專利名稱：基于gps/gsm的導(dǎo)盲車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)國(guó)家權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前約有500萬(wàn)盲人，占世界盲人總數(shù)的18%，每年約有45萬(wàn)人失明，這意味著幾乎每分鐘就會(huì)出現(xiàn)一例新的盲人。預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)盲人人數(shù)將達(dá)到2000萬(wàn)，盲人將成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題。他們是我們身邊一個(gè)很大的弱勢(shì)群體，由于受到視カ限制，出行十分不便，且危險(xiǎn)系數(shù)很高。然而中國(guó)市場(chǎng)針對(duì)盲人的導(dǎo)盲產(chǎn)品研究尚處于培育期，其中很多是普遍適用型產(chǎn)品，真正為盲人量身定做的種類少，生產(chǎn)廠家少，產(chǎn)品種類缺乏，現(xiàn)有產(chǎn)品的安全性與使用效果也很難達(dá)到盲人要求。現(xiàn)在盲人出行時(shí)的ー種選擇是利用拐杖在行進(jìn)時(shí)探測(cè)障礙物，達(dá)到避障的目的。 或者結(jié)合盲道中不同的提示信號(hào)(盲道中一類是條形引導(dǎo)磚，引導(dǎo)盲人放心前行；ー類是帶有圓點(diǎn)的提示磚，提示盲人前面有障礙，該轉(zhuǎn)彎了)行迸。拐杖不能探測(cè)到稍遠(yuǎn)的障礙物以及盲人前方的懸空物體，盲道被占和閑置現(xiàn)象屢見不鮮，大多數(shù)盲道并未起到實(shí)質(zhì)作用?，F(xiàn)在盲人出行時(shí)的另ー種選擇是使用導(dǎo)盲犬，導(dǎo)盲犬可幫助盲人去學(xué)校、商店、洗衣店、街心花園等。它們習(xí)慣于頸圈、導(dǎo)盲牽引帶和其他配件的約束，懂得很多ロ令，可以帶領(lǐng)盲人安全地走路，當(dāng)遇到障礙和需要拐彎時(shí)，會(huì)引導(dǎo)主人停下以免發(fā)生危險(xiǎn)。導(dǎo)盲犬的培訓(xùn)綜合費(fèi)用達(dá)2. 5-3萬(wàn)美元，訓(xùn)練周期導(dǎo)盲犬的培訓(xùn)過程長(zhǎng)達(dá)18個(gè)月，淘汰率高達(dá)80%，使用壽命有限，并且需要花費(fèi)時(shí)間照顧喂養(yǎng)導(dǎo)盲犬，這無(wú)形中給盲人増加了不便。

實(shí)用新型內(nèi)容為了幫助盲人克服出行障礙，走出家門，融入社會(huì)，獲取生活的信心和勇氣，體驗(yàn)生活的快樂，本實(shí)用新型提供一種基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車。一種基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，包括車體部分和控制部分，控制部分操控車體部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所述控制部分包括控制模塊、GPS模塊、語(yǔ)音模塊、超聲波傳感器和電子羅盤；其中GPS模塊用于測(cè)量小車所在地的經(jīng)緯度信息，發(fā)送給控制模塊，所述電子羅盤用于測(cè)量地磁信息，發(fā)送給控制模塊，控制模塊利用所述地磁信息對(duì)所述經(jīng)緯度信息進(jìn)行有效補(bǔ)償；超聲波傳感器用于感應(yīng)障礙物信息，控制模塊接收障礙物信息并發(fā)出控制指令給導(dǎo)盲車的車體部分，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能，在到達(dá)目的地時(shí)，控制模塊控制語(yǔ)音模塊發(fā)聲實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示功能。所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，所述控制模塊采用Atmegal28。所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，GPS模塊選用C3-470CGPS模塊。根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在于，所述語(yǔ)音模塊采用SYN6288中文語(yǔ)音合成芯片。[0012]所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，所述電子羅盤采用MEMS美新磁場(chǎng)傳感器MMC212?？梢詫?duì)近處、遠(yuǎn)處、懸空的障礙物進(jìn)行有效避障，擺脫了盲人出行對(duì)盲道的依賴；同時(shí)價(jià)格適中，避免了導(dǎo)盲犬給盲人帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)壓力，適于大規(guī)模推廣。而且，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，而且能以語(yǔ)音形式提示目的地，并具有避障功能，解決了盲人出行的各種不便。

圖I本實(shí)用新型導(dǎo)盲車的原理框圖；圖2本實(shí)用新型導(dǎo)盲車控制模塊電路原理圖；圖3本實(shí)用新型導(dǎo)盲車GPS模塊電路原理圖；圖4本實(shí)用新型導(dǎo)盲車超聲波模塊電路原理圖，4-1、4-2、4_3分別為三個(gè)超聲波單元；圖5本實(shí)用新型導(dǎo)盲車語(yǔ)音模塊電路原理圖；圖6本實(shí)用新型導(dǎo)盲車地磁傳感器電路原理圖；圖7本實(shí)用新型導(dǎo)盲車地磁傳感器導(dǎo)航原理圖；圖8本實(shí)用新型導(dǎo)盲車液晶顯示器電路原理圖；圖9本實(shí)用新型導(dǎo)盲車的信號(hào)流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型的導(dǎo)盲車包括車體部分和控制部分，控制部分操控車體部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。參考圖I和圖9，本實(shí)用新型導(dǎo)盲車控制部分包括控制模塊、GPS模塊、語(yǔ)音模塊、超聲波傳感器和電子羅盤(即地磁傳感器)。其中GPS模塊用于測(cè)量小車所在地的經(jīng)緯度信息，發(fā)送給控制模塊，電子羅盤用于測(cè)量地磁信息，發(fā)送給控制模塊，控制模塊利用所述地磁信息對(duì)所述經(jīng)緯度信息進(jìn)行有效補(bǔ)償，超聲波傳感器用于感應(yīng)障礙物，控制模塊接收并根據(jù)其發(fā)出控制指令給導(dǎo)盲車的車體部分，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能，在到達(dá)目的地吋，控制模塊控制語(yǔ)音模塊發(fā)聲實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示功能。參考圖2，所述控制模塊采用Atmegal28，具有兩路8位PWM、內(nèi)部集成8路10位ADC，擁有兩個(gè)可編程的串行USART，應(yīng)用極其廣泛。參考圖3，GPS模塊選用C3-470CGPS模塊。采用GPS模塊測(cè)量目的地和小車所在地的位置信息，經(jīng)串ロ傳輸?shù)教幚砥?，處理器不斷?jì)算目的地和小車所在地這兩點(diǎn)之間的距離，并控制電機(jī)轉(zhuǎn)向，使小車向目的地運(yùn)動(dòng)，直到兩點(diǎn)距離小于O. 5m時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。參考圖4為超聲波ネ旲塊電路原通圖,超聲波ネ旲塊精度尚、性能穩(wěn)定、盲區(qū)(2cm)超近，可以滿足需要。超聲波模塊工作原理(I)采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少IOus的高電平信號(hào)；(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；[0032](3)有信號(hào)返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間.測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2 ；本設(shè)計(jì)采用三個(gè)超聲波模塊有序放置，有效擴(kuò)大了測(cè)量范圍，極大地提高了了安全性能。參考圖5，本實(shí)用新型采用SYN6288中文語(yǔ)音合成芯片。圖6為本實(shí)用新型地磁傳感器電路原理圖。本實(shí)用新型采用MEMS美新磁場(chǎng)傳感器MMC212，它的靈敏度高達(dá)512CountS/gauSS，并且具有智能方向角校準(zhǔn)算法，可以動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償磁干擾引起的誤差，能夠精確測(cè)量所在處磁場(chǎng)信息。參考圖7，地磁場(chǎng)磁感線總是由地磁北極指向地磁南極，假設(shè)Y軸正方向與地磁南極相同，角a是從某點(diǎn)的目標(biāo)方向線起，依逆時(shí)針方向到Y(jié)軸正方向之間的夾角。本實(shí)用新 型中即利用地磁傳感器測(cè)量導(dǎo)盲車航向與正北方向的夾角，從而由控制模塊控制車體部分工作，達(dá)到壁障和導(dǎo)盲目地。采用美新兩軸地磁傳感器MMC212xMC，根據(jù)如下公式就可以計(jì)算出角a的具體值
f
Oex=0,ey>0
180。ら=0，eタ <0
90。ex > 0,ey = O
arctan—·--ex > 0,ev > 0
Λ Iδπ^ y
α-\e
arctan— · + 90°ex > 0,ev < 0
e, 180^
arctan — ·-+ 180。ex <0,e <0
e 180y
arctan — ·--h270°e, < 0,e > 0
V er 180y參考圖8，本實(shí)用新型采用1602液晶作為顯示模塊。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)(I)顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每ー個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器(CRT)那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。(2)數(shù)字式接ロ液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接ロ更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。(3)體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。(4)功耗低相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。選用此IXD即可清晰方便顯示所需信息(如經(jīng)緯度、時(shí)間、偏轉(zhuǎn)角度等)，方便使用，又能減少不必要的功耗以適合長(zhǎng)期的使用。本實(shí)用新型的意義在于為了幫助盲人克服出行障礙，走出家門，融入社會(huì)，獲取生活的信心和勇氣，體驗(yàn)生活的快樂與幸福；同時(shí)推進(jìn)殘疾人福利事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)殘疾人“平等·參與·共享”目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)采用超聲波傳感器和紅外傳感器對(duì)近處、遠(yuǎn)處、懸空的障礙物進(jìn)行有效避障，擺脫了盲人出行對(duì)盲道的依賴；同時(shí)價(jià)格適中，避免了導(dǎo)盲犬給盲人帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)壓力，適于大規(guī)模推廣。同時(shí)采用GPS、地磁傳感器實(shí)現(xiàn)定位和自主導(dǎo)航，利用語(yǔ)音芯片進(jìn)行目的地語(yǔ)音提示和危險(xiǎn)情況提示。同時(shí)，該思想還可以應(yīng)用于景區(qū) 機(jī)器人導(dǎo)游等諸多場(chǎng)所，應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景將更加廣闊。首次使用時(shí)，由視力正常者引領(lǐng)小車到盲人所要去的各個(gè)地點(diǎn)，通過GPS記錄路徑。將各條路徑信息存儲(chǔ)與處理器中，利用按鍵切換。盲人使用時(shí)通過按鍵選擇目的地，小車?yán)肎PS實(shí)時(shí)精確定位，地磁傳感器測(cè)量方向，處理器采集GPS經(jīng)緯度信息和地磁信息，經(jīng)算法設(shè)計(jì)得到小車航向偏角，進(jìn)而控制導(dǎo)盲車行進(jìn)，在途中避障模塊通過超聲波傳感器探測(cè)障礙物井指引小車正確避障，盲人在導(dǎo)航車的動(dòng)カ牽引下前往目的地。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在于，包括車體部分和控制部分，控制部分操控車體部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所述控制部分包括控制模塊、GPS模塊、語(yǔ)音模塊、超聲波傳感器和電子羅盤；其中GPS模塊用于測(cè)量小車所在地的經(jīng)緯度信息，發(fā)送給控制模塊，所述電子羅盤用于測(cè)量地磁信息，發(fā)送給控制模塊，控制模塊利用所述地磁信息對(duì)所述經(jīng)緯度信息進(jìn)行有效補(bǔ)償；超聲波傳感器用于感應(yīng)障礙物信息，控制模塊接收障礙物信息并發(fā)出控制指令給導(dǎo)盲車的車體部分，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能，在到達(dá)目的地時(shí)，控制模塊控制語(yǔ)音模塊發(fā)聲實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在干，所述控制模塊采用Atmegal28。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在于，GPS模塊選用C3-470CGPS模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在于，所述語(yǔ)音模塊采用SYN6288中文語(yǔ)音合成芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，其特征在于，所述電子羅盤采用MEMS美新磁場(chǎng)傳感器MMC212。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于GPS/GSM的導(dǎo)盲車，包括車體部分和控制部分，控制部分操控車體部分進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所述控制部分包括控制模塊、GPS模塊、語(yǔ)音模塊、超聲波傳感器和電子羅盤；其中GPS模塊用于測(cè)量小車所在地的經(jīng)緯度信息，發(fā)送給控制模塊，所述電子羅盤用于測(cè)量地磁信息，發(fā)送給控制模塊，控制模塊利用所述地磁信息對(duì)所述經(jīng)緯度信息進(jìn)行有效補(bǔ)償；超聲波傳感器用于感應(yīng)障礙物信息，控制模塊接收障礙物信息并發(fā)出控制指令給導(dǎo)盲車的車體部分，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航功能，在到達(dá)目的地時(shí)，控制模塊控制語(yǔ)音模塊發(fā)聲實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示功能。
文檔編號(hào)G05D1/02GK202453733SQ201120120760
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者張春飛, 李潔, 楊大河, 王玉凱, 王立峰, 苗壯, 薛吉星, 謝貝貝, 黃鑫 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)