專利名稱：一種盲人交通引導系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息傳輸和光電通信領域，具體是一種輔助盲人通過路口的交通引導系統(tǒng)。

背景技術：
現行的路口以紅綠燈的形式維持交通秩序、保障人身安全。但對于盲人，他們看不到紅綠燈信號，如果沒有外界的幫助，較難安全地通過路口。為了幫助盲人通過路口，現行的主要方案是在路口斑馬線兩側的紅綠燈上加裝特定的發(fā)聲裝置，以不同的聲音提示紅綠燈信息。當盲人走到路口準備過馬路時，通過分辨發(fā)聲裝置所發(fā)出的提示音來判斷紅綠燈狀態(tài)，決定是否可以通行。
但這種技術存在以下不足第一，提示音音量很難設置。提示音過小，容易被環(huán)境噪聲所掩蓋或因距離的增加而聽不到，目前城市內機動車數量急劇上升，路口越來越寬，當盲人在穿越路口時離開發(fā)聲裝置一定距離后就很難聽到甚至完全聽不到提示音；提示音太大，對他人和周圍環(huán)境造成不利影響，由于提示音需要24小時連續(xù)工作，很容易影響周圍居民的休息，并因此而遭到居民的強烈反對。第二，斑馬線中斷了路口兩邊的盲道，盲人很難憑借自己的能力準確地從路口一邊的盲道經斑馬線通過路口并走上路口另一邊的盲道。第三，由于斑馬線上沒有引導機制，盲人一旦因某種原因偏離斑馬線就會帶來安全隱患。所以，需要一種更加安全、可靠和更為人性化的解決方案。


發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術中的不足，提供一種適用于城市道路交通系統(tǒng)的盲人交通引導系統(tǒng)，幫助盲人安全、便捷地通過路口，同時解決背景技術中所存在的問題。
本發(fā)明具體包括定位裝置、引導線、電子盲杖和交通燈控制器。
定位裝置緊接盲道對應路口的出口位置嵌入地面設置，包括與地面平齊的承重玻璃、承重玻璃下嵌入地面設置的盒體和盒體內設置的電路板。電路板上設置有中央控制器、紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路，由電池供電。紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路均與中央控制器電連接，中央控制器與電池電連接。
當盲人沿盲道走到定位裝置上時，定位裝置中的紅外光檢測電路會收到電子盲杖發(fā)出的紅外光信號并傳送給中央控制器，中央控制器收到這個信號后隨即返回一個標識自身位置(也就是盲人現在所處的位置)的信號通過紅外光發(fā)射電路發(fā)回給電子盲杖。
引導線設置在路兩邊位置對應的兩個定位裝置之間的路面上，引導線中心為基準線，兩側為預警線，基準線和預警線采用對紅外光反射能力有明顯差異的兩種顏色。
當盲人沿引導線通過路口時，電子盲杖中的紅外光發(fā)射電路會不斷地發(fā)出紅外光信號，由于引導線中心的基準線和兩側的預警線對紅外光反射能力有明顯的差異，電子盲杖中的紅外光檢測電路就可以通過檢測路面反射回來的紅外信號的強弱來判斷是否發(fā)生了偏離。
電子盲杖底部設置有紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路，內部設置有中央處理器、無線通信電路、語音產生電路和電池。紅外光檢測電路、紅外光發(fā)射電路、按鍵、無線通信電路和語音產生電路均與中央處理器電連接，耳機與語音產生電路電連接，中央處理器與電池電連接。電子盲杖和定位裝置通過各自的紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路與對方的紅外光發(fā)射電路和紅外光檢測電路建立光通信。
當盲人來到路口準備過馬路時，電子盲杖首先與定位裝置建立紅外通信，獲得定位裝置返回的包含其位置信息的信號，電子盲杖中的中央處理器從信號中提取出位置信息，通過無線通信電路發(fā)給交通燈控制器并等待交通燈控制器的返回信息。當電子盲杖收到來自交通燈控制器的返回信息——“通行建議”后，中央處理器從中提取有關紅綠燈狀態(tài)的信息并送給語音產生電路，語音產生電路產生相應的語音信號經耳機傳給盲人。在適宜通行時，盲人按下電子盲杖上的按鍵，中央處理器隨即控制紅外光發(fā)射電路不間斷地發(fā)出紅外光信號，而紅外光檢測電路則持續(xù)檢測路面反射回來的紅外光信號的強弱，一旦發(fā)現發(fā)生了偏離，中央處理器通過語音產生電路產生相應的語音信號送給耳機，提醒盲人及時調整方向。
交通燈控制器包括交通燈控制儀、交通燈信號處理模塊和無線通信電路，交通燈控制儀和無線通信電路均與交通燈信號處理模塊電連接，交通燈信號處理模塊和無線通信電路均由交通燈控制儀供電，交通燈控制器的無線通信電路與電子盲杖的無線通信電路信號連接，一個交通燈控制器可以同時與多個電子盲杖進行無線通信。
交通燈控制器的無線通信電路將收到的電子盲杖的信號送給交通燈信號處理模塊，交通燈信號處理模塊對這個信號進行處理可獲得盲人所在的位置和前進方向信息，根據這個信息交通燈信號處理模塊通過與交通燈控制儀相連的導線獲得相應方向的紅綠燈狀態(tài)，并生成相應的“通行建議”經無線通信電路發(fā)回給電子盲杖，在必要時交通燈信號處理模塊可以反饋控制交通燈控制儀在相應方向上亮起黃燈，提醒機動車司機注意避讓。
本發(fā)明中，所述的紅外光檢測電路均能接收并解調收到的紅外信號并將紅外信號轉換成電信號給中央控制器或者中央處理器，紅外光發(fā)射電路能夠將來自中央控制器或者中央處理器的電信號轉化為經過調制的紅外信號發(fā)射出去；所述的語音產生電路能夠根據輸入信號產生相應的語音信息，無線通信電路能夠發(fā)送和接收無線信號。
本發(fā)明技術實現簡單，完成對應功能的紅外光檢測電路、紅外光發(fā)射電路和語音產生電路均屬于成熟的技術，本領域普通技術人員利用現有知識均可實現。電池和耳機屬于日常生活常見物品，很容易在商業(yè)網點購得。定位裝置中的中央控制器、電子盲杖中的中央處理器以及交通燈信號處理模塊均采用成熟的產品，如常用的80C51單片機系列、凌陽單片機SPCE061系列等。無線通信電路可采用ATMEL、NORDIC等公司的無線傳輸芯片。交通燈控制儀利用現有的正在使用中的交通燈控制儀(已有供電)，如DS8型多相位交通燈控制儀。
本發(fā)明有如下有益效果 1.定位裝置能準確獲得盲人的位置和前進方向，便于交通燈控制器提供相關信息。
2.交通燈控制器能從兩方面保障盲人的安全。
3.斑馬線上的引導線能引導盲人在盡可能短的時間里通過路口，且連接了路口兩邊的盲道，在最大限度內保障盲人的安全。
4.通過紅外、無線通信和經耳機傳送的語音提示一方面保證盲人可靠獲得所需信息，另一方面避免干擾其他人和影響周圍環(huán)境。
5.在電子盲杖所發(fā)射的紅外信號中可增加使用者本人的信息，便于確認身份(比如乘坐公交車，就診等)。
6.定位裝置除放置在路口外，還可放置在公交車站、醫(yī)院、藥店等日常生活中比較重要的地方，提高整個系統(tǒng)的利用率。
7.語音提示內容除通過路口所需的信息外，還可增加盲道附近的某些信息。比如公交車站(包括站名、停靠線路及方向等)、醫(yī)院、商場、藥店等。
8.使用對象還可以擴展到視力退化的老年人以及有此需要的弱勢人群，增強了他們的自尊和自信，拓寬了他們的活動范圍，提高了他們的生活品質，體現了社會對弱勢人群的關懷，有利于建設和諧社會。



圖1為帶有本發(fā)明中的定位裝置與交通燈控制器的十字路口示意圖。
圖2為本發(fā)明中定位裝置外部結構示意圖。
圖3為本發(fā)明中定位裝置內部電路結構框圖。
圖4為本發(fā)明中電子盲杖電子部分結構框圖。
圖5為本發(fā)明中交通燈控制器結構框圖。
具體實施方案 如附圖1所示，本發(fā)明包括緊接盲道105對應路口的出口位置106嵌入地面設置的定位裝置101、設置在路兩邊位置對應的兩個定位裝置101之間路面上的引導線102、具有紅外收發(fā)、無線通信、語音產生等功能的電子盲杖103和增加了無線傳輸功能的交通燈控制器104。電子盲杖103和定位裝置101之間采用紅外UART模式進行數據通信，電子盲杖103和交通燈控制器104之間采用無線通信方式進行數據通信。
所述引導線102的中心為基準線107，兩側為預警線108，基準線107和預警線108采用對紅外光反射能力有明顯差異的兩種顏色，比如基準線107采用黑色，預警線108采用白色。
如附圖2所示，定位裝置101的外部結構為中空的長方體狀的盒子，頂部材質要求具有一定透光能力、耐磨能力及承重能力，本發(fā)明采用的是一定厚度的承重玻璃201，承重玻璃201與嵌入地下的盒體202之間密封，以防止雨水等進入盒體損害內部的電路板203，定位裝置101頂部與盲道表面齊平。
如附圖3所示，設置在定位裝置101內部的電路板203由中央控制器301、紅外光檢測電路302和紅外光發(fā)射電路303構成，由電池304供電。紅外光檢測電路302和紅外光發(fā)射電路303均與中央控制器301通過導線電連接。紅外光發(fā)射電路303帶有調制功能，能產生具有載波調制的紅外信號；紅外光檢測電路302帶有解調濾波功能，能解調接收到的紅外調制信號；調制的目的在于增強通信系統(tǒng)抵抗由環(huán)境光中的紅外線引起的干擾的能力。
如附圖4所示，電子盲杖103在傳統(tǒng)盲杖的基礎上增加了紅外光檢測電路401、紅外光發(fā)射電路402、按鍵403、中央處理器404、無線通信電路405、語音產生電路406和耳機407，由電池408供電。紅外光檢測電路401、紅外光發(fā)射電路402、按鍵403、無線通信電路405和語音產生電路406均與中央處理器404電連接，耳機407與語音產生電路406電連接。
如附圖5所示，交通燈控制器104在目前正在使用的交通燈控制儀501的基礎上增加了交通燈信號處理模塊502和無線通信電路503。交通燈控制儀501和無線通信電路503均與交通燈信號處理模塊502電連接，交通燈信號處理模塊502和無線通信電路503由交通燈控制儀501供電(交通燈控制儀501已有供電裝置)。
下面結合附圖以一個十字路口為例對本發(fā)明進行詳細描述。
如附圖1所示，一個十字路口設置1個交通燈控制器104和8個定位裝置101。定位裝置101按其所在的位置進行編號，該編號反映了其對應的斑馬線的走向，比如單數表示南北方向，雙數表示東西方向；該編號同時保存在定位裝置101的中央控制器301和交通燈控制器104的交通燈信號處理模塊502內。交通燈信號處理模塊502內保存了交通燈控制器104所在路口的所有定位裝置101的編號及其相應的位置信息。
當盲人沿盲道行走時，電子盲杖103中的中央處理器404每隔一定時間啟動紅外光發(fā)射電路402發(fā)出一個經過調制的紅外光信號。當盲人走到路口的定位裝置101上時，定位裝置101中的紅外光檢測電路302就會收到紅外光發(fā)射電路402所發(fā)出的紅外信號，并轉換成電信號通過導線傳送給中央控制器301，中央控制器301隨即提取預先存入的編號并啟動紅外光發(fā)射電路303把該編號返回給電子盲杖103，該編號能夠表明使用電子盲杖103的盲人所在的位置信息和前進方向。中央控制器301如果在一段時間之內沒有收到紅外光檢測電路302傳來的信號，將自動轉入休眠狀態(tài)，并關閉紅外光發(fā)射電路303以節(jié)省能源。
電子盲杖103中的紅外光檢測電路401收到定位裝置101返回的紅外信號后，經過濾波和解調從中取出定位裝置101的編號送給中央處理器404，中央處理器404將這個編號通過無線通信電路405發(fā)送給交通燈控制器104。
交通燈控制器104的無線通信電路503收到電子盲杖103發(fā)來的無線信號后送給交通燈信號處理模塊502，交通燈信號處理模塊502根據信號中的編號和預先存入的與該編號相應的方向信息從交通燈控制儀501提取相應的紅綠燈信息，經處理后產生“通行建議”通過無線通信電路503發(fā)回給電子盲杖103。必要時，交通燈信號處理模塊502能通過與交通燈控制儀501連接的導線反饋控制交通燈控制儀501在相應方向的機動車道上亮起黃燈提醒機動車司機注意避讓。
“通行建議”經無線通信電路405接收后送往中央處理器404，經其處理后，將要輸出的語音信息傳給語音產生電路406，待其生成語音信號后經耳機407告知盲人。
在適宜通行時，盲人按下電子盲杖103上的按鍵403，中央處理器404隨即控制紅外光發(fā)射電路402不間斷地發(fā)出紅外光信號，而紅外光檢測電路401則持續(xù)檢測路面反射回來的紅外光信號，由于引導線102中心基準線106和兩側預警線107對紅外光的反射能力有明顯的差異，紅外光檢測電路401可根據反射信號的強弱進行判斷，一旦發(fā)現發(fā)生偏離，中央處理器404就可控制語音產生電路406產生相應的語音信號送給耳機407，及時提醒盲人調整方向。
在盲人沿引導線102通過路口到達另一邊的定位裝置101時，電子盲杖103同樣會跟該定位裝置101建立紅外通信并獲得它的編號信息，中央處理器404經過判斷處理后，控制紅外光發(fā)射電路402將持續(xù)發(fā)射紅外信號轉為間隔一定時間發(fā)射紅外信號，通行結束。
本發(fā)明系統(tǒng)中的主要裝置組成簡單，可直接采用市售商品作為組成部分。定位裝置101中的中央控制器301、交通燈控制器104中的交通燈信號處理模塊502和電子盲杖103中的中央處理器404都可用8位或16位單片機來實現，如常用的80C51單片機系列、凌陽單片機SPCE061系列等。無線數據傳輸模塊可采用ATMEL、NORDIC等公司的無線傳輸芯片，也可采用凌陽公司與SPCE061配套的nRF2401無線傳輸模組。定位裝置101和電子盲杖103外圍電路的紅外發(fā)光器件由普通的發(fā)光二極管組成，接收器件可選用通用的紅外解調接收管，如IRM38AP等，也可自行設計紅外光檢測解調電路；紅外光強度檢測器件可選用紅外光敏管。如上所述的電子器件均能夠在電子市場購置到。電池和耳機屬于日常生活常見用品，很容易在商業(yè)網點購得。
本發(fā)明系統(tǒng)中使用的無線數據傳輸模塊應當工作在國際公共使用頻段，以便于使用和頻率設置。同時，由于同頻無線電路在空中會產生相互干擾，在設計無線通信模塊以及電子盲杖與交通燈控制器的通信模式時，應該考慮到這一問題。解決方法比較多，如用跳頻技術當兩個電子盲杖同時與控制器通信而產生沖突時，電子盲杖系統(tǒng)可采用二進制指數退避算法等方法防止再次發(fā)生通信沖突。
本發(fā)明系統(tǒng)中使用的紅外數據傳輸載波頻率可選用工業(yè)常用載波頻率，如38KHz，以方便電子器件的選用。
最后，還需要注意的是，以上給出的僅是本發(fā)明的一個具體實施的例子。顯然，本發(fā)明不限于以上示例，還可以有多種變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是在本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1、一種盲人交通引導系統(tǒng)，包括定位裝置(101)、引導線(102)、電子盲杖(103)和交通燈控制器(104)，其特征是
定位裝置(101)緊接盲道(105)對應路口的出口位置(106)嵌入地面設置，路兩邊位置對應的兩個定位裝置(101)之間的路面上設置有引導線(102)，引導線(102)中心為基準線(107)、兩側為預警線(108)，基準線(107)和預警線(108)采用對紅外光反射能力有明顯差異的兩種顏色；
所述的定位裝置(101)包括與地面平齊的承重玻璃(201)，承重玻璃(201)下嵌入地面設置有盒體(202)，盒體(202)內設置有電路板(203)，電路板(203)上設置有中央控制器(301)、紅外光檢測電路(302)、紅外光發(fā)射電路(303)和電池(304)，紅外光檢測電路(302)和紅外光發(fā)射電路(303)均與中央控制器(301)電連接，中央控制器(301)與電池(304)電連接；
所述的紅外光檢測電路(302)能接收并解調收到的紅外信號并將紅外信號處理成電信號傳給中央控制器(301)，紅外光發(fā)射電路(303)能夠將中央控制器(301)發(fā)送的電信號轉化為經過調制的紅外信號；
電子盲杖(103)底部設置有紅外光檢測電路(401)和紅外光發(fā)射電路(402)，內部設置有中央處理器(404)、無線通信電路(405)、語音產生電路(406)和電池(408)；紅外光檢測電路(401)、紅外光發(fā)射電路(402)、按鍵(403)、無線通信電路(405)和語音產生電路(406)均與中央處理器(404)電連接，耳機(407)與語音產生電路(406)電連接，中央處理器(404)與電池(408)電連接；電子盲杖(103)和定位裝置(101)通過各自的紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路與對方的紅外光發(fā)射電路和紅外光檢測電路建立光通信；
所述的紅外光檢測電路(401)能接收并解調收到的紅外信號并將紅外信號處理成電信號傳給中央處理器(404)，紅外光發(fā)射電路(402)能夠將中央處理器(404)發(fā)送的電信號轉化為經過調制的紅外信號；所述的語音產生電路(406)能夠根據輸入信號產生相應的語音信息；
交通燈控制器(104)包括交通燈控制儀(501)、交通燈信號處理模塊(502)和無線通信電路(503)，交通燈控制儀(501)和無線通信電路(503)均與交通燈信號處理模塊(502)電連接；交通燈控制器(104)的無線通信電路(503)與電子盲杖(103)的無線通信電路(405)信號連接，均能夠發(fā)送和接收無線信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輔助盲人通過路口的交通引導系統(tǒng)?，F行聲音提示系統(tǒng)引導效果不好。本發(fā)明包括定位裝置、引導線、電子盲杖和交通燈控制器。其中定位裝置緊接盲道對應路口的出口位置嵌入地面設置，引導線設置在路兩邊位置對應的兩個定位裝置之間的路面上。電子盲杖和定位裝置通過各自的紅外光檢測電路和紅外光發(fā)射電路與對方的紅外光發(fā)射電路和紅外光檢測電路建立光通信。交通燈控制器的無線通信電路與電子盲杖的無線通信電路信號連接。本發(fā)明技術實現簡單，能準確獲得盲人的位置和前進方向，便于交通燈控制器提供相關信息，在最大限度內保障盲人的安全。
文檔編號A61H3/00GK101239014SQ20081005954
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者冊 史, 寅 趙, 潘豐俏, 誠 李, 嘯 周 申請人:浙江大學