一種用于避障的智能導引系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種導引系統，特別是一種用于避障的智能導引系統。
【背景技術】
[0002]在傳統導盲杖上安裝多種傳感器輔助視覺障礙者行走。現有的很多研究和實現的系統專注于解決導航、尋路等，但是很少有采用多種傳感器綜合而成的系統幫助視力受損的人在室內外空間導航，輔助視覺障礙者自由行走。
[0003]現有的導盲杖包括:手杖和衛星定位組件，衛星定位組件內嵌于手杖內部，其中衛星定位組件接收衛星信號實現視覺障礙者的定位。但現有的導盲杖在出行過程中無法進行障礙物探測及提醒、穿行馬路過程中無輔助、無行走路線規劃與導航及緊急狀態下求助功能不完善。
【發明內容】
[0004]本發明目的在于提供一種用于避障的智能導引系統，解決人員外出行動時障礙物探測及提醒、穿行馬路輔助、行走路線規劃與導航、緊急求助的問題。
[0005]一種用于避障的智能導引系統，包括:智能手杖、語音交互耳機和監控應用模塊；其中智能手杖包括:手杖立柱、手杖橫柄、血氧傳感器、心率傳感器、體溫傳感器、溫濕度傳感器、攝像頭、三軸陀螺、三軸加速度傳感器、激光測距組件、超聲波探測組件、震動器、氣壓傳感器、衛星組件、藍牙組件、4G組件、聲光報警器、圖像處理電路、電量指示燈、照明燈、開關機按鈕、報警按鈕、照明按鈕、核心處理電路和智能手杖電池；語音交互耳機包括:藍牙電路、語音電路、耳機電池、開關鍵、電量顯示及數據處理電路、FM短波中波收音電路和MP4電路。
[0006]智能手杖和語音交互耳機雙向連接，語音交互耳機和監控應用模塊雙向連接。監控應用模塊運行在智能手機或者電腦上，通過與智能手杖之間的數據交互實現對智能手杖使用者狀態的監控和對智能手杖遠程控制。
[0007]智能手杖中，攝像頭的數據及供電接口與圖像處理電路的數據接口及對外供電接口雙向連接。血氧傳感器、心率傳感器、體溫傳感器、溫濕度傳感器、三軸陀螺、三軸加速度傳感器、激光測距組件、超聲波探測組件、氣壓傳感器、衛星組件、藍牙組件、4G組件、聲光報警器、圖像處理電路分別與核心處理電路雙向連接，核心處理電路的控制接口的輸出端與開關機按鈕、報警按鈕及照明按鈕的控制接口輸入端連接，震動器、電量指示燈和照明燈的供電接口與核心處理電路的對外供電接口連接，智能手杖電池的供電接口與核心處理電路的供電輸入接口連接。
[0008]語音交互耳機中，耳機電池的供電輸出接口與開關鍵的輸入接口連接，開關鍵的輸出接口與電量顯示及數據處理電路的輸入接口連接，語音電路的數據接口與電量顯示及數據處理電路的數據接口雙向連接，藍牙電路的數據接口與電量顯示及數據處理電路的數據接口雙向連接，MP4電路的數據接口與電量顯示及數據處理電路的數據接口雙向連接，FM短波中波收音電路的數據輸出接口與電量顯示及數據處理電路的數據輸入接口連接。
[0009]智能導引系統工作時，智能手杖和語音交互耳機通過藍牙接口進行自動匹配。使用者從智能手杖的電量指示燈查看智能手杖是否虧電，從語音交互耳機的電量顯示及數據處理電路處查看語音交互耳機是否虧電。匹配完成后，智能手杖中的核心處理電路采集血氧傳感器、心率傳感器、體溫傳感器及溫濕度傳感器的數據，并將血氧、心率、體溫及溫濕度數據通過藍牙組件發送給語音交互耳機并告知用戶的自身狀態，同時將血氧、心率、體溫及溫濕度數據通過4G組件發送給指定的監控應用程序以便于家人監控使用者狀態。
[0010]在衛星組件狀態正常的情況下，智能手杖調用自身地圖數據庫信息，結合衛星組件位置信息和氣壓傳感器的高度信息進行地圖匹配。智能手杖依據衛星組件數據結合三軸陀螺和三軸加速度傳感器誤差模型，對三軸陀螺和三軸加速度傳感器的誤差進行估計，進而修正三軸陀螺和三軸加速度傳感器的誤差。在衛星組件狀態異常的情況下，智能手杖依據之前使用的地圖數據庫信息和上一時刻人員位置為基礎，結合三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進行航位推算并進行地圖匹配定位。
[0011]使用者通過語音交互耳機用語音的方式告知智能導引系統目的地同時確定選擇路徑的原則，核心處理電路讀取衛星組件的數據作為出發初始位置，并按照選路原則確定行走路線。在使用者行進過程中核心處理電路定時通過語音交互耳機用語音的方式告知使用者前進的方向及轉彎路口。同時，核心處理電路通過4G組件將使用者的血氧、心率、體溫、溫濕度、位置、行走方向、衛星組件的位置數據發送給指定的監控應用程序以便于家人監控使用者狀態。
[0012]使用者行進過程中，手杖立柱上設置三個超聲波探測組件，分別指向路面、正前方和前上方，進行距離測定。超聲波探測組件檢測路面有凸起、下凹或前方障礙物時，核心處理電路啟動攝像頭工作，攝像頭將拍攝的圖像傳輸至圖像處理電路進行圖像處理，核心處理電路通過讀取圖像處理電路處理使用者前進方向的圖像信息。核心處理電路通過融合使用者前進方向的圖像信息和超聲波探測信息相融合，通過語音的方式告知使用者前方障礙物的類型和距離。
[0013]使用者行進至交叉路口時，核心處理電路啟動攝像頭工作，攝像頭將拍攝的圖像傳輸至圖像處理電路進行圖像處理，圖像處理電路將處理過的交叉路口圖像信息與存儲在圖像處理電路的圖片庫中斑馬線、交通燈類典型交通標志進行對比，對比完成后圖像處理電路將對比結果傳輸給核心處理電路，核心處理電路通過語音的方式告知使用者前方路口的交通狀態。手杖立柱確認無危險的狀態下，通過語音和震動器兩種方式告知使用者安全通行。
[0014]使用者感覺光線暗淡時，按下智能手杖的照明按鈕，核心處理電路啟動位于手杖橫柄前端的照明燈。
[0015]使用者的身體出現異常狀態時，按下智能手杖的報警按鈕，核心處理電路將使用者的血氧、心率、體溫、溫濕度、位置、行走方向、衛星組件的位置數據發送給指定的監控應用模塊以便于家人確定使用者狀態。同時核心處理電路啟動聲光報警器，聲光報警器對外發出閃光和呼救聲。家人需要獲取人員攜帶端周圍的實際環境時，通過監控應用模塊向智能手杖發送環境獲取命令，智能手杖啟動攝像頭工作，并通過語音通訊的方式使攝像頭對準特定的位置，圖像通過4G組件傳送給監控應用模塊。同時監控應用模塊遠程控制攝像頭，將攝像頭更改為攝像模式，并調節攝像頭的焦距，以便于詳細觀察使用者周圍的環境。圖像通過4G組件傳送給監控應用模塊，以供家人決策。
[0016]家人在尋找使用者的過程中，通過監控應用模塊向智能手杖發送人臉識別命令。智能手杖接收到人臉識別命令后，攝像頭將拍攝的圖像傳輸至圖像處理電路進行圖像處理，圖像處理電路將人臉信息從背景圖相中提取出來，與存儲在圖像處理電路中家人圖片庫的人臉圖像進行對比。當人臉匹配成功時，圖像處理電路將匹配成功的人員信息發送給核心處理電路，核心處理電路通過語音的方式告知使用者的關系和方位。
[0017]本系統采用多傳感器相結合的方式實現人員的智能導引。在有衛星的狀態下，以衛星結合地圖匹配的方式進行定位，同時衛星的信息用于輔助修正三軸陀螺及三軸加速度傳感器的誤差；在沒有衛星的狀態下以三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進行航位推算的方式進行地圖匹配定位，通過以上方式實現人員精確定位。語音交互耳機用語音的方式與智能導引系統進行通訊，智能導引系統自動完成路線選擇并在行進過程中完成對障礙物的判別和提醒，完成交通路口的紅綠燈狀態的判別和提醒以及家人的尋找。使用者可通過報警按鈕觸發報警，報警觸發后智能導引系統在向指定的監控應用程序發送人員相關信息的同時進行聲光報警。同時，家人可以隨時查看使用者的狀態及位置并可遠程控制使用者的攝像頭，詳細觀察使用者所處周圍的環境。本系統有效解決人員外出行動時障礙物探測及提醒、穿行馬路輔助、行走路線規劃與導航、緊急求助的問題。
【附圖說明】
[0018]圖1 一種用于避障的智能導引系統不意圖；
圖2 —種用于避障的智能導引系統的智能手杖示意圖；