专利名称：视障导航仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及视障
者使用的视障导航仪，属电子信息技术领域。
背景技术：
为了解决视障者的安全行走问题，人们已设计出了多种导盲装置，或称为行进辅具。目前导盲装置大致上可分为以下4类 1)普通导盲拐杖是传统简单的导盲装置，用它在地面上敲击，可帮助视障者发现0.5米以内的障碍物。它的主要缺点是不能发现较远一点的障碍物以及空中突出的障碍物。例如，在相当于头部、胸的位置悬挂或突出的物体。另外，视障者还可以利用导盲犬带路，但是不易训练且成本较高。 2)电子器件辅具早期导盲装置多半是设计一些装有传感器的小型电子装置，并以视障者可以接受的形式将传感器的侦测结果传达给视障者，让视障者在环境中具有比较安全及快速的行动能力，但只注重局部性闪避障碍物而不考虑全面性导航。如带扬声器的导航棍优点是晚上可发出光，提醒路人与司机，缺点是易坏、太敏感；探知前方障碍物的视障者眼镜优点是体积较小，缺点是测量范围小。 3)手机语音导盲这是一种较新的导盲方式，但主要是用于城市方位的告知。当视障者迷路时，通过手机上所预先设置的导盲键向服务商发出求助信息，服务商接到信息后将通过GPRS向视障者发出语音信息，收听后即可得知当前位置。此方式要求手机支持WAP上网功能，不便于行进中的实时导盲，而且费用相对较高。 4)现有导航仪或导航狗主要应用于汽摩行业，是用GPS与GIS结合对汽车定位并进行语音导航，但不能判别障碍物(尤其是路基)。 从上可以分析现有导盲装置有些功能过于单一，不能满足实际需要；有些稍显笨重，不适合日常携带；还有些则价格昂贵，使用成本较高，不能在经济能力相对较低的视障者中普及使用。所以根据视障者的切身要求和经济情况，运用现代科技的新方式设计出实用又可行的导盲装置，将会赢得社会效益与经济效益的双丰收。 本实用新型的目的在于，弥补现有导盲装置存在的不足，设计一种轻便、低成本、全方位的导盲装置，既能局部性闪避障碍物，同时又考虑全面性导航的新型视障者导航装置。本实用新型不仅能向视障者指示没有障碍时如何行动，还能指出障碍物和它的具体位置，然后通过一个合成的声音把信息传给带视障者本人，通过回声定位近距离的障碍物，然后发出振动信号或语音信号向视障者报警。还装有GPS全球定位系统装置，可以告诉视障者目前身处何方及行进方向。[0009] 本实用新型通过以下技术方案实现 由于本实用新型视障导航仪不仅要实现在水平方向扫描，同时也考虑在腰间放置探头进行3维空间扫描，便于绘制出前方的空间路况，可以分辨地面的凹陷缺陷判断。克服
发明内容了单一传感器探测系统的不足，使系统的测距精度和定向精度有了明显提高。 贴近地面在前进方向上利用超声进行水平扫描障碍物，以协助视障者在行走时有
效规避障碍物。 本实用新型采用超声波传感器和红外线传感器双模导航系统，所述导航仪由超声波传感器、主机所组成，超声波传感器及周边电路设置在视障者鞋内，安装有主机电路的小盒挂于视障者腰间。 本实用新型包括两部分，一是鞋内装置的用于发现障碍物的超声波传感器和周边电路；一是挂于腰间的小盒，称之为主机，主机小盒内有用于信号处理的相关电路和用于信号分析的ARM嵌入式系统。主机电路通过接收和分析超声波回波信号，有效探测到前方一定距离内的路面有否凸起的障碍物，并在探测到有障碍物时通过语音形式给视障者报警。[0014] 用于信号处理的相关电路包括串行口 UART电路；USB接口电路；超声波电路(发射驱动电路和接收放大电路)；语音报警电路；指示灯电路(光敏控制和报警电路)；电机振动电路(振动报警电路)；GPS模块电路；电源输出电路等组成；附图1为本实用新型视障导航仪的结构框图。 用于信号分析的ARM嵌入式系统是整个系统的核心部分，该核心部分实现对整个系统的控制，CPU采用ARM2410芯片。 串行口 UART和USB接口分别实现与上位机的通信和系统软件的升级。串行口 UART主要由max 3227来实现；USB接口与具有USB功能的ARM主控连接。 超声波装置通过超声波传感器来实现超声波的发射和接收。为了保证不受外界电
波干扰，超声波发射接收装置采用T630、 T631密码超声波传送信号。 语音提示采用语音芯片UDA1341TS来实现提示所在的位置及障碍提示。 电机振动装置通过驱动电路驱动电机振动来实现提示警告，振动报警模块由二极
管8050驱动一个带有偏心轮的微型电机实现。通过控制二极管基极的电平控制电机的开
关，输入不同频率的电平可以达到不同的振动效果。； GPS定位系统精确定位所处位置，该部分采用GPS模块，GPS模块集成了 GPS定位芯片，主控与GPS模块接口实现地理位置的定位。 电源输出电路为整个视障导航仪系统提供电力需求，确保系统正常工作，电源提供两组电压，3. 3V和5V，采用LM117实现精确电压输出。 本实用新型与现有技术比较的有益效果是，本实用新型采用超声波传感器和红外
线传感器双模导航系统，克服了单一传感器探测系统的不足，使系统的测距精度和定向精
度有了明显提高。本实用新型不但能进行水平扫描，也考虑在腰间放置探头进行3维空间
扫描，便于绘制出前方的空间路况，可以分辨地面的凹陷缺陷判断，实现了全方位导航。由
于本实用新型装有GPS全球定位系统装置，不仅能向视障者指示没有障碍时应如何行动，
还能指出有障碍物时障碍物和它的具体位置，通过回声定位近距离的障碍物，告诉视障者
目前身处何方及行进方向，然后通过一个合成的声音把信息传给带视障者本人，通过振动
信号或语音信号向视障者报警。 本实用新型可用于视障者全方位导航。
附图1为本实用新型视障导航仪的系统结构框图 附图2为串行口 UART电路 附图3为UBS接口电路 附图4为超声波电路 附图5为语音报警电路 附图6为指示灯电路 附图7为电机振动电路 附图8为GPS模块电路 附图9为电源输出电路
具体实施方式本实用新型实施例视障导航仪由超声波传感器、相关电路和主机组成。 主机ARM嵌入式系统CPU采用ARM2410芯片； 用于信号处理的相关电路包括串行口 UART电路、USB接口电路、超声波电路、语音 报警电路、指示灯电路、电机振动电路、GPS模块电路、电源输出电路。 串行口 UART由max3227芯片来实现；USB接口与具有USB功能的ARM主控连接。 超声波电路发射接收装置采用T630、 T631密码超声波传送信号。 语音提示采用语音芯片UDA1341TS来实现提示所在的位置及障碍提示。 振动装置采用的振动报警模块由二极管8050驱动一个带有偏心轮的微型电机实
现。通过控制二极管基极的电平控制电机的开关，输入不同频率的电平可以达到不同的振
动效果。 GPS定位系统采用GPS模块，GPS模块集成了 GPS定位芯片，主控与GPS模块接口 实现地理位置的定位。 电源输出电路为整个视障导航仪系统提供两组电压，3. 3V和5V，采用LM117实现 精确电压输出。 本实用新型实施例可实现下述指标当正前方、前上方2m内存在障碍物时，实行 语音提示报警；当前下方距离大于1. 5m时(测距时，利用重力始终保持测距角度为60。)， 认为该地下为空，实行语音报警；当正前方有物体以大于2m/s的速度接近使用者时，实行 语音、灯光、振动报警。
权利要求一种视障导航仪，其特征在于，所述导航仪由超声波传感器、主机所组成，超声波传感器及周边电路设置在视障者鞋内，安装有主机电路的小盒挂于视障者腰间。
2. 根据权利要求1所述的视障导航仪，其特征在于，所述主机小盒内有用于信号处理的相关电路和用于信号分析的ARM嵌入式系统。
3. 根据权利要求2所述的视障导航仪，其特征在于，所述用于信号处理的相关电路包括串行口 UART电路、USB接口电路、超声波电路、语音报警电路、指示灯电路、电机振动电路、GPS模块电路、电源输出电路。
4. 根据权利要求2所述的视障导航仪，其特征在于，所述用于信号分析的ARM嵌入式系统CPU采用ARM2410芯片。
专利摘要一种视障导航仪，由传感器及相关电路所组成，本实用新型采用超声波传感器和红外线传感器双模导航系统，硬件由设置在视障者鞋内的超声波传感器和挂于视障者腰间的主机电路组成。主机内有用于信号处理的相关电路和用于信号分析的ARM嵌入式系统。用于信号处理的相关电路包括串行口UART电路、USB接口电路、超声波电路、语音报警电路、指示灯电路、电机振动电路、GPS模块电路、电源输出电路，ARM嵌入式系统CPU采用ARM2410芯片。本实用新型可用于视障者全方位导航。
文档编号G01C21/28GK201535676SQ20092018875
公开日2010年7月28日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者贾杰 申请人:贾杰