CN212067146U - 一种智能导盲装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能导盲装置，属于导航技术领域，该智能导盲装置主要包括毫米波射频处理模块、中央处理单元、运动姿态检测模块、振动马达、语音模块、4G通信模块、功能按键及电源模块。本智能导盲装置通过毫米波探测盲人使用者与周围障碍物的距离、速度、角度、运动方向等信息，与盲人自身运动信息结合并经过中央处理单元进行智能处理，通过语音、振动、声响等形式提示盲人使用者。使其对障碍物进行预判并主动避让，从而保证自身安全。

Description

一种智能导盲装置

技术领域

本实用新型涉及导航技术领域，特别是一种智能导盲装置。

背景技术

为了方便盲人的安全出行，除了传统的手杖和导盲犬，目前比较常见的导盲系统还有红外线导盲系统、GPS导盲系统、超声波导盲系统等。红外线导盲系统利用红外反射来检测障碍物距离，红外线传播速度是光速，测量速度很快，但是红外线很容易受到阳光和其它较强光源的干扰，抗干扰性比较差，户外使用体验很差。GPS导盲系统主要是用于盲人的位置定位，方便盲人在迷路或去往陌生地方时导航之用。

超声波导盲系统根据超声波的反射回波来检测障碍物的距离，由于声波在空气中传播速度只有约340m/s，对于快速行驶的车辆，超声波检测的误差会很大，而且超声波传播过程中衰减较大，其检测的距离一般也就在5米以内，对远处快速移动的物体无法探测和预报。而且空气的温度对声波的传播速度影响很大，因此基于超声波检测技术的导盲系统都要进行温度补偿，以减小声波传播速度随温度变化带来的误差。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种智能导盲装置，增大障碍物的探测距离，减少快速移动障碍物探测的误差，降低环境干扰。

为了实现上述目的，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种智能导盲装置，其特征在于，所述智能导盲装置包括：

毫米波射频处理模块，其向外发射脉冲电磁波，所述脉冲电磁波遇到外界障碍物后被所述障碍物反射，所述毫米波射频处理模块接收反射脉冲电磁波并生成反射信号；

中央处理单元，其接收并处理所述毫米波射频处理模块发送的所述反射信号，生成所述障碍物与智能导盲装置使用者之间的相对距离信息、相对速度信息、角度信息及运动方向信息，以及所述智能导盲装置的使用者需要的路况信息和导航信息；

语音模块，其将所述路况信息和导航信息播报给所述使用者；

运动姿态检测模块，其将所述使用者行走时的加速度信息、角速度信息、磁场环境信息及经纬度信息传输至所述中央处理单元；

所述中央处理单元生成所述使用者的行进路线信息及所述使用者的位置信息，所述行进路线信息由所述语音模块播报给所述使用者，

4G通信模块，其接收所述使用者的位置信息并将所述使用者的位置信息传输至云服务器；

电源模块，其为所述智能导盲装置提供电源；

功能按键，其采用不同的按键分别控制所述中央处理单元的工作模式和所述电源模块的供电状态；

振动马达，其由所述中央处理单元控制并用于提示所述使用者避让所述障碍物。

优选的，所述毫米波射频处理模块包括：

合成器，其生成一个线性调频脉冲信号；

发射天线，其接收并发射所述线性调频脉冲信号；

接收天线，其接收所述障碍物对所述线性调频脉冲信号反射生成的反射线性调频脉冲信号；

混频器，其将所述线性调频脉冲信号和所述反射线性调频脉冲信号合并生产一个中频信号；

低通滤波器，其过滤所述中频信号中的高频噪声；

数模转换器，其将滤掉所述高频信号的所述中频信号转换成数字信号。

优选的，所述中央处理单元包括CPU、内存和Flash存储器。

优选的，所述运动姿态检测模块包括九轴姿态传感器和GPS模块。

优选的，所述语音模块包括语音合成器，音频编解码器，扬声器、内置麦克风和对外音频接口。

优选的，所述4G通信模块内置SIM卡槽。

优选的，所述功能按键包括电源开关、语音模式按键和救助按键。

优选的，所述电源模块包括电源管理模块、锂电池充电模块和锂电池，所述电源管理模块调控所述导盲装置中各个模块的电源，所述锂电池通过所述锂电池充电模块充电。

本实用新型的有益效果是：应用本实用新型后，增大了障碍物探测的范围，及时探测到远距离的障碍物，降低外界环境的干扰；本实用新型可同时探测和追踪多个障碍物，将这些信息与使用者自身的运动信息及位置信息结合后可为使用者规划安全的行进路线；在紧急情况下，本实用新型还可通过电话或后台系统发出求救信息。

附图说明

图1是本实用新型一种智能导盲装置的结构示意图；

图2是本实用新型毫米波射频处理模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

图1所示是一种智能导盲装置的结构。该智能导盲装置包括毫米波射频处理模块、中央处理单元、运动姿态检测模块、振动马达、语音模块、4G通信模块、功能按键及电源模块。

中央处理单元包括CPU、内存和Flash存储器组成，用以构建可以运行雷达算法，智能决策算法以及各个功能模块控制逻辑的系统环境。其与毫米波射频处理模块、运动姿态检测模块、振动马达、语音模块、4G通信模块及功能按键之间电连接，语音模块与4G通信模块之间电连接。

毫米波射频处理模块(见图2)包括合成器、混频器、低通滤波器、数模转换器、发射天线及接收天线。合成器生成一个线性调频脉冲信号并将其由发射天线发射。障碍物对线性调频脉冲信号的反射生成一个反射线性调频脉冲信号。反射线性调频脉冲信号由接收天线捕捉并传输至混频器，混频器将线性调频脉冲信号和反射线性调频脉冲信号合并生产一个中频信号。此中频信号经过低通滤波器过滤掉高频噪声，然后经过数模转换器转换成数字信号，再传入中央处理单元。

毫米波射频处理模块连续发射和接收线性调频信号，对智能导盲装置使用者周边的障碍物相对于使用者的距离、角度和移动速度进行探测，然后将探测的信号传输入中央处理单元。中央处理单元根据这些信号通过雷达算法计算出障碍物目标物体与使用者之间的相对距离、速度和角度等信息。这些基本信息再经过智能决策算法的分类识别和目标追踪，最终给使用者提供其所需的路况信息或导航信息。

运动姿态检测模块包括九轴姿态传感器和GPS模块。九轴姿态传感器将导盲装置使用者的运动姿态相关信号(比如加速度信号、角速度信号)传输给中央处理单元。GPS模块将导盲装置使用者的经纬度信号传输给中央处理单元。中央处理单元将这些信号经过运算处理转换成导盲装置使用者的运动姿态信息和位置信息。这些信息通过4G通信模块发送出去。导盲装置使用者的家人可以接收到这些信息，及时了解导盲装置使用者的位置及其行进的信息。中央处理单元将导盲装置使用者的运动姿态相关信号(比如加速度信号、角速度信号)和障碍物的相关信号(障碍物相对于使用者的距离、角度和移动速度)结合可以运算出最佳的行进路线，通过语音播报的方式提示导盲装置使用者。

4G通信模块，内置一SIM卡槽，装入SIM卡后可将导盲装置使用者的位置信息通过网络定时发送到云服务器端，这样其家人可以通过手机APP来查看使用者的当前位置。另外，在紧急情况下，通过4G模块可以拨打提前在导盲装置中设定的家人联系电话。同样的，家人也可拨打此4G模块内置的SIM卡号码来与使用者进行通话，通话的声音可通过语音模块中的麦克风和扬声器传送，也可通过外接耳机传送。

语音模块包括语音合成器，音频编解码器，扬声器、内置麦克风和对外3.5mm音频接口，可以外接耳机，不连接耳机时则通过扬声器外放声音。本实用新型的声音提示共有三种模式，均由语音模块产生并传送给导盲装置使用者。

第一种模式是路况模式，即正常人声语音播报当前路况，由使用者自行判断如何行进。

第二种模式是导航模式，即正常人声语音播报提示使用者最佳的行进方式。

第三种模式是雷达模式，即用不同频率的滴滴声来提示使用者距离自己最近的障碍物，滴滴声越急促说明障碍物越近，越缓慢说明障碍物越远。

以上三种模式可由导盲装置使用者根据情况自行设定。语音模块由中央处理单元控制，播报内容和提示信息均由中央处理单元通过智能算法计算得出。

语音模块还具有导盲装置在接打电话时的语音录放功能。

功能按键包括一个语音模式按键、一个救助按键和一个电源开关按键。导盲装置使用者通过选择不同的按键调控中央处理单元的相应的工作模式(比如与三种语音模式相对应的工作模式)。语音模式按键用来切换三种语音提示模式；救助按键用来拨打装置内已设定的紧急联系人电话，在紧急联系电话没有接通的情况下会向后台系统发出求救信息，包括导盲装置使用者的身份信息、当前位置信息和系统内置SIM卡的电话号码等；电源开关按键与电源模块中的电源管理模块电连接，其通过该电源管理模块控制电源模块中的锂电池对整个导盲装置的供电状态，从而控制整个导盲装置的供电状态(开机或关机)。

电源模块主要包括电源管理模块、锂电池充电模块和锂电池。电源管理模块用来产生和关闭本导盲系统中各个模块所需的不同电源，其通过电源开关按键实现整个导盲装置的供电。锂电池充电模块用来给锂电池充电，使用5V电源适配器，通过USB接口即可对锂电池进行充电。锂电池为整个导盲装置提供电能。

振动马达由中央处理单元控制，其通过振动方式来提示导盲装置使用者在很近距离内存在障碍物，具体提示距离可以由导盲装置使用者自行设定。

本实用新型的应用，增大了障碍物探测的范围，及时探测到远距离的障碍物，降低外界环境的干扰；本实用新型可同时探测和追踪多个障碍物，将这些信息与使用者自身的运动信息及位置信息结合后可为使用者规划安全的行进路线；在紧急情况下，本实用新型还可通过电话或后台系统发出求救信息。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能导盲装置，其特征在于，所述智能导盲装置包括：

毫米波射频处理模块，其向外发射脉冲电磁波，所述脉冲电磁波遇到外界障碍物后被所述障碍物反射，所述毫米波射频处理模块接收反射脉冲电磁波并生成反射信号；

中央处理单元，其接收并处理所述毫米波射频处理模块发送的所述反射信号，生成所述障碍物与智能导盲装置使用者之间的相对距离信息、相对速度信息、角度信息及运动方向信息，以及所述智能导盲装置的使用者需要的路况信息和导航信息；

语音模块，其将所述路况信息和导航信息播报给所述使用者；

运动姿态检测模块，其将所述使用者行走时的加速度信息、角速度信息、磁场环境信息及经纬度信息传输至所述中央处理单元；

所述中央处理单元生成所述使用者的行进路线信息及所述使用者的位置信息，所述行进路线信息由所述语音模块播报给所述使用者，

4G通信模块，其接收所述使用者的位置信息并将所述使用者的位置信息传输至云服务器；

电源模块，其为所述智能导盲装置提供电源；

功能按键，其采用不同的按键分别控制所述中央处理单元的工作模式和所述电源模块的供电状态；

振动马达，其由所述中央处理单元控制并用于提示所述使用者避让所述障碍物。

2.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述毫米波射频处理模块包括：

合成器，其生成一个线性调频脉冲信号；

发射天线，其接收并发射所述线性调频脉冲信号；

接收天线，其接收所述障碍物对所述线性调频脉冲信号反射生成的反射线性调频脉冲信号；

混频器，其将所述线性调频脉冲信号和所述反射线性调频脉冲信号合并生产一个中频信号；

低通滤波器，其过滤所述中频信号中的高频噪声；

数模转换器，其将滤掉所述高频噪声的所述中频信号转换成数字信号。

3.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述中央处理单元包括CPU、内存和Flash存储器。

4.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述运动姿态检测模块包括九轴姿态传感器和GPS模块。

5.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述语音模块包括语音合成器，音频编解码器，扬声器、内置麦克风和对外音频接口。

6.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述4G通信模块内置SIM卡槽。

7.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述功能按键包括电源开关、语音模式按键和救助按键。

8.如权利要求1所述的智能导盲装置，其特征在于所述电源模块包括电源管理模块、锂电池充电模块和锂电池，所述电源管理模块调控所述导盲装置中各个模块的电源，所述锂电池通过所述锂电池充电模块充电。

Images