声音提醒使用者。
10.根据权利要求9所述的基于蓝牙通信的近视预防方法，其特征在于，所述预设的数据为28.5cm。
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