CN104622673A - 一种用于盲人的防碰撞提醒*** - Google Patents

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杨瑞荣
肖永松
刘子玉
王燃
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Jiangnan University
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Abstract

本发明提出了一种用于盲人的防碰撞***，它包括智能腰带和智能耳机。所述智能腰带通过内嵌其主体上的五个超声波测距模块及由主控模块实时测取四周障碍物与自身的距离及相对速度，经主控模块判断有潜在危险并需要提醒时，由所述主控模块的蓝牙通信电路将提示信息发送至所述智能耳机。智能耳机通过无线方式接收所述智能腰带传送过来的提示信息后，处理转换成提示语音进行提醒。本发明特点在于佩戴方便，能够全方位探测障碍物并对运动物体的危险性提前做出判断，并有语音提醒模块，更具人性化。

Description

一种用于盲人的防碰撞提醒***
技术领域
本发明涉及超声波检测技术、无线传输技术、语音提示技术，具体是使用语音提示技术制作语音提醒模块；使用超声波检测技术检测四周障碍物与超声波传感器之间的距离及相对速度，将检测到的信息处理后通过无线传输技术发送到语音提醒模块，信号经处理转换成提示语音。
背景技术
我国现有盲人500多万，每年新出现的盲人大约有45万，随着盲人群体正大量逐步融入更大众范围的社会生活，他们也逐渐有更多的外出行走需求。大多数盲人独自出行时主要依靠盲杖或者导盲犬来辅助行走，但是由于合格导盲犬的数量稀少并且购买导盲犬的价格并不是多数盲人所能承受得起，因此盲杖依然是被广泛用于探索路面和辅助绕开障碍物的有效工具。
但是盲杖的功能缺陷也非常明显，盲人在行走过程中借助盲杖能够探索的区域只局限于正前方一定角度范围内，对于左右两侧以及背后可能冲撞过来的人或移动发物体仅依靠自身听觉无法做出有效的判断并及时作出规避或者一定的防护动作。
发明内容
针对上述现实问题，本发明提供一种智能的防碰撞提醒***，配合其它导盲产品一起帮助盲人在出行过程中更有效避免意外碰撞的发生，保护佩戴者的人身安全。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
(1)***组成部分：整个***由智能腰带和智能耳机两部分组成。智能腰带由低功耗单片机MSP430F149为主体的单片机主控模块、超声波测距模块、蓝牙模块和电源模块组成；智能耳机由STM8S103为主体的单片机主控模块、蓝牙模块、语音模块和电源模块组成。
(2)***工作原理：智能腰带上的各个超声波模块实时检测其正前方障碍物与佩戴者之间的距离及相对速度，检测到的实时距离信息全部汇总到智能腰带上的单片机主控模块后集中处理。当主控模块判断出有快速靠近佩戴者的障碍物或者佩戴者距离障碍物小于设定的警报距离时，通过蓝牙模块将提示信息发送到智能耳机的蓝牙模块接收端。智能耳机内的单片机主控模块读取蓝牙模块接收到的提示信息后，控制播放语音模块中对应的语音警报信息。所有的语音信息通过语音模块的录音功能预先存储，因此智能腰带和智能耳机之间的无线通讯信息仅是某段语音警报信息的编号，保证了信号传输的实时性和高效性。
具体每个模块的工作原理如下：
智能腰带的单片机主控模块，由MSP430F149及其***电路构成，负责接收发并处理来自所有超声模块监测到的数据，根据预先设定的规则判断是否有潜在危险并决定是否需要发出警报，此模块完成最重要也是最复杂的运算工作，涉及到对障碍物危险性进行识别的各种具体规则，是整个***的控制核心。
超声波测距模块，可实现对正前方50°范围内最小2cm，最大4.5m距离范围的非接触有效测距功能，每个模块监测到的数据实时传送给单片机主控模块进行处理。
蓝牙模块，在智能腰带和智能耳机上各有一个蓝牙模块，成对实现数据的无线传递，智能腰带上的蓝牙模块仅适用发送功能，智能耳机上的蓝牙模块仅适用接收功能。
智能耳机的单片机主控模块，由STM8S103及其***电路构成，负责将蓝牙模块接收到的信息匹配具体的语音警报信息编号并控制播放。
语音模块，接收来自智能耳机主控模块的控制信号，调取预先存储其中的语音信息播放。
电源模块，选择两节3.7V锂电池串联得到7.4V电压后经稳压电路得到5V电压为各功能模块和单片机主控模块提供电源，智能腰带和智能耳机均采用此种方式供电。
本发明特点在于佩戴方便，能够全方位探测障碍物并对运动物体的危险性提前做出判断，并有语音提醒模块，更具人性化，非常适合视力有障碍人士使用。
如今市场上测距产品都是通过超声波来实现，超声波距离和速度的检测就是通过超声波传感器发送超声波，超声波碰到障碍物后反射回来又被超声波模块接收到，根据模块发送出和接收到的时间差来计算出障碍物与模块间的距离。通过检测两次距离差和时间差来计算速度。超声波测速测距具有准确方便的特点。
附图说明
图1为防碰撞***示意框图。
图2为智能腰带示意图。
图3为腰带头示意图。
图4为智能耳机示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步说明：
本发明提出一种智能防碰撞***，它由智能腰带和智能耳机两部分组成，实现原理简单、制作成本低廉、轻巧便携。
图1***框图。其中1为智能腰带部分的功能模块组成；2为智能耳机部分的功能模块组成。智能腰带利用蓝牙模块通过无线方式将处理好的语音提示信息发送给智能耳机，智能耳机也是通过蓝牙模块进行接收。智能耳机内的提示语音信息被预先录入并依照编号存储，由单片机控制播放。智能腰带和智能耳机均由电池供电。
图2为智能腰带示意图。其中11为腰带头，是***的核心,需要对各超声波模块采集到的距离信息进行综合处理并对是否有潜在的危险做出判断；12为腰带主体，负责承载腰带头及超声波检测模块；13为5个超声波测距模块(觉得还是用5根线标示出来比较合适)，负责该模块前方60度范围内障碍物与自身之间的距离以及相对运行速度信息的采集，所采集到的信息由控制电路取用后集中处理，所有超声波测距测速模块与腰带头环绕一周均匀分布在腰带主体上。
图3为腰带头示意图。111为正前方超声波模块，负责检测正前方障碍物距离与速度信息；112为低功耗单片机MSP430F149及***电路构成的单片机最小***模块，负责处理所有超声波模块发送过来的信息，并判断是否需要产生提示预警信息后控制无线发送模块发送信息；113为无线发送模块，采用蓝牙发送方式，负责将提示信息发送给智能耳机；114为电源模块，由7.4V锂电池及稳压电路构成，产生稳定的5V电源电压，负责给各单元模块供电。
图4所示为智能耳机示意图。21为无线蓝牙模块，负责接收智能腰带发过来的控制信号并把信号传送到单片机处理***；22为语音模块，负责播报相应的语音报警信息；23为STM8S103单片机及其***电路构成的单片机最小***，负责处理无线接收模块接收到的信号，并控制语音模块工作；24为电源模块，由7.4V锂电池及稳压电路构成，负责为上述各模块提供5V电源。

Claims (7)

1.一种用于盲人的防碰撞提醒***，其特征在于：
所述防碰撞提醒***包括智能腰带、智能耳机，所述智能腰带负责检测四周障碍物与自身之间的距离及相对速度，将检测到的信息处理后通过无线方式发送到所述语音提醒模块。所述语音提醒模块通过无线方式接收所述智能腰带传送过来的提示信息，处理转换成提示语音。
2.根据权利要求1所述智能腰带，其特征在于：包括腰带头、腰带主体、五个超声波测距模块，所述五个超声波测距模块与所述腰带头环绕一周均匀分布在所述腰带主体上。
3.根据权利要求2所述腰带头，其特征在于：包括主控模块、电源模块，所述电源模块为所述主控模块及权利要求2所述超声波测距模块提供5V电压。
4.根据权利要求3所述主控模块，其特征在于：
包括蓝牙通信模块，负责向权利要求1所述智能耳机传递警报提示信息；
超声波检测电路，负责检测所述主控模块正前方的障碍物与自身的距离及相对速度；
主控电路，负责接收超声波测距模块检测到的距离信息，经过集中处理后与预设的安全距离及速度阈值进行比较，当符合预设条件时，由所述蓝牙通信模块发出警报提示信息。
5.根据权利要求4所述主控电路，其特征在于它是由低功耗单片机MSP430F149及***电路构成。
6.根据权利要求1所述智能耳机，其特征在于：
包括蓝牙通信模块，负责接收来自于权利要求4所述蓝牙通信模块发送出来的提示信息；
语音模块，负责录入并播放提示信息；
主控电路，负责处理所述蓝牙接收模块收到的信息并控制所述语音模块播放提示信息；
电源模块，负责为所述蓝牙模块、语音模块和主控电路提供5V电压。
7.根据权利要求6所述主控电路，其特征在于，它是由主芯片STM8S103及其附属电路构成的最小***电路。
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