一种盲人导航装置.pdf

本发明公开了一种盲人导航装置，属于电子导航领域。其结构包括：电源模块、信息采集模块、核心解码模块、驱动模块和触觉提示模块，其中：信息采集模块与核心解码模块相互传输信号，核心解码模块的输出端接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端接触觉提示模块的输入端，电源模块给上述所有模块供电。鉴于人的触觉在信息获取和感知方面的独特优势，该装置可以让盲人出行不再依赖于盲道或借助他人帮助，很大程度地解决了盲人出行困难问题，使盲人独立出行成为可能。

1、  一种盲人导航装置，其特征在于：包括电源模块(1)、信息采集模块(2)、核心解码模块(3)、驱动模块(4)和触觉提示模块(5)，其中：信息采集模块(2)与核心解码模块(3)相互传输信号，核心解码模块(3)的输出端接驱动模块(4)的输入端，驱动模块(4)的输出端接触觉提示模块(5)的输入端，电源模块(1)给上述所有模块供电。

2、  根据权利要求1所述的一种盲人导航装置，其特征在于：核心解码模块(3)是一个核心处理芯片。

3、  根据权利要求1所述的一种盲人导航装置，其特征在于：驱动模块(4)包含单片机(U31)、第一插座(J8)、第二插座(RP1)、四路模数转换器和四路感性负载驱动器，其中：单片机(U31)通过第一插座(J8)连接第二插座(RP1)，第二插座(RP1)的输出端连接每路的模数转换器输入端，每路模数转换器的输出端连接每路感性负载驱动器。

4、  根据权利要求1所述的一种盲人导航装置，其特征在于：触觉提示模块(5)是由12个振动电机组成。

一种盲人导航装置
技术领域
本发明涉及一种导航装置，尤其涉及一种盲人导航装置，属于电子导航领域。
背景技术
据统计，截止2003年我国视力残疾者占残疾人总数的14.61％，这些视力残疾者受视力功能障碍的困扰和生活环境的影响，活动范围受到很大的限制，其个人和家庭已成为社会上生活最困难的群体之一。因此如何拓展视力残疾者的信息感知渠道，进而扩展其活动范围成为解决该社会问题的新思路。触觉是重要的但目前未被充分利用的信息传输通道。人的触觉感知器官和听觉、视觉器官相比有很大的差异：视觉和听觉器官集中，且只有当人的注意力主要集中于视听时，才能进行信息获取；而人的触觉感受器分布于人的全身，不需要人注意力特别的关注就能产生连续不断的触觉感受；触觉感知的频率范围远高于视觉，可达到上千赫兹；触觉刺激是一对一的，具有针对性的特点；利用触觉能够感知丰富的信息。研究表明，触觉刺激能直接传到视觉皮层，该生理研究为触觉替代和扩展视觉功能提供了重要的理论依据。目前，盲人的行走及出行很大程度上还是依赖于市政建设的肓道或他人的辅助。
发明内容
本发明为解决盲人出行和扩展盲人活动范围的问题而提出一种盲人导航装置。
一种盲人导航装置，其结构包括：电源模块、信息采集模块、核心解码模块、驱动模块和触觉提示模块，其中：信息采集模块与核心解码模块相互传输信号，核心解码模块的输出端接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端接触觉提示模的输入端，电源模块给上述所有模块供电。
本发明是一种盲人导航装置，该装置是利用人体触觉能够感受外界丰富信息，且对信息反应速度较常规视、听觉快的机理而研制。该装置可以对使用者的地理位置进行定位，并具有多种触觉提示信号，让盲人出行不再依赖于盲道或借助他人帮助，很大程度地解决了盲人出行困难问题，使盲人独立出行成为可能。
附图说明
图1是本发明的模块结构框图。
图2是本发明中核心解码模块的电路结构图。
图3是本发明中驱动模块的电路结构图。
具体实施方式
如图1所示，一种盲人导航装置，其结构包括：电源模块1、信息采集模块2、核心解码模块3、驱动模块4和触觉提示模块5，其中：信息采集模块2与核心解码模块3相互传输信号，核心解码模块3的输出端接驱动模块4的输入端，驱动模块4的输出端接触觉提示模块5的输入端，电源模块1给上述所有模块供电。
电源模块1采用了两节3800mAh的锂电池供电。电源模块1将锂电池提供的电平转换为各模块所需的电平。该系统所需的电平有1.8V和3.3V。
信息采集模块2包括GPS模块和数字罗盘。GPS模块用于采集目标的二维位置信息，即使用者的绝对地理信息，如所处地点的经纬度和道路信息；数字罗盘用于采集使用者的前胸朝向，即在以使用者为坐标原点，地磁南北方向分别为坐标轴的水平坐标系下，使用者朝向的水平方位角度信息。根据目标的二维位置信息和使用者朝向的水平方位角度信息，可以计算出目标相对于使用者的位置信息，即目标的相对水平方位角度和距离信息。
如图3所示，核心解码模块3是一个基于嵌入式系统的控制器模块。从态势信息处理装置的具体功能和使用环境角度考虑，核心处理芯片采用恩智浦的LPC2294。该模块将信息采集模块2发送来的信息按照预定的编码算法将态势信息数据转换成态势信息触觉编码信号，并发送给驱动模块4。
如图4所示，驱动模块4是该导航装置实现触觉信息表达的功能部件，其将核心解码模块3传输过来的信息转换为合适的驱动信息来驱动触觉提示模块5。该驱动模块4主要由一单片机C8051、四片SPI总线的模数转换器MAX5259和感性负载驱动器NUD3105D组成。
触觉提示模块5用来提供触觉形式刺激，本导航装置采用振动触觉方式，该模块是一个由振动电机组成的阵列式的振动器，即固定在腰带上的围绕腰部一圈按水平角度均匀排列的12个振动电动机。通过12个振动电动机按照合理的系统的编码方法振动，就可以向使用者提供两个目标的位置和距离态势信息。
在本导航装置中除优化设计外，采用了工作电压两级监控和高容量锂电池来延长装置的待机时间。工作电压两级监控，分别对电池电压和芯片工作电压进行监控，当电池电压降低到某一设定值时就会提示使用者进行充电或更换电池。芯片工作电压监控电路使用了带I2C存储器的电源监控芯片CAT1025JI-30，复位门槛电压为3.0-3.15V，提高了系统的可靠性。信号nRST连接到核心处理芯片LPC2294的复位引脚RESET。当复位按键RST按下时，电源监控芯片CAT1025JI-30的RESET引脚立刻输出复位信号，使核心处理芯片LPC2294复位。此外，对于锂电池的电压采用一路AD进行实时监测，以保证在电池电量不足时提示用户进行充电或更换电池。
该导航装置的工作流程为：
(1)从GPS(带触摸屏)设定所要到达的目的地；
(2)核心解码模块3接收到GPS的命令请求后，开始读取使用者当前地理信息；
(3)核心解码模块3开始在现有的地图中寻找到达目的地的最短路径；
(4)寻找到最短路径后，核心解码模块3将不断读取使用者当前地理信息并与最短路径做比对，并通过驱动触觉提示模块5来提示使用者完成不同的行走动作；
(5)上述过程不断执行，直到到达目的地为止。