[实用新型]智能盲人导行仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能盲人导行仪，属盲人生活用品领域。

背景技术

目前公布的盲人导行仪都采用单一的超声波测距来探测前面障碍物。在超声波传感器发散角选择方面，由于存在敏捷性和精确性的矛盾(发散角大探测范围大、较敏捷但不能精确定位障碍物；反之，定位精确但敏捷性差)故不能很好地实现其探测功能。此外，目前的盲人导行仪，没能实现同时对路面状况的探测，仅采用不同的音频组合来区分距离。这样就给使用者，尤其是新使用者带来很大不便。如2006年7月公布的200510023192.9号发明专利，2006年公布的200520109184.1实用新型专利。此外，目前的盲人导行仪也没有涉及GPS定位功能和电子罗盘功能，不能使使用者精确得知自己的方位和位置，这样就使得它们的应用受到限制。目前GPS免费接收和GPS技术的普遍应用使得该种功能得以实现。

发明内容

为了克服目前的导行仪不能快速、精确探测出障碍物的位置、不能对路面状况进行探测、不能定向定位的缺点，本发明提出了一种基于超声波测距，GPS技术的智能导行仪。

本发明采取的技术方案：

本实用新型基于超声波测距原理。声波在其传播的介质中被定义为纵波，当声波受到尺寸大于其波长的目标物阻挡时就会发生反射。反射波称为回声。如果声波在介质中传播的速度是已知的，并且测量出声波从声源到达目标然后返回声源的时间，就可以精确地计算出从声源到目标的距离。这里声波传播的介质就是空气，采用不可见的超声波。

假设室温下声波在空气中的传播速度是1100英尺/秒，测量到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是t秒，距离d可以由下列公式计算：

d＝1100 12t(英寸)

因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的实际距离应该为d/2。

本发明由微处理器单元(MPU)，双路超声波发射和接收单元，GPS模块，语音模块，电源单元、外壳和耳机组成。

本导行仪的各部件连接安装方式是：大发散角超声波传感器(1)和大发散角超声波发射器(2)装在壳体的正前端，小发散角接收发射传感器(3)与水平面成45度角装在外壳的前端下部，电路板(4)固定在外壳内壁，按键(5)装在外壳下侧手指易触及的部位，耳机(6)装在外壳的后端，电池(8)固定在导行仪后端与充电接口(7)并联。

微处理器单元由单片机及其外围电路组成。一方面，负责产生超声波脉冲，定时并计算距离；另一方面，微处理器还与GPS模块进行通讯，将传回的数据进行处理，最终控制语音模块发出语音告知使用者。此外，微处理器还对按键进行检测，并作出相应的操作。

超声波测距单元包括发射驱动、倍压输出、接收放大、滤波、模拟电子开关、超声波传感器等各环节。传感器环节有两路电路，其中一路是采用发散角较大的超声波传感器，装在外壳前部，其探测方向为正前方用于快速探测使用者前方的障碍；另一路采用发散角较小的超声波传感器，装在外壳前端下侧，其探测方向与水平面成一定角度指向前方路面。其一方面对路面状况进行精确探测，另一方面用来对正前方障碍作辅助精确定位。两路传感器通过微处理器控制模拟电子开关来切换以实现分时复用信号通道。针对实际情况，地面探测要求要比前向探测更精细，故可采用不同的分时比例对这两个方向进行探测，如可以在一个探测周期内对前向探测1次，而地面探测8次。为了区分两个方向的不同提示信息，最优方案是采用不同的音色提示，如：可用男声和女声加以区分。

GPS模块可以实时接收卫星信息，并给出定位信息，移动方位角和时间。

语音模块由语音芯片及其外围电路组成。它的存储体里存有预先录制好的各种音符，通过微处理器的指令控制发出不同的语音组合。

电源模块由电源转换芯片和其外围电路组成，可提供系统需要的各种电源电压。

工作流程如下：工作时手持导行仪，将大发散角超声波传感器指向前方，对正前方一定距离一定角度范围进行快速粗探，同时通过定轴偏转导行仪(即保持大发散角超声波传感器指向前方而旋转导行仪)这样小发散角超声波束即可对左右一定偏角范围内的路面进行扫描，这样就可精确测定地面路况，能方便地探测出地面上的沟坑或拌块。当正前方有障碍物时，大发散角超声波传感器探测出信号并传给微处理器，微处理器计算出距离通过耳机报告距离值。这时使用者再用小发散角超声波传感器对向正前方进行一定范围的手动扫描，就可确定障碍的方位和大小。通过地面和正前方两个方向的探测使用者就可方便地避开障碍物。通过按钮选择，使用者还可实时得到其位置和方位以及时间信息。