TWI642905B

TWI642905B - Self-tracking home guiding device and method

Info

Publication number: TWI642905B
Application number: TW105137455A
Authority: TW
Inventors: 林昱成; 郭翰揚
Original assignee: 逢甲大學
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-12-01
Also published as: TW201819861A

Abstract

本發明提供了一種利用全球定位系統(GPS)技術之自行循跡回家導引裝置及方法，當罹患阿茲海默症(失智症)患者或老人需要單獨出門時可穿戴本裝置，患者離開家後會記錄患者所走過路徑的定位資料，當系統自動判斷當前患者發生失智或迷路現象、由遠端監控中心啟動或患者主動啟動導引系統時，系統會根據過去所走過的定位記錄資料，進行導航回家路徑規劃，並利用一方向導引投影模組顯示方向指向前時刻所記錄之定位資料，並一步步引導失智患者沿著過去的足跡定位，使失智患者能『自行循跡』導引回安全熟識的區域或家中。此外，本發明亦可即時整合地理資訊系統(Geographic Information System，GIS)圖資，使照護人員或家人能夠即時於雲端監看到使用者的位置與狀態。

Description

自行循跡回家導引裝置及方法

本發明關於一種導引方法，特別是指一種可讓使用者在迷路或失智症病發下仍能夠搭配導引箭頭走回熟識區域的自行循跡回家導引方法。

隨著全球人口高齡化，失智症(阿茲海默症)患者也快速增加。世界衛生組織WHO於2015年3月失智症國際會議中也指出目前全球有4750萬名失智症患者，且以每年增加770萬人的速度成長，也就是每4秒鐘就有一名新罹病者。台灣失智者協會也於2014年統計指出目前台灣總失智症人口有227,137人，佔8.09%(包括極輕度失智症91,673人，佔3.26%，輕度以上失智症有135,464人，佔4.82%)，且大部份失智患者絕大數多為老人。

由於老人或失智患者當發生失智行為時都是相當突發性的，而失智症的症狀不單純只有記憶力的減退，還會影響到其他認知功能，包括有語言能力、空間感、計算力、判斷力、抽象思考能力、注意力等各方面的功能退化，同時可能出現干擾行為、個性改變、妄想或幻覺等症狀。據統計，全球因失智而走失的尋獲率約僅有51%，且失智症直接或間接利用的醫療與照護支出，耗費約六千億美元，這金額約略可排名世界第18大經濟體。

目前失智患者防範措施仍主要仰賴安養機構的照護、地方警政單位的協尋，或是透過患者身上搭載的全球定位系統(GPS)以進行遠端的被動式照護為主。

因此，如何提供一種自行循跡回家導引裝置及方法，使失智患者在發病當下仍能夠靠自己的能力搭配導引箭頭走回附近熟識區域或自己家中，避免失智患者因緊張而造成危險狀態，可省下許多不必要的人力支出是業界亟待解決的技術問題。

本發明的目的在於降低尋找迷路者、失智患者的社會成本，並有效降低患者、照護者及家庭的負擔，同時更重要是可使阿茲海默症患者達到可『自行循跡』回家之功效。

為了達到上述目的，本發明係採取以下之技術手段予以達成，其中，本發明提供一種自行循跡回家導引裝置，包括：一全球定位模組、一資料處理控制模組、一記憶體模組、一導引啟動時機判斷模組、一導引路徑規劃模組以及一導引輔助模組。該全球定位模組用以紀錄一使用者的一定位資料。該資料處理控制模組與該全球定位模組電訊連接。該記憶體模組與該資料處理控制模組電訊連接，將該定位資料依序儲存為一行走路徑。該導引啟動時機判斷模組與該資料處理控制模組電訊連接。該導引路徑規劃模組與該資料處理控制模組電訊連接，用以規劃一回家路徑，該回家路徑為該使用者過去所記錄之該定位資料依序倒回。該導引輔助模組，與該導引路徑規劃模組電訊連接，用以輔助該使用者行走該回家路徑。其中，當該導引啟動時機判斷模組判斷該使用者需要導引時，該資料處理控制模組啟動導引功能，規劃該回家路徑，並搭配該導引輔助模組導引該使用者行走該回家路徑。

此外，本發明還提供一種自行循跡回家導引方法，包括下列步驟：a提供一全球定位模組、一資料處理控制模組、一記憶體模組、一導引啟動時機判斷模組、一導引路徑規劃模組、以及一導引輔助模組。b當一使用者離開家中，紀錄該使用者的一定位資料。c將該定位資料依序儲存為一行走路徑。d判斷該使用者是否需要導引。e若該使用者需要導引，則根據該行走路徑規劃一回家路徑，其中該回家路徑為該使用者過去所記錄之該定位資料依序倒回。f利用該導引輔助模組輔助該使用者行走該回家路徑。g判斷該使用者是否順利返家。h若該使用者順利返家，則結束導引。

10‧‧‧自行循跡回家導引裝置

1‧‧‧全球定位模組

2‧‧‧資料處理控制模組

3‧‧‧記憶體模組

4‧‧‧導引啟動時機判斷模組

5‧‧‧導引路徑規劃模組

6‧‧‧導引輔助模組

61‧‧‧方向導引投影模組

62‧‧‧慣性量測模組

310、311‧‧‧點

301、302、303、304、305、306、307、308‧‧‧標籤代號

A、B、C、D、E、F、G、H‧‧‧定位點

400、401、402‧‧‧方向

403、404‧‧‧角度

110~180‧‧‧步驟

圖1為本發明較佳實施例之結構示意圖；圖2為本發明較佳實施例之方法流程圖；圖3為本發明行走路徑矩陣示意圖；圖4為本發明行走路徑矩陣局部示意圖；圖5為本發明導引方向判斷示意圖；圖6為本發明導引方向判斷流程圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解，但須注意的是，該等內容不構成本發明的限定。

請同時參閱圖1及圖2所示，其為本發明自行循跡回家導引方法較佳實施例之結構示意圖及方法流程圖。本發明提供一種自行循跡回家導引裝置及方法，包括下列步驟：

步驟110：提供一自行循跡回家導引裝置10。本發明所提供的自行循跡回家導引裝置10，包括了一全球定位模組1、一資料處理控制模組2、一記憶體模組3、一導引啟動時機判斷模組4、一導引路徑規劃模組5、以及一導引輔助模組6。該全球定位模組1(Global Positioning System,GPS)可用以紀錄一使用者的一定位資料。該資料處理控制模組2與該全球定位模組1電訊連接，用以執行周邊晶片初始化、定位資料座標轉換、資料彙整以及導引控制等功能。該記憶體模組3與該資料處理控制模組2電訊連接，將該定位資料依序儲存為一行走路徑。該導引啟動時機判斷模組4與該資料處理控制模組2電訊連接。該導引路徑規劃模組5與該資料處理控制模組2電訊連接，用以規劃一回家路徑。該導引輔助模組6與該導引路徑規劃模組5電訊連接，用以輔助該使用者行走該回家路徑。

步驟120：當一使用者離開家中，紀錄該使用者的一定位資料。該使用者可以為老人、阿茲海默症(失智症)患者等容易發生迷路或失智現象者，但不限於此，其亦可為一般的使用者(例如登山客、小孩、個人導航)。當該使用者需要單獨出門時，可將該自行循跡回家導引裝置10穿戴於該使用者身上，該全球定位模組1會記錄該使用者離開家後所走過路徑的該定位資料，其中，該全球定位模組1可於固定時間、壓力感測數據或生理資訊等進行該定位資料擷取。

步驟130：將該定位資料依序儲存為一行走路徑。該資料處理控制模組2可將該定位資料轉換為經緯度座標，並將數據依序儲存於該記憶體模組3形成一行走路徑。

步驟140：判斷該使用者是否需要導引。該導引啟動時機判斷模組4用以判斷該使用者是否需要導引，其可包括語音單元、壓力感測單元、生理資訊感測單元等單元，但不限於此，於本實施例中，該導引啟動時機判斷模組4透過下列五種方式判斷該使用者是否需要導引：

1.落日症狀：該導引啟動時機判斷模組4於指定時間(例如傍晚五點整)透過該語音單元自動發出家人聲音詢問該使用者當前是否需要回家，當該使用者說出指定或正確的語句時(例如：『回家』、『好的』等)，將會啟動本發明的自動導引功能。

2.自動判定機制(循環重覆路徑)：由於本發明自行循跡回家導引裝置10具備路徑記錄與追蹤功能，當發現該使用者不斷重複循環相同路徑時，系統將會透過該語音單元詢問該使用者是否需要啟動，其亦可透過遠端監控中心或家屬遠端啟動導引功能。

3.自動判定機制(生理訊號資訊)：當迷路或失智行為發生時，該使用者可能會發生緊張、焦慮，而導致生理訊號變化，因此可透過壓力感測單元、生理資訊感測單元量測生理訊號，以作為導引功能啟動之依據。

4.事前定義(方圓距離)：針對具有重度失智症狀的使用者，家人可設定以家為中心，固定的方圓範圍，當該使用者離開方圓範圍會主動啟動導引功能。

5.自行啟動：針對一般的使用者，可透過語音或智慧型手機等系統啟動該導引功能。

步驟150：若該使用者需要導引，則根據該行走路徑規劃一回家路徑，若該使用者不需要導引，則重複執行該步驟120。如果判定該使用者仍然具有行為能力，則不啟動導引機制，但該自行循跡回家導引裝置10仍會持續追蹤並記錄該使用者的移動路徑。當確認該使用者需要導引，系統會根據當前定位資料、初始定位資料(安全、熟識區域或患者家)與過去所記錄下之患者走過的路徑定位資料，規劃該回家路徑，其中，該回家路徑為該使用者過去所記錄之該定位資料依序倒回。此外，亦可透過Google Maps應用程式介面(API)、百度地圖應用程式介面(API)等最佳化路徑規劃出的定位資料進行導航功能。

請更加參閱圖3及圖4所示，儲存於該記憶體模組3內的行走路徑可為如圖3所示的矩陣格式，該矩陣實為表示部分區域地圖之經緯度所建構出來的，其中點310與點311代表欲定義地圖大小之定位位置(經緯度)，每個格子的大小可決定地圖大小與地位精度。該記憶體模組3給與所記錄的定位經緯度資料點給與每一個定位點(A~H)標籤代號(301~308)，代表經過這些定位點的時間優先順序，如此一來不僅路徑不會重複被記錄且覆蓋，且當啟動導引時能依時間順序方便我們使用利用正確的原路線導引使用者回到安全區域或自己家中。當導引模式啟動時，該導引路徑規劃模組5會根據當前使用者的定位資訊，取出相對應的資料做交叉比對，規劃出正確的方向，以圖4為例，當使用者當前處於定位點G(標籤代號307)的位置，該導引路徑規劃模組5會透過該記憶體模組3針對該定位點G周邊八格進行資料比對(周邊格數取決於每格子定位精度，亦可自行定義，不以此為限)。若周邊比對資料中有出現標籤代號數字小於307位置之數字，即可代表使用者過去所走過的路徑(前時刻被記憶下的定位點F位置，標籤代號306)，並依序規劃該回家路徑至定位點A。

步驟160：利用該導引輔助模組6輔助該使用者行走該回家路徑。該導引輔助模組6可包括：一方向導引投影模組61以及一慣性量測模組62。該方向導引投影模組61可利用微型投影機、LED點陣式顯示螢幕等具方向、符號或圖案顯示之方式，投射或顯示導引方向供該使用者依循。以及該慣性量測模組62可包括電子羅盤、三軸陀螺儀等量測單元辨識該使用者的正向行走方向，使該使用者能直觀式的依循所顯示的方向、符號或圖案自行回到熟識區域或家中。

當了解該使用者前一時刻的位置後，即可透過該導引輔助模組6指引使用者從定位點G往定位點F位置前進，依序進行則最終回到定位點A(標籤代號301)位置(初始出發位置，可定義為安全區域、使用者的家、警察局等等，不以此為限)。其中，由於需考慮當前使用者頭部所面對的方向，進而使投影模組投影出正確的方向，因此需要結合電子羅盤或三軸加速規、陀螺儀等量測單元以估算當前患者所朝向的方向，並根據患者當前面對的方向提供正確的投影方向指引。

以圖5為例，由前述導引路徑規劃模組5所估算出來的方向為以地圖本身所定義經緯度位置所估算的方向401，其中該方向401實為以地圖正北方向400為0角度且逆時針為正方向時所計算出來的角度404。利用該慣性量測模組62可估測使用者當前所面對的方向402，再透過電子羅盤可知道當前使用者與正北極方向的差異角度403，因此其投影設備欲投影的方向401相對於使用者當前姿態方向402，其要投影方向的角度實為角度404與角度403的加總。因此可利用電子羅盤估測出正北極方向以作為參考磁場，進而修正實際欲投影的導引方向，關於導引方向修正演算流程可由如圖6所示。計算出正確的導引方向後，可透過該方向導引投影模組61投射導引方向供該使用者依循。依過去所走過的路徑進行導引，協助該使用者『自行』回家。

步驟170：判斷該使用者是否順利返家。

步驟180：若該使用者順利返家，則結束導引，若該使用者尚未順利返家，則重複執行該步驟160。若該使用者尚未順利返家，則持續記錄使用者的位置，並進行運算以及顯示導引。若該使用者已回到家中，則結束導引，繼續判定使用者是否離開家中。

在本發明一實施例中，該自行循跡回家導引裝置10可即時整合地理資訊系統(Geographic Information System，GIS)圖資，使照護人員或家人能夠即時於雲端監看到使用者當前的位置與狀態以及過去使用者所行走過的足跡。

透過上述裝置及方法，本發明所提供的自行循跡回家導引裝置，不僅可有效降低尋找失智患者的社會成本，並有效降低患者、照護者及家庭的負擔，同時更重要是可使阿茲海默症患者達到可『自行循跡』回家之功效，相當具有前瞻性與創意性。此外本發明創意亦可應用在登山客、騎士、孩童或寵物追蹤系統等，亦可解決區域面積過大及人力消耗之問題。

經過上述的詳細說明，已充分顯示本發明具有實施的進步性，且為前所未見的新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。惟以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，當不能用以限定本發明實施的範圍，亦即依本發明專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims

一種自行循跡回家導引裝置，包括：一全球定位模組，用以紀錄一使用者的一定位資料；一資料處理控制模組，與該全球定位模組電訊連接；一記憶體模組，與該資料處理控制模組電訊連接，將該定位資料依序儲存為一行走路徑；一導引啟動時機判斷模組，與該資料處理控制模組電訊連接，用以判斷該使用者是否需要導引，其判斷依據包括時間因素、語音判斷、重複循環相同路徑、生理訊號變化、方圓範圍以及主動啟動；一導引路徑規劃模組，與該資料處理控制模組電訊連接，用以規劃一回家路徑，該回家路徑為該使用者過去所記錄之該定位資料依序倒回；以及一導引輔助模組，與該導引路徑規劃模組電訊連接，用以輔助該使用者行走該回家路徑，該導引輔助模組包括：一方向導引投影模組，用以投射或顯示導引方向供該使用者依循；一慣性量測模組，與該方向導引投影模組電訊連接，用以辨識該使用者的行走方向；其中，當該導引啟動時機判斷模組判斷該使用者需要導引時，該資料處理控制模組啟動導引功能，規劃該回家路徑，並搭配該導引輔助模組導引該使用者行走該回家路徑。
如申請專利範圍第1項所述之自行循跡回家導引裝置，其中，該導引啟動時機判斷模組包括一語音單元、一壓力感測單元以及一生理資訊感測單元，該語音單元用以發出及接收語音信息，該壓力感測單元以及該生理資訊感測單元用以量測該使用者的生理訊號。
一種自行循跡回家導引方法，包括下列步驟：a提供一全球定位模組、一資料處理控制模組、一記憶體模組、一導引啟動時機判斷模組、一導引路徑規劃模組、以及一導引輔助模組，該導引輔助模組包括一方向導引投影模組，用以投射導引方向供該使用者依循；以及一慣性量測模組，與該方向導引投影模組電訊連接，用以辨識該使用者的行走方向；b當一使用者離開家中，紀錄該使用者的一定位資料；c將該定位資料依序儲存為一行走路徑；d判斷該使用者是否需要導引，其判斷依據包括時間因素、語音判斷、重複循環相同路徑、生理訊號變化、方圓範圍以及主動啟動；e若該使用者需要導引，則根據該行走路徑規劃一回家路徑，其中該回家路徑為該使用者過去所記錄之該定位資料依序倒回；f利用該導引輔助模組輔助該使用者行走該回家路徑；g判斷該使用者是否順利返家；h若該使用者順利返家，則結束導引。
如申請專利範圍第4項所述之自行循跡回家導引方法，其中，該步驟e更包括：若該使用者不需要導引，則重複執行該步驟b。
如申請專利範圍第4項所述之自行循跡回家導引方法，其中，該步驟h更包括：若該使用者尚未順利返家，則重複執行該步驟f。
如申請專利範圍第4項所述之自行循跡回家導引方法，其中，該全球定位模組用以紀錄該使用者的該定位資料，該資料處理控制模組與該全球定位模組電訊連接，該記憶體模組與該資料處理控制模組電訊連接，將該定位資料依序儲存為該行走路徑，該導引啟動時機判斷模組與該資料處理控制模組電訊連接，該導引路徑規劃模組與該資料處理控制模組電訊連接，用以規劃該回家路徑，該導引輔助模組與該導引路徑規劃模組電訊連接，用以輔助該使用者行走該回家路徑。
如申請專利範圍第4項所述之自行循跡回家導引方法，其中，該自行循跡回家導引裝置可即時整合地理資訊系統圖資，使照護人員或家人能夠即時於雲端監看到該使用者的位置與狀態。