一种用于避障的智能导引系统

摘要

本发明公开了一种用于避障的智能导引系统，包括：智能手杖（33）、语音交互耳机（34）和监控应用模块（35）。智能手杖（33）和语音交互耳机（34）双向连接，语音交互耳机（34）和监控应用模块（35）双向连接；监控应用模块（35）运行在智能手机或者电脑上，通过与智能手杖（33）之间的数据交互实现对智能手杖（33）使用者状态的监控和对智能手杖（33）远程控制。智能导引系统工作时，智能手杖（33）和语音交互耳机（34）通过蓝牙接口进行自动匹配。家人在寻找使用者的过程中，通过监控应用模块（35）向智能手杖（33）发送人脸识别命令，确定使用者的方位。本系统采用多传感器相结合的方式实现人员的定位。

主权项

一种用于避障的智能导引系统，其特征在于包括：智能手杖(33)、语音交互耳机(34)和监控应用模块(35)；其中智能手杖(33)包括：手杖立柱(1)、手杖横柄(2)、血氧传感器(3)、心率传感器(4)、体温传感器(5)、温湿度传感器(6)、摄像头(7)、三轴陀螺(8)、三轴加速度传感器(9)、激光测距组件(10)、超声波探测组件(11)、震动器(12)、气压传感器(13)、卫星组件(14)、蓝牙组件(15)、4G组件(16)、声光报警器(17)、图像处理电路(18)、电量指示灯(19)、照明灯(20)、开关机按钮(21)、报警按钮(22)、照明按钮(23)、核心处理电路(24)和智能手杖电池(25)；语音交互耳机(34)包括：蓝牙电路(26)、语音电路(27)、耳机电池(28)、开关键(29)、电量显示及数据处理电路(30)、FM短波中波收音电路(31)和MP4电路(32)；智能手杖(33)和语音交互耳机(34)双向连接，语音交互耳机(34)和监控应用模块(35)双向连接；监控应用模块(35)运行在智能手机或者电脑上，通过与智能手杖(33)之间的数据交互实现对智能手杖(33)使用者状态的监控和对智能手杖(33)远程控制；智能手杖(33)中，摄像头(7)的数据及供电接口与图像处理电路(18)的数据接口及对外供电接口双向连接；血氧传感器(3)、心率传感器(4)、体温传感器(5)、温湿度传感器(6)、三轴陀螺(8)、三轴加速度传感器(9)、激光测距组件(10)、超声波探测组件(11)、气压传感器(13)、卫星组件(14)、蓝牙组件(15)、4G组件(16)、声光报警器(17)和图像处理电路(18)分别与核心处理电路(24)双向连接，核心处理电路(24)的控制接口的输出端分别与开关机按钮(21)、报警按钮(22)及照明按钮(23)的控制接口输入端连接，震动器(12)、电量指示灯(19)和照明灯(20)的供电接口与核心处理电路(24)的对外供电接口连接，智能手杖电池(25)的供电接口与核心处理电路(24)的供电输入接口连接；语音交互耳机(34)中，耳机电池(28)的供电输出接口与开关键(29)的输入接口连接，开关键(29)的输出接口与电量显示及数据处理电路(30)的输入接口连接，语音电路(27)的数据接口与电量显示及数据处理电路(30)的数据接口双向连接，蓝牙电路(26)的数据接口与电量显示及数据处理电路(30)的数据接口双向连接，MP4电路(32)的数据接口与电量显示及数据处理电路(30)的数据接口双向连接，FM短波中波收音电路(31)的数据输出接口与电量显示及数据处理电路(30)的数据输入接口连接；智能导引系统工作时，智能手杖(33)和语音交互耳机(34)通过蓝牙接口进行自动匹配；使用者从智能手杖(33)的电量指示灯(19)查看智能手杖(33)是否亏电，从语音交互耳机(34)的电量显示及数据处理电路(30)处查看语音交互耳机(34)是否亏电；匹配完成后，智能手杖(33)中的核心处理电路(24)采集血氧传感器(3)、心率传感器(4)、体温传感器(5)及温湿度传感器(6)的数据，并将血氧、心率、体温及温湿度数据通过蓝牙组件(15)发送给语音交互耳机(34)并告知使用者的自身状态，同时将血氧、心率、体温及温湿度数据通过4G组件(16)发送给指定的监控应用程序以便于家人监控使用者状态；在卫星组件(14)状态正常的情况下，智能手杖(33)调用自身地图数据库信息，结合卫星组件(14)位置信息和气压传感器(13)的高度信息进行地图匹配；智能手杖(33)依据卫星组件(14)数据结合三轴陀螺(8)和三轴加速度传感器(9)误差模型，对三轴陀螺(8)和三轴加速度传感器(9)的误差进行估计，进而修正三轴陀螺(8)和三轴加速度传感器(9)的误差；在卫星组件(14)状态异常的情况下，智能手杖(33)依据之前使用的地图数据库信息和上一时刻使用者位置为基础，结合三轴陀螺(8)、三轴加速度传感器(9)信息和气压传感器(13)的高度信息进行航位推算并进行地图匹配定位；使用者通过语音交互耳机(34)用语音的方式告知智能导引系统目的地同时确定选路原则，核心处理电路(24)读取卫星组件(14)的数据作为出发初始位置，并按照选路原则确定行走路线；在使用者行进过程中核心处理电路(24)定时通过语音交互耳机(34)用语音的方式告知使用者前进的方向及转弯路口；同时，核心处理电路(24)通过4G组件(16)将使用者的血氧、心率、体温、温湿度、位置、行走方向和卫星组件(14)的位置数据发送给指定的监控应用程序以便于家人监控使用者状态；使用者行进过程中，手杖立柱(1)上设置三个超声波探测组件(11)，分别指向路面、正前方和前上方，进行距离测定；超声波探测组件(11)检测路面有凸起、下凹或前方障碍物时，核心处理电路(24)启动摄像头(7)工作，摄像头(7)将拍摄的图像传输至图像处理电路(18)进行图像处理，核心处理电路(24)通过读取图像处理电路(18)图像处理数据，获取使用者前进方向的图像信息；核心处理电路(24)融合使用者前进方向的图像信息和超声波探测信息，通过语音的方式告知使用者前方障碍物的类型和距离；使用者行进至交叉路口时，核心处理电路(24)启动摄像头(7)工作，摄像头(7)将拍摄的图像传输至图像处理电路(18)进行图像处理，图像处理电路(18)将处理过的交叉路口图像信息与存储在图像处理电路(18)的图片库中斑马线、交通灯类典型交通标志进行对比，对比完成后图像处理电路(18)将对比结果传输给核心处理电路(24)，核心处理电路(24)通过语音的方式告知使用者前方路口的交通状态；手杖立柱(1)确认无危险的状态下，通过语音和震动器(12)两种方式告知使用者安全通行；使用者感觉光线暗淡时，按下智能手杖(33)的照明按钮(23)，核心处理电路(24)启动位于手杖横柄(2)前端的照明灯(20)；使用者的身体出现异常状态时，按下智能手杖(33)的报警按钮(22)，核心处理电路(24)将使用者的血氧、心率、体温、温湿度、位置、行走方向、卫星组件(14)的位置数据发送给指定的监控应用模块(35)以便于家人确定使用者状态；同时核心处理电路(24)启动声光报警器(17)，声光报警器(17)对外发出闪光和呼救声；家人需要获取智能手杖(33)周围的实际环境时，通过监控应用模块(35)向智能手杖(33)发送环境获取命令，智能手杖(33)启动摄像头(7)工作，并通过语音通讯的方式使摄像头(7)对准特定的位置，图像通过4G组件(16)传送给监控应用模块(35)；同时监控应用模块(35)远程控制摄像头(7)，将摄像头(7)更改为摄像模式，并调节摄像头(7)的焦距，以便于详细观察使用者周围的环境；图像通过4G组件(16)传送给监控应用模块(35)，以供家人决策；家人在寻找使用者的过程中，通过监控应用模块(35)向智能手杖(33)发送人脸识别命令；智能手杖(33)接收到人脸识别命令后，摄像头(7)将拍摄的图像传输至图像处理电路(18)进行图像处理，图像处理电路(18)将人脸信息从背景图相中提取出来，与存储在图像处理电路(18)中家人图片库的人脸图像进行对比；当人脸匹配成功时，图像处理电路(18)将匹配成功的人脸信息发送给核心处理电路(24)，核心处理电路(24)通过语音的方式告知使用者，家人与使用者之间的关系及家人的方位。