专利名称：自助导航机器人系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自助导航机器人系统。
背景技术：
随着技术的发展，如自平衡两轮车等以环保能源为动力的个人移动设备的应用越来越广泛，这种移动设备虽然速度不快，但是具有体积较小、操作方便、移动灵活等特点，因此其在大型的展会或大型景区等场所中的应用更加频繁。但是，这种个人移动设备都没有导航功能，因此在复杂的路线环境下使用，会给用户带来诸多的不便。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种自助导航机器人系统，其能够向移动体的使用者提供导航、在线信息查询服务，对移动体进行远端实时监控和管理。本发明所采用的技术方案是一种自助导航机器人系统，包括
用户终端，设置在移动体上，可接收GPS信号，并向该移动体的使用者提供导航信息和游览服务信息；
后台服务端，与用户终端双向无线通信，对移动体进行状态监控、运行控制和接入管理。本发明的用户终端能为移动体用户提供导航服务以及有关景点的介绍服务，方便了移动体用户的驾驶。本发明的后台服务端能够对移动体进行实时视频监控，并且能对移动体的移动路径和行驶速度进行智能控制，与用户终端进行双向多媒体通信，并为移动体用户提供服务信息，增加了移动体的行驶安全性，提高了对移动体的管理效率。


图1是根据本发明一实施例的导航系统的示意图。图2是根据本发明一实施例的用户终端的原理方框图。图3是根据本发明一实施例的后台服务端的原理方框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做出进一步说明。参考图1，本发明的自助导航机器人系统，包括用户终端100和后台服务端200。其中，用户终端100设置在移动体300上，能够接收GPS信号，并向该移动体的使用者提供导航信息和游览服务信息。该游览服务信息包括景点信息、实时新闻、天气、移动体的运行状态、环境监测信息等。在一种实施方式中，移动体300可以是自平衡两轮车，自平衡两轮车是采用自平衡算法来控制车体平衡，其包括与用户终端100建立通信连接的主控通信模块，该主控通信模块通常采用控制处理器(CPC control process center).后台服务端200可与用户终端100双向无线通信，对移动体300进行状态监控、运行控制和接入管理。用户终端100包括控制模块10、GPS模块11、输入模块12、存储模块13、用户终端通信模块14、显示模块15、视频信号采集模块16、音频信号采集模块17、音频输出模块 18和环境信息采集模块19。GPS模块11用于接收GPS卫星传送的定位信息。输入模块12 接收由移动体使用者输入的输入信息。存储模块13存储有应用信息，该应用信息可包括电子地图、景点照片、景点的音频讲解数据、音乐以及系统的控制程序等。用户终端通信模块 14用于与后台服务端200建立通信连接。在一种实施方式中，该用户终端100是通过基站实现与后台服务端200的通信连接，该用户终端通信模块14可以是一 3G无线通信模块、一 WIFI模块或专用的微波通信模块。显示模块15可采用彩色液晶屏，较佳的是，该液晶显示屏是具有触摸互动功能的显示屏，此时，输入模块12和显示模块15集成为一体。该触摸显示屏具有红外线触控面板，面板的外框内含有电路板，且沿X轴与Y轴方向有排列均勻的发光二极管发射器和接收器，发射器与接收器互相对应。当用手指、笔或任何能阻挡光线的物体来触摸时，会挡住通过该点的红外线光束，在X轴与Y轴的接收器内部的电路板可检测出触摸的位置，以判断其坐标。本发明所采用的触摸显示屏不局限于基于红外触摸原理，也可以采用基于电容触摸原理或者是电阻触摸原理的触摸显示屏。视频信号采集模块 16利用CMOS或CXD图像传感器采集原始图像，并且在显示模块15上进行显示，同时还能将图像数据进行视频压缩(采用H. 264压缩标准)，通过网络进行传输，实现VOIP (Video & Voice over Internet Protocol)。这样可以实现用户终端和后台服务端之间的视频电话功能，便于移动体使用者将现场的情况及时发送到后台服务端进行控制管理。音频信号采集模块17用于对音频信号进行采集，协助视频信号采集模块16完成视频电话功能。该音频信号采集模块17例如可采用麦克风。音频输出模块18可采用扬声器，其可在控制模块 10的控制下提供音频导航、音频解说以及播放音乐等功能。环境信息采集模块19用于采集用户终端周围的环境信息，例如温度、湿度以及噪音分贝数等，其可由多个传感器组成。控制模块10包括中央处理单元101、导航单元102、音频识别单元103、移动体运行状态检测及控制单元104、计算单元105和语音导航单元106。当移动体300没有通过网络接入到后台服务端200时，导航单元102根据从GPS模块11接收的定位信息，计算移动体 300的当前位置，并根据该计算出的当前位置、从输入模块12输入的目的地位置以及存储于存储模块13中的电子地图生成导航信息，将该导航信息显示于显示模块15上。该导航信息向用户示出了标注在电子地图上的从当前位置至目的地位置的引导路径。当移动体300 通过无线网络接入后台服务端200时，导航单元102可以将路线查询发送到服务端200，后台服务端200可以提供多种类型的路线查询服务，如最佳路径查询、最近路线查询等。音频识别单元103对音频信号采集模块17采集的音频信号进行识别，判断该采集的音频信号是否属于操作指令，如果是操作指令，则通知中央处理单元101对该导航系统执行相应的操作，这样，用户终端的使用者可通过声音完成对导航系统的操作。例如，使用者要控制移动体向左拐弯，可以对麦克风说出“左拐”，音频识别单元103识别出输入的音频信号是左拐操作指令，则通过中央处理单元101通知移动体的控制处理器，完成对移动体的左拐操作。 移动体运行状态检测及控制单元104用于从移动体的控制处理器接收移动体的状态信息， 并将该移动体的状态信息动态显示于显示模块上。上述状态信息包括但不限于剩余电量、行驶总里程(剩余里程估算)和平均行驶速度等，在中央处理单元101的控制下，这些状态信息可以通过无线通信的方式发送到后台服务端200。计算单元105用于计算移动体300由当前位置到达目标位置所需的时间，并将该时间信息显示于显示模块15上。当移动体300 没有与后台服务端200建立通信连接时，计算单元105仅计算当前位置到达目标位置所需的最短时间；当移动体300与后台服务端200建立了通信连接后，计算单元105可向后台服务端200申请其它复杂的计算方式，包括采用最佳路径所需的时间、采用绕行路径所需的时间等。语音导航单元106可根据导航模块102计算出的移动体当前位置、从输入模块12 输入的目的地位置调出预先存储的语音导航信息，并通过音频输出模块18输出。通过中央处理单元101的预先设定，在用户到达某个景点时(通过GPS信号判断该景点的位置)，语音导航单元还可调取存储于存储模块13中的音频景点介绍和背景音乐，实现对用户的语音讲解。与此同时，显示模块15可在中央处理单元的控制下播放预先存储于存储模块13中的景点图片或视频景点介绍。中央处理单元101可以控制用户终端100与后台服务端200 和移动体300之间的信息交换。当需要实现用户终端与后台服务端之间的多媒体通信时， 中央处理单元101可指令视频信号采集模块16和音频信号采集模块17进行视频信号和音频信号的采集，并指令用户终端通信模块14将上述采集到的信号进行处理后传送给后台服务端200，同时指令用户终端通信模块14将从后台服务端200接收到的视频信号和音频信号进行处理后，分别通过显示模块15和音频输出模块18输出。另外，中央处理单元还可根据由输入模块12输入的请求，控制显示模块15和音频输出模块18播放存储于存储模块 13中的视频信息和音频信息以及控制显示模块15显示环境信息采集模块19采集到的环境 fn息ο移动体300的控制处理器预留有与控制模块进行通信的通信接口，可通过用户终端100接收来自后台服务端200的控制指令，并根据该控制指令控制移动体300的移动路径和行驶速度，实现自动驾驶的功能。后台服务端200包括管理模块20、人机交互模块21、数据库模块22、后台服务端通信模块23和移动体接口扩展模块24。人机交互模块21用于与后台服务端用户的信息交互，该人机交互模块例如可以是一触摸显示屏，或者是由彼此独立的麦克风、显示屏和扬声器部件共同组成。数据库模块22存储有包括电子地图、移动体的接入数量、每个移动体的运行状态在内的服务信息。存储在数据库模块22中的电子地图与存储在存储模块13中的电子地图可以是相同或不同的两幅电子地图，例如，用户终端的存储模块13中保存的电子地图仅仅为该用户终端所在的移动体所运行的区域的电子地图，而后台服务端的数据库模块中保存的电子地图为整个景区的地图，其涵盖了多个移动体的运行区域。当移动体300 更换景区时，后台服务端200会根据当前移动体300的具体位置，下发新的地图数据信息给移动体300。存储模块13和数据库模块22中的电子地图上均标识有景点、餐饮店以及洗手间等信息。后台服务端用户可对存储于数据库模块22中的服务信息进行更新。后台服务端通信模块23用于与用户终端建立通信连接。利用后台服务端通信模块23建立起的与用户终端的通信，不仅可以为用户终端提供服务信息，还可以实现对存储在用户终端存储模块中的数据进行更新，以及提供在线实时新闻、天气、股票等信息查询。移动体接口扩展模块M用于使后台服务端同时接入多个移动体的用户终端。管理模块20包括跟踪定位单元201、移动体调度管理单元202和实时查询单元203。跟踪定位单元201通过后台服务端通信模块23接收用户终端传送的移动体GPS定位信息和移动体接入信息，通过人机交互模块21实时显示存储于数据库模块中的电子地图， 并将各移动体的当前位置信息以及移动轨迹实时地显示于该电子地图上。移动体调度管理单元202用于根据从人机交互模块21输入的客户指令设定移动体的移动路径和行驶速度， 并控制后台服务端通信模块将设定的移动路径信息和行驶速度信息发送给所述用户终端。 在移动体接收到后台服务端设定的移动路径信息时，会按照设定的移动路径自动驾驶。后台服务端的管理人员在监控移动体的过程中发现紧急情况，也可以对移动体300实施制动操作。实时查询单元203通过后台服务端通信模块23接收用户终端传送的移动体状态信息、移动体所拍摄到的视频信息以及采集到的环境信息，并响应从人机交互模块21输入的移动体查询请求，通过该人机交互模块实时显示后台服务端用户点播的移动体所拍摄的图像，同时还可以显示该移动体的状态信息。比如，后台服务端的用户可以通过点播浏览每个移动体所采集的视频图像，而且可以通过点击地图上的某个移动体实时查看该移动体的运行状态、工作参数(包括蓄电池电量、时速和胎压)等。
权利要求
1.一种自助导航机器人系统，其特征在于，包括用户终端，设置在移动体上，可接收GPS信号，并向该移动体的使用者提供导航信息和游览服务信息；后台服务端，与所述用户终端双向无线通信，对所述移动体进行状态监控、运行控制和接入管理。
2.如权利要求1所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述移动体包括与所述用户终端建立通信连接的主控通信模块，该主控通信模块通过该用户终端接收来自所述后台服务端的控制指令，并根据该控制指令控制该移动体的移动路径和行驶速度。
3.如权利要求2所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述用户终端包括GPS模块，用于接收GPS卫星传送的定位信息；输入模块，接收由移动体使用者输入的输入信息；存储模块，存储有包括电子地图、景点介绍在内的应用信息；用户终端通信模块，用于与所述后台服务端建立通信连接；显示模块，用于显示导航信息和游览服务信息；控制模块，该控制模块包括一导航单元和一中央处理单元；所述导航单元根据从所述 GPS模块接收的定位信息，计算该移动体的当前位置，并根据该计算出的当前位置、从所述输入模块输入的目的地位置以及存储于所述存储模块中的电子地图生成导航信息，将该导航信息显示于所述显示模块上；所述中央处理单元可控制该用户终端与所述后台服务端和所述移动体之间的信息交换。
4.如权利要求3所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述用户终端还包括视频信号采集模块、音频信号采集模块和音频输出模块；所述控制模块的中央处理单元控制所述用户终端通信模块将该视频信号采集模块采集的图像信号和该音频信号采集模块采集的音频信号传送给所述后台服务端、以及接收由所述后台服务端发送的视频信号和音频信号，该中央处理单元还控制所述显示模块显示接收的视频信号和存储于存储模块中的视频信息，控制所述音频输出模块播放接收的音频信号以及存储于存储模块中的音频信息。
5.如权利要求4所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述控制模块还包括一音频识别单元，该音频识别单元对所述音频信号采集模块采集的音频信号进行识别，判断该采集的音频信号是否属于操作指令，如果是操作指令，则通知中央处理单元对该自助导航机器人系统执行相应的操作。
6.如权利要求5所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述控制模块还包括移动体运行状态检测及控制单元，用于从移动体的主控通信模块接收移动体的状态信息，并将该移动体的状态信息动态显示于显示模块上；计算单元，计算该移动体由当前位置到达目标位置所需的时间，并将该时间信息显示于显示模块上；当移动体没有与后台服务端建立通信连接时，该计算单元仅计算当前位置到达目标位置所需的最短时间；当移动体与后台服务端建立了通信连接后，该计算单元可向后台服务端申请其它计算方式。
7.如权利要求6所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述控制模块还包括语音导航单元，根据所述导航单元计算出的移动体当前位置、从输入模块输入的目的地位置调出预先存储的语音导航信息，并通过所述音频输出模块输出。
8.如权利要求7所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述用户终端还包括采集该用户终端周围的环境信息的环境信息采集模块；所述控制模块的中央处理单元控制所述显示模块显示该环境信息采集模块采集的环境信息。
9.如权利要求1或2所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述后台服务端包括 人机交互模块，用于与后台服务端用户的信息交互；数据库模块，存储有包括电子地图、移动体的接入数量和每个移动体的运行状态在内的服务信息；后台服务端通信模块，用于与所述用户终端建立通信连接；管理模块，该管理模块包括一跟踪定位单元和一移动体调度管理单元，所述跟踪定位单元控制后台服务端通信模块接收用户终端传送的移动体GPS定位信息和移动体接入信息，控制人机交互模块实时显示存储于数据库模块中的电子地图，并将移动体的当前位置信息以及移动轨迹实时地显示于该电子地图上；所述移动体调度管理单元用于根据从人机交互模块输入的客户指令设定移动体的移动路径和行驶速度，并控制后台服务端通信模块将设定的移动路径信息和行驶速度信息发送给所述用户终端。
10.如权利要求9所述的自助导航机器人系统，其特征在于，所述后台服务端还包括用于同时接入多个移动体的用户终端的移动体接口扩展模块；所述管理模块还包括实时查询单元，该实时查询单元接收用户终端传送的移动体状态信息，并响应从所述人机交互模块输入的移动体查询请求，通过该人机交互模块实时显示后台服务端用户点播的移动体所拍摄的图像和移动体的状态信息。
全文摘要
本发明公开了一种自助导航机器人系统,包括用户终端，设置在移动体上，可接收GPS信号，并向该移动体的使用者提供导航信息和游览服务信息；后台服务端，与用户终端双向无线通信，对移动体进行状态监控、运行控制和接入管理。采用本发明后，能够向移动体的使用者提供导航服务以及实时信息查询服务，对移动体进行远端实时监控和管理，增加了移动体的行驶安全性，提高了对多移动体系统的管理效率。
文档编号G01S19/39GK102478657SQ201010555518
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者苏东, 陈养彬 申请人:上海新世纪机器人有限公司