[发明专利]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）并告知用户的自身状态，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人员位置为基础，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择路径的原则，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）处理使用者前进方向的图像信息；核心处理电路（24）通过融合使用者前进方向的图像信息和超声波探测信息相融合，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；家人需要获取人员携带端周围的实际环境时，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）将匹配成功的人员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的关系和方位。