本發明涉及盲人輔助工具技術領域，具體涉及一種基于m2m(機器-機器交互)技術的智能導盲系統及方法。
背景技術：
盲人是一個特殊的社會群體，日常出行、自主出行是他們面臨的最大困擾。傳統的盲人出行是通過手杖和道路上鋪設的盲道等輔助手段進行，但是由于占用盲道及盲道鋪設不合理等原因，雖然政府投入了大量的財力和物力，仍然不能很好地解決盲人出行的實際問題，在遠處有障礙物靠近盲人時，因其無法主動感知，存大較大的危險。
現有的盲道僅對盲人提供有限的幫助，但給其他路人帶來負面影響。盲道一般在人行道的中間位置，由于盲道凹凸不平，對使用輪椅的人、老人、兒童和嬰兒推車的出行有不良影響。另外，要真正達到有效幫助盲人的目的，要求盲道全路段沒有中斷，但目前盲道中斷情況很難避免，特別是過馬路時人行道上沒有盲道。目前的盲道施工較麻煩，一般采用嵌入現有地磚的方式，通常采用直角拐彎來繞開障礙，有的地方鋪設成鋸齒形，給盲人出行帶來極大的不便，不利于盲道的修繕維護。
即使是完整的盲道，給盲人提供的道路信息也十分單一。隨著計算機、電子信息技術的發展，智能穿戴設備等工具的出現，為盲人的便利、安全的出行提供了很好的工具。目前的這些設備可以通過測距探路、gps導航、語音提示等設計為盲人提供了導航定位的功能，但是存在價格昂貴、定位精度差，而且不方便盲人的求助，盲人的出現安全和便利性仍然存在隱患。
因此導盲杖就應運而生，但是目前的導盲杖存在較大的缺陷。
公開號為203777272u的實用新型公開一種智能導盲杖，該導盲杖在普通導盲杖上，裝配了超聲波探測系統和gps導航系統以及sim卡，通過聲波探測系統來實現障礙物探測提醒；通過裝配的gps導航系統，可以規劃路徑，也可以根據常用軌跡進行導航；通過裝配的sim卡實現gsm網絡連通，方便救助和遠程定位；也可以通過gsm網絡將特定的路徑發送到導航系統，gps導航系統按照指令指揮路徑，提高盲人出行安全。但是該實用新型無法對一些特殊的環境進行監測警報，功能較弱。
公開號為204890518u的實用新型公開一種新型導盲杖，涉及一種導盲杖。由超聲波探頭、語音報警器、紅外線收發模塊、拐杖體和控制電路組成，所述的拐杖體為空腔式管狀結構，為三段式結構，包括上部拐杖體（1）、中部支撐體（2）和下部支撐體（3），三者之間通過螺紋連接。控制電路分別與超聲波探頭、語音報警器、紅外收發模塊、電源模塊、電源開關、求助按鈕和跟蹤定位器相連接。本實用新型所提供的新型導盲杖，具有功能全面、設計人性化、智能化、能夠最大限度保證盲人獨立、安全出行的積極效果。但是該實用新型不能預判盲人的位置，無法給于危險提示，功能較弱。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明提供一種基于m2m技術的智能導盲系統及方法，通過m2m技術的引入，充分利用了移動終端強大的信息處理和網絡通信能力，在具備強大的導盲功能和人機效能的同時極大簡化了導盲杖硬件設計，大幅降低了系統成本。
為解決上述技術問題，本發明提供一種基于m2m技術的智能導盲系統，包括導盲杖本體，所述導盲杖本體設置報警模塊、微控制器模塊、通信模塊和超聲波探測模塊，所述微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端連接，所述第一移動終端與第二移動終端通信連接。
進一步的，所述第一移動終端和第二移動終端采用手機或平板電腦。
進一步的，所述報警模塊包括設置在所述導盲杖本體上的蜂鳴器和振動器。
進一步的，所述超聲波探測模塊采用超聲波傳感器。
一種基于上述智能導盲系統的導盲方法，包括如下步驟：
a、導盲杖本體上的各個模塊上電，微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接；
b、導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔探測與前方障礙物的距離，當導盲杖本體與前方障礙物小于1.8m時通過蜂鳴器發聲以及振動器震動對使用者進行提醒；
c、導盲杖本體上設置對微控制器模塊進行控制的導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵，導航按鍵能夠對目的地進行導航，通話按鍵能夠讓第一移動終端和第二移動終端進行通話，播報按鍵能夠對當前的位置進行播報。
進一步的，在步驟a）中微控制器模塊與第一移動終端的連接方式為兩種：第一種為微控制器模塊自建wi-fi網絡熱點作為server端，第一移動終端加入熱點作為client端；第二種為第一移動終端自建wi-fi網絡熱點作為server端，微控制器模塊加入熱點作為client端。
進一步的，在步驟a）中微控制器模塊與第一移動終端連接成功之后第一移動終端發聲提示連接成功。
進一步的，在步驟b）中固定時間間隔小于200ms。
進一步的，在步驟b）中第一移動終端接收微控制器模塊發來的報警信號，并持續對使用者提醒導盲杖本體與障礙物的距離，且蜂鳴器和振動器繼續進行報警。
進一步的，在步驟c）中當按下播報按鍵后，微控制器模塊會向第一移動終端發送位置播報m2m指令，第一移動終端接收到指令后，利用基站和gps復合定位方法計算出在電子地圖中的詳細位置坐標并語音播報。
進一步的，在步驟c)中當按下導航按鍵后，微控制器模塊向第一移動終端發送啟動導航的m2m指令，第一移動終端接收到后播放請求語音輸入目的地的語音提示，并等待目的地語音輸入，待目的地語音輸入成功后，播放輸入的目的地語音并請求輸入者確認，待確認成功后即開始進入語音導航狀態，否則要求重新輸入或取消。
進一步的，在步驟c)中當按下通話按鍵后，導盲杖即將撥打預置電話的m2m指令發送給第一移動終端，第一移動終端接收到后撥打事先預置的電話號碼。
進一步的，第一移動終端根據當前所處坐標和電子地圖判斷是否正處于危險區域，并播放相應的語音報警，危險區域包括機動車道、高差大區域，高差大區域包括階梯、橋、堤。
本發明提供了一種基于m2m技術的智能導盲系統，導盲杖本體設置報警模塊、微控制器模塊、通信模塊和超聲波探測模塊，超聲波探測模塊可以采用超聲波傳感器設置在導盲杖的前端，對導盲杖前方的障礙物進行監測，微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端連接，第一移動終端與第二移動終端通信連接，第一移動終端和第二移動終端優先采用手機，盲人隨身攜帶手機，導盲杖在外面使用時提示音可能會聽不清，而第一移動終端采用手機，通過耳機將導盲杖監測到的各種報警信息清晰的傳入盲人的耳朵里，使用更加方便。第一移動終端與第二移動終端連接，可以讓盲人與家人進行聯系，更重要的是盲人在外的各種信息可以通過第二移動終端讓家人知道，使用更加放心。導盲杖的導航定位通過第一移動終端內置的導航機構聯系最終確保位置的準確性。微控制器模塊采用單片機，單片機是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器cpu、隨機存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統、定時器/計數器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，其結構小巧適合設置在導盲杖本體上。單片機可以采用esp8266單片機，這樣不再需要額外設置第一通信模塊，該單片機內部集成有wi-fi通信功能，可以與第一移動終端實現通訊。
導盲杖各個模塊上電，開始工作。實現基本的障礙物監測功能，然后微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接，使得導盲杖的各個信息可以通過第一移動終端與盲人進行交互。
導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔小于200ms的周期對前方監測障礙物，并通過蜂鳴器和振動器對盲人進行提醒。
導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵與微控制器模塊連接，可以對實現更多的功能，幫助盲人進行語音導航，實現快速撥打電話以及幫助盲人知道當前的位置。
本發明通過m2m技術的引入，充分利用了移動終端強大的信息處理和網絡通信能力，在具備強大的導盲功能和人機效能的同時極大簡化了導盲杖硬件設計，大幅降低了系統成本，具有較高的推廣應用價值。
附圖說明
圖1為本發明基于m2m技術的智能導盲系統的系統結構圖。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
實施例一，如圖1所示，本發明提供了一種基于m2m技術的智能導盲系統，包括導盲杖本體，所述導盲杖本體設置報警模塊、微控制器模塊5、通信模塊4和超聲波探測模塊8，所述微控制器模塊5通過通信模塊4與第一移動終端3連接，所述第一移動終端3與第二移動終端通信1連接。
所述第一移動終端3和第二移動終端1采用手機或平板電腦。
所述報警模塊包括設置在所述導盲杖本體上的蜂鳴器6和振動器7。
所述超聲波探測模塊8采用超聲波傳感器。
導盲杖本體設置報警模塊、微控制器模塊、通信模塊和超聲波探測模塊，超聲波探測模塊可以采用超聲波傳感器設置在導盲杖的前端，對導盲杖前方的障礙物進行監測，微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端連接，第一移動終端與第二移動終端通信連接，第一移動終端和第二移動終端優先采用手機，盲人隨身攜帶手機，導盲杖在外面使用時提示音可能會聽不清，而第一移動終端采用手機，通過耳機將導盲杖監測到的各種報警信息清晰的傳入盲人的耳朵里，使用更加方便。第一移動終端與第二移動終端連接，可以讓盲人與家人進行聯系，更重要的是盲人在外的各種信息可以通過第二移動終端讓家人知道，使用更加放心。導盲杖的導航定位通過第一移動終端內置的導航機構聯系最終確保位置的準確性。微控制器模塊采用單片機，單片機是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器cpu、隨機存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統、定時器/計數器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，其結構小巧適合設置在導盲杖本體上。
實施例二
本發明還提供了一種基于上述智能導盲系統的導盲方法，包括如下步驟：
a、導盲杖本體上的各個模塊上電，微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接；
b、導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔探測與前方障礙物的距離，當導盲杖本體與前方障礙物小于1.8m時通過蜂鳴器發聲以及振動器震動對使用者進行提醒；
c、導盲杖本體上設置對微控制器模塊進行控制的導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵，導航按鍵能夠對目的地進行導航，通話按鍵能夠讓第一移動終端和第二移動終端進行通話，播報按鍵能夠對當前的位置進行播報。
導盲杖各個模塊上電，開始工作。實現基本的障礙物監測功能，然后微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接，使得導盲杖的各個信息可以通過第一移動終端與盲人進行交互。
導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔小于200ms的周期對前方監測障礙物，并通過蜂鳴器和振動器對盲人進行提醒。
導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵可以對實現更多的功能，幫助盲人進行語音導航，實現快速撥打電話以及幫助盲人知道當前的位置。
在步驟a）中微控制器模塊與第一移動終端的連接方式為微控制器模塊自建wi-fi網絡熱點作為server端，第一移動終端加入熱點作為client端；
在步驟a）中微控制器模塊與第一移動終端連接成功之后第一移動終端發聲提示連接成功。通過發生提示盲人第一移動終端和微控制器模塊連接成功，避免無操作以及未連接成功而盲人進行使用導致出現事故。
在步驟b）中固定時間間隔小于200ms，較高的掃描頻率可以保證對障礙物監測的精準性以及及時性。
在步驟b）中第一移動終端接收微控制器模塊發來的報警信號，并持續對使用者提醒導盲杖本體與障礙物的距離，且蜂鳴器和振動器繼續進行報警。在發現障礙物后，通過報警模塊以及第一移動終端的持續語音提醒，可以使得盲人更清楚的知道障礙物與自己的時時距離，更加方便。
在步驟c）中當按下播報按鍵后，微控制器模塊會向第一移動終端發送位置播報m2m指令，第一移動終端接收到指令后，利用基站和gps復合定位方法計算出在電子地圖中的詳細位置坐標并語音播報。第一移動終端將導盲杖上的定位機構移除，減輕了導盲杖的重量，并通過導盲杖與第一移動終端的機-機交互，實現導航定位的功能。播報按鍵與微控制器模塊連接，可以對盲人所處的位置進行語音提示。
在步驟c)中當按下導航按鍵后，微控制器模塊向第一移動終端發送啟動導航的m2m指令，第一移動終端接收到后播放請求語音輸入目的地的語音提示，并等待目的地語音輸入，待目的地語音輸入成功后，播放輸入的目的地語音并請求輸入者確認，待確認成功后即開始進入語音導航狀態，否則要求重新輸入或取消。
在步驟c)中當按下通話按鍵后，導盲杖即將撥打預置電話的m2m指令發送給第一移動終端，第一移動終端接收到后撥打事先預置的電話號碼。
第一移動終端根據當前所處坐標和電子地圖判斷是否正處于危險區域，并播放相應的語音報警，危險區域包括機動車道、高差大區域，高差大區域包括階梯、橋、堤。通過對危險區域報警，可以避免盲人在危險情況下不自知而發生事故，大大提高了盲人出行的安全性。
實施例三
本發明還提供了一種基于上述智能導盲系統的導盲方法，包括如下步驟：
a、導盲杖本體上的各個模塊上電，微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接；
b、導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔探測與前方障礙物的距離，當導盲杖本體與前方障礙物小于1.8m時通過蜂鳴器發聲以及振動器震動對使用者進行提醒；
c、導盲杖本體上設置對微控制器模塊進行控制的導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵，導航按鍵能夠對目的地進行導航，通話按鍵能夠讓第一移動終端和第二移動終端進行通話，播報按鍵能夠對當前的位置進行播報。
導盲杖各個模塊上電，開始工作。實現基本的障礙物監測功能，然后微控制器模塊通過通信模塊與第一移動終端進行信號連接，使得導盲杖的各個信息可以通過第一移動終端與盲人進行交互。
導盲杖本體上的超聲波探測模塊以固定時間間隔小于200ms的周期對前方監測障礙物，并通過蜂鳴器和振動器對盲人進行提醒。
導航按鍵、通話按鍵和播報按鍵可以對實現更多的功能，幫助盲人進行語音導航，實現快速撥打電話以及幫助盲人知道當前的位置。
在步驟a）中微控制器模塊與第一移動終端的連接方式為第一移動終端自建wi-fi網絡熱點作為server端，微控制器模塊加入熱點作為client端。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。