專利名稱：一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法，特別是指一 種具有偵測障礙物的功能的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會科技進步，手機、計算機、以及PDA等相關(guān)的手持通訊電子裝置陸續(xù)問世，為 人們帶來前所未有的便利性，以及享受影音視聽的娛樂。然而，雖然科技進步，卻忽略了少 數(shù)社會的弱勢團體。特別是一些殘障人士，并沒有因為科技進步，完全享受到科技所帶來的 便利生活。
殘障人士中，又以視障的盲人，因為眼睛看不清或看不見，除了造成生活上諸多不便之 外，有時候更會遭受到危及生命的意外，例如過馬路或"^答火車等。
雖然現(xiàn)在的社會環(huán)境，有很多輔助盲人生活的設(shè)備，例如點字，可幫助盲人閱讀文字； 導(dǎo)盲磚，可指引盲人行走；紅綠燈語音裝置，可幫助盲人辨別路口的標志。但是，上述這些 設(shè)施，并沒有為盲人大大地改善他們的生活。盲人仍然需要帶著導(dǎo)盲杖或?qū)と饕龑?dǎo)，才 能外出。而上述所提的輔助盲人生活的設(shè)備，其中特別是導(dǎo)盲磚，還需要搭配導(dǎo)盲仗才能使 用。
導(dǎo)盲仗只是一般的拐杖，盲胞外出時，會左右擺動導(dǎo)盲仗，使其與障礙物碰觸，藉此使 盲人可以了解前方的環(huán)境。但是，若是前方有人的話，導(dǎo)盲仗會打到前方的人，而造成不便 及尷搶。
此外， 一般盲人使用導(dǎo)盲仗都是將仗放下，在地上來回左右擺動。這樣雖然有偵測障礙 物的功能，但是無法偵測到上方的障礙物，這會造成盲人的不便或受傷。舉例來說，假設(shè)有 一盲人，要從一門口進入時，假如該門口高度太矮，導(dǎo)盲仗無法偵測到，其結(jié)果會造成盲人 頭部撞到該門口上方的門框或是墻壁而受傷。
導(dǎo)盲犬是受過訓(xùn)練的狗，當盲人帶著導(dǎo)盲犬出門時，導(dǎo)盲犬會導(dǎo)引盲人外出，避免撞到 障礙物或是遭受危險。相較于導(dǎo)盲仗而言，導(dǎo)盲犬的偵測范圍遠比導(dǎo)盲仗大，而且，當盲人 穿越馬路時，導(dǎo)盲犬會警告以避免盲人遭受車輛撞傷。雖然導(dǎo)盲犬相較于導(dǎo)盲仗，其功能遠
優(yōu)于導(dǎo)盲仗，但是仍有需要改進的空間。
一只狗要成為一只優(yōu)秀的導(dǎo)盲犬，除了需要花費時間訓(xùn)練之外，當導(dǎo)盲犬分配到盲人家 中時，也需要時間來調(diào)適與盲人相處的生活，才能完全幫助盲人。上述所提的訓(xùn)練與調(diào)適， 都需要1年以上的時間，因此一只優(yōu)秀的導(dǎo)盲犬是要花費很多時間來訓(xùn)練及調(diào)適。
其次，導(dǎo)盲犬畢竟也是一種動物，具有動物的本能，會受到其它動物或是旁人的干擾， 無法正常地執(zhí)行引導(dǎo)盲人的工作。舉例來說，有些人會覺得一些導(dǎo)盲犬很可愛，就會主動拿 食物喂食，卻不知已嚴重影響到盲人的生活，除了干擾盲人行動之外，甚至?xí)l(fā)生危及生命 的意外。在國外就因為導(dǎo)盲犬為了吃馬路上別人喂食的食物，結(jié)果發(fā)生盲人被車撞傷的意外。
針對上述的問題，本發(fā)明提供一種具有偵測障礙物功能的手持通訊電子裝置，除了幫助 盲人避免撞到障礙物之外，也保護盲人免受其危險傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方 法，幫助盲人行動時，避免撞到障礙物以及免受其危險傷害。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方 法，改善先前技術(shù)中，因為導(dǎo)盲仗會打到人，而造成不便和尷尬。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方 法，改善先前技術(shù)中，因為導(dǎo)盲仗無法偵測到上方的障礙物，而造成盲人的不便或受傷。
本發(fā)明的進一步目的在于提供一種手偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的 方法，改善先前技術(shù)中，因為導(dǎo)盲犬需要花費很多時間來訓(xùn)練及調(diào)適。
本發(fā)明的最后一個目的在于提供一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的 方法，改善先前技術(shù)中，因為導(dǎo)盲犬會受到其它動物或是旁人的干擾，無法正常地執(zhí)行引導(dǎo) 工作，進而造成妨礙盲人行動，甚至?xí)l(fā)生危及生命的意外。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種手持通訊電子裝置，包含 一通訊本體，系執(zhí)行電子通訊功能；
一偵測裝置，系與該通訊本體相連接，其可發(fā)射一第一偵測訊號至一障礙物，并接收該 障礙物所反射的一第二偵測訊號；以及
一控制裝置，系與該偵測裝置電性連接，用以控制該偵測裝置的運作；
其特點是，該偵測裝置系才艮據(jù)該第一偵測訊號與該第二偵測訊號，計算該障礙物與該手
持通訊電子裝置之間的距離。
該控制裝置系設(shè)定一預(yù)定范圍，并判斷該障礙物是否在該預(yù)定范圍內(nèi)。當該障礙物在該 預(yù)定范圍內(nèi)時，該控制裝置發(fā)出訊號，通知使用者有該障礙物。該訊號系包含語音或震動。 該第一偵測訊號與該第二偵測訊號皆為超聲波。該偵測裝置還包含一發(fā)射器、以及一接收器, 該發(fā)射器發(fā)射該第一偵測訊號，該接收器接收該第二偵測訊號。該發(fā)射器與該接收器之間的 距離系為一固定長度，并配合該發(fā)射器及該接收器，以計算超聲波的聲速。該手持通訊電子 裝置系為手機。
一種手持通訊電子裝置偵測障礙物的方法，其特點是，其步驟包含
A. 發(fā)出一第一偵測訊號，其經(jīng)一障礙物反射后變成一第二偵測訊號；
B. 接收該第二偵測訊號，并根據(jù)該第一偵測訊號與該第二偵測訊號，計算該障礙物的距
離；
C. 設(shè)定一預(yù)定范圍，才艮據(jù)該障礙物的距離，判斷該障礙物是否在該預(yù)定范圍內(nèi)；及
D. 若為是，發(fā)出一訊號，通知有該障礙物；若為否，則回到上述步驟A。 該手持通訊電子裝置包舍一偵測裝置，用以發(fā)出該第一偵測訊號以及接收該第二偵測訊
號。該手持通訊電子裝置另包含一控制裝置，用以設(shè)定該預(yù)定范圍，并與該偵測裝置電性連 接。該控制裝置系發(fā)出該訊號，通知有該障礙物。該訊號系為語音。該第一偵測訊號及該第 二偵測訊號皆為超聲波。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法，確實具有幫 助盲人行動，避免撞到障礙物以及免受危險傷害；同時取代導(dǎo)盲仗，避免因為使用導(dǎo)盲仗而 打到人，而造成不便及馗尬，也改善導(dǎo)盲仗無法偵測到上方障礙物的缺憾；其次，改善導(dǎo)盲 犬會受到其它動物或是旁人的干擾，而無法正常地執(zhí)行引導(dǎo)工作。


藉由以下詳細的描述結(jié)合所附圖示，將可輕易地了解上述內(nèi)容及本發(fā)明的諸多優(yōu)點，其
中
圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。 圖2是本發(fā)明的第二實施例。 圖3是本發(fā)明的裝置示意圖。 圖4是本發(fā)明的預(yù)定范圍示意圖。 圖5是本發(fā)明的步驟圖。
具體實施例方式
針對上述先前技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法， 其工作原理系利用超聲波測距技術(shù)，來偵測障礙物，因此本發(fā)明在工作時，不會像導(dǎo)盲犬， 會受到其它動物或是旁人的千擾而無法正常地執(zhí)行引導(dǎo)工作。藉此改善先前技術(shù)中，導(dǎo)盲犬 會受到其它動物或是旁人的干擾而無法正常地執(zhí)行引導(dǎo)工作。
目前常用的測距技術(shù)，除了超聲波測距之外，另外還有雷射測距以及微波測距這兩種。 雷射測距雖然精準，但是雷射光不易擴散，只能做點對點的測距，難以能用來做區(qū)域性偵測
障礙物之用；而微波測距，雖可以做區(qū)域性偵測障礙物，但是易受地面地形的干擾，造成偵 測困難。而超聲波測距，因為其所需要的組件具有價格低廉以及體積小的優(yōu)點，因此本發(fā)明 采用超聲波測距技術(shù)方式，以偵測障礙物。
本發(fā)明的偵測障礙物的方法，系發(fā)射超聲波后，接收其反射的訊號，然后計算出障礙物 的距離，達到偵測障礙物的功效，其工作原理，請參閱圖1。本發(fā)明的手持通訊電子裝置1 會發(fā)射一第一偵測訊號101。當?shù)谝粋蓽y訊號101碰到一障礙物10時，會反射成為一第二偵 側(cè)訊號102,此時手持通訊電子裝置1會接收該第二偵測訊號102,并記錄從發(fā)出第一偵測訊 號到接收第二偵測訊號的經(jīng)歷時間T。上述的第一偵測訊號101及第二偵測訊號102都是屬 于超聲波，而超聲波是聲波的一種，所以第一偵測訊號101及第二偵測訊號102會以聲速V 的速率傳遞。
由上述的說明，可以得知手持通訊電子裝置1與障礙物IO之間的距離D,滿足下列公式 (1):
D = E__________________________ m
2
由上述的公式(1 )可以看出，只要得知聲速V與經(jīng)歷時間T,即可算出手持通訊電子裝 置l與障礙物IO之間的距離D。經(jīng)歷時間T可以由手持通訊電子裝置1紀錄得知，而聲速V 則需要一些計算或方法，才能求得。
由于聲速會受到溫度及濕度的影響，因此要得知聲速V的數(shù)值，需要溫度及濕度。溫度 t與聲速V的關(guān)系如下面的公式(2):
V-331+0.6t......................(2)
其中t是溫度，其單位是4聶氏(。C ),而聲速V的單位是公尺/秒數(shù)(m/sec )。而濕度與聲 速的關(guān)系，則可以利用已知的實驗數(shù)據(jù)，再配合數(shù)學(xué)方法計算得知。
除了上述的計算方法可以求出聲速V之外，亦可以利用測量方式，直接求得聲速V的數(shù) 值。請參照圖2,系為本發(fā)明的第二實施例，其中聲速V的求得方法，與上述實施例的原理 相同，不再重復(fù)敘述；不同之處在于第二實施例是利用手持通訊電子裝置1所具有的一固定 長度L、發(fā)射器201、以及接收器202，求得聲速V。固定長度L系為發(fā)射器201與接收器 202之間的距離，而發(fā)射器201及接收器202分別發(fā)射及接收超音波訊號。當發(fā)射器201發(fā) 射一第三訊號103,并由接收器202接收該第三訊號103時，手持通訊電子裝置1直接記錄 第三訊號103發(fā)出到接收的時間，并利用上述公式(1 )計算求出聲速V。從公式(1 )可以 看出，T由第三訊號發(fā)出到接收的時間代入，D則由固定長度L取代，之后經(jīng)過簡單的計算， 可算出聲速V。
第二實施例的優(yōu)點，在于可精確的得知聲速V的數(shù)值，達到偵測準確的功效，且無需利 用計算方法算得聲速V,所以第二實施例會比第一實施例更具有準確偵測障礙物的功效。
請參照圖3，為本發(fā)明的裝置示意圖，其中包含 一通訊本體、 一偵測裝置301、以及一 控制裝置302。通訊本體可執(zhí)行電子通訊功能例如手機通話、發(fā)送簡訊、或因特網(wǎng)等功能， 與 一般手持通訊電子裝置相同。
偵測裝置301系與通訊本體相連接，并包含上述的發(fā)射器201與接收器202。發(fā)射器201 發(fā)射第一偵測訊號101至障礙物10 (請參閱圖1 )，并由接收器202接收該障礙物10所反射 的第二偵測訊號102。其中，該偵測裝置301可計算出障礙物10與手持通訊電子裝置1之間 的距離D。偵測裝置301之所以能計算距離D,在于其具有一處理單元303，能根據(jù)第一偵 測訊號101與第二偵測訊號102計算出距離D,當然也能由上述所提的第三偵測訊號103 (請 參閱圖2),計算聲速V,以準確偵測障礙物IO的距離D。
目前的超聲波發(fā)射器包含壓電型、磁致伸縮型及電動型。其中壓電型超聲波發(fā)射器， 是利用壓電材料的壓電特性產(chǎn)生超聲波。壓電型超聲波發(fā)射器的原理，是將壓電材料通電流 后，使其產(chǎn)生變形，進而發(fā)生振動而發(fā)出超過音頻20kH的聲音，也就是超聲波。
此外，壓電材料更因為其壓電特性具有可逆性，也就是說，若有外加壓力施予在壓電材 料時，壓電材料會有電流產(chǎn)生。因此可以把壓電材料做成薄形結(jié)構(gòu)，藉此可以因為超聲波使 壓電材料振動而產(chǎn)生電流，達到偵測超聲波的功效。由于壓電材料所產(chǎn)生的電流較小，所以 需要有放大電路將電-ui文大，使偵測裝置301能夠接收到第二偵測訊號102,并計算距離D。 因為壓電材料具有體積小以及消耗功率低的優(yōu)點，因此十分適合作為本發(fā)明的發(fā)射器201及 接收器202。
控制裝置302與偵測裝置301電性連接，除了具有啟動及關(guān)閉偵測裝置301的功能外，并電性接收偵測裝置301的計算結(jié)果，藉此得知障礙物10與手持通訊電子裝置1之間的距離 D。
控制裝置302更可以設(shè)定一預(yù)定范圍A,作為偵測障礙物之用。該預(yù)定范圍A具有一預(yù) 定距離R,請參閱圖4，系為預(yù)定范圍A的示意圖。當一使用者4使用本發(fā)明的手持通訊電 子裝置1時，其內(nèi)部的控制裝置302會由偵測裝置301得知與障礙物10的距離D。當距離D 小于預(yù)定距離R時，控制裝置302便會發(fā)出一訊號，通知使用者4，附近有障礙物。上述的 訊號系為語音或震動，較佳為語音，更較佳可以搭配一般耳機或是藍牙耳機播放，如此可以 幫助盲人不會撞到障礙物以及免受危險傷害，同時可取代導(dǎo)盲仗，避免會打到人，而造成不 便和尷尬。
由于預(yù)定范圍A的形狀系為球面形，所以本發(fā)明不只可以偵測地面的障礙物，也可以偵 測上方的障礙物，例如圖4所示，亦可以偵測懸掛的燈具402。因此本發(fā)明改善先前技術(shù)中， 導(dǎo)盲仗無法偵測到上方障礙物的缺憾，幫助盲人的生活更便利，也保護盲人不會撞到障礙物 而受到傷害。
本發(fā)明的偵測障礙物的方法，請參閱圖5，其步驟包含
a. 發(fā)出一第一偵測訊號101，其經(jīng)一障礙物IO反射后變成一第二偵測訊號102 (S51)。 該第一訊號101系由偵測裝置301內(nèi)的發(fā)射器201所發(fā)出。
b. 接收該第二偵測訊號102，并根據(jù)該第一偵測訊號101及該第二偵測訊號102，計算 該障礙物10的距離D ( S52 )。該第二訊號102系由偵測裝置301內(nèi)的接收器202所接收，偵 測裝置301內(nèi)的處理單元303則計算該障礙物10的距離D。
c. 設(shè)定一預(yù)定范圍A,根據(jù)該障礙物10的距離D,判斷該障礙物IO是否在該預(yù)定范圍 內(nèi)(S53 )。該預(yù)定范圍A是由控制裝置302所設(shè)定，且該控制裝置302判斷該障礙物10是 否在預(yù)定范圍A內(nèi)。當偵測裝置301計算該障礙物10的距離D之后，會電性傳送訊息給控 制裝置302,使其得知距離D，并判斷障礙物IO有無在預(yù)定范圍A內(nèi)。由于預(yù)定范圍A具 有一預(yù)定距離R (請參閱圖4 ),控制裝置302會比較R與D的大小。若是R大于D,則表 示障礙物IO在預(yù)定范圍A內(nèi)；反之，若R小于D，則表示障礙物IO在預(yù)定范圍A外。
d. 若障礙物IO在預(yù)定范圍A內(nèi)，則發(fā)出一訊號，通知有該障礙物10 (S54)。若障礙物 IO在預(yù)定范圍A外，則回到上述步驟A(S51 )。當障礙物IO在預(yù)定范圍A內(nèi)，控制裝置302 會發(fā)出訊號通知。由于本發(fā)明主要是為了幫助盲人而設(shè)計的，所以訊號可以語音或震動方式 發(fā)出。其中，發(fā)出語音的方式包含多種實施方式，例如以喇叭、手機鈴聲、或是耳機等發(fā)出。 語音的形式可以是單一 r嗶」聲或是連續(xù)「嗶嗶」聲，以警告盲人附近有障礙物，或者是詳
細的說明，例如語音可為r前面地上有障礙物」或r前方右邊一7>尺處有障礙物」等。
由以上說明可知，本發(fā)明的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法，確實具有幫助盲
人行動，避免撞到障礙物以及免受危險傷害；同時取代導(dǎo)盲仗，避免因為使用導(dǎo)盲仗而打到 人，而造成不便及尷尬，也改善導(dǎo)盲仗無法偵測到上方障礙物的缺憾；其次，改善導(dǎo)盲犬會 受到其它動物或是旁人的干擾，而無法正常地執(zhí)行引導(dǎo)工作，因此本發(fā)明確已有產(chǎn)業(yè)上的利 用性、新穎性及進步性。
本發(fā)明雖以較佳實施例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明的精神及發(fā)明實體僅止于上 述實施例。對熟悉此項技術(shù)者，當可輕易了解并利用其它組件或方式來產(chǎn)生相同的功效。因 此，在不脫離本發(fā)明的精神及范圍內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包含在所述的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種手持通訊電子裝置，包含一通訊本體，系執(zhí)行電子通訊功能；一偵測裝置，系與該通訊本體相連接，其可發(fā)射一第一偵測訊號至一障礙物，并接收該障礙物所反射的一第二偵測訊號；以及一控制裝置，系與該偵測裝置電性連接，用以控制該偵測裝置的運作；其特征在于，該偵測裝置系根據(jù)該第一偵測訊號與該第二偵測訊號，計算該障礙物與該手持通訊電子裝置之間的距離。
2、 如權(quán)利要求1所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該控制裝置系設(shè)定一預(yù)定范圍， 并判斷該障礙物是否在該預(yù)定范圍內(nèi)。
3、 如權(quán)利要求2所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，當該障礙物在該預(yù)定范圍內(nèi)時， 該控制裝置發(fā)出訊號，通知使用者有該障礙物。
4、 如權(quán)利要求3所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該訊號系包含語音或震動。
5、 如權(quán)利要求1所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該第一偵測訊號與該第二偵測 訊號皆為超聲波。
6、 如權(quán)利要求1所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該偵測裝置還包含一發(fā)射器、 以及一接收器，該發(fā)射器發(fā)射該第一偵測訊號，該接收器接收該第二偵測訊號。
7、 如權(quán)利要求6所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該發(fā)射器與該接收器之間的距 離系為一固定長度，并配合該發(fā)射器及該接收器，以計算超聲波的聲速。
8、 如權(quán)利要求1所述的手持通訊電子裝置，其特征在于，該手持通訊電子裝置系為手機。
9、 一種手持通訊電子裝置偵測障礙物的方法，其特征在于，其步驟包含A. 發(fā)出一第一偵測訊號，其經(jīng)一障礙物反射后變成一第二偵測訊號；B. 接收該第二偵測訊號，并根據(jù)該第一偵測訊號與該第二偵測訊號，計算該障礙物的距離；C. 設(shè)定一預(yù)定范圍，根據(jù)該障礙物的距離，判斷該障礙物是否在該預(yù)定范圍內(nèi)；及D. 若為是，發(fā)出一訊號，通知有該障礙物；若為否，則回到上述步驟A。
10、 如權(quán)利要求9所述的偵測障礙物的方法，其特征在于，該手持通訊電子裝置包含一 偵測裝置，用以發(fā)出該第一偵測訊號以及接收該第二偵測訊號。
11、 如權(quán)利要求IO所述的偵測障礙物的方法，其特征在于，該手持通訊電子裝置另包含 一控制裝置，用以設(shè)定該預(yù)定范圍，并與該偵測裝置電性連接。
12、 如權(quán)利要求11所述的偵測障礙物的方法，其特征在于，該控制裝置系發(fā)出該訊號， 通知有該障礙物。
13、 如權(quán)利要求9所述的偵測障礙物的方法，其特征在于，該訊號系為語音。
14、 如權(quán)利要求9所述的偵測障礙物的方法，^特征在于，該第一偵測訊號及該第二偵 測訊號皆為超聲波。
全文摘要
本發(fā)明系關(guān)于一種偵測障礙物的手持通訊電子裝置及其偵測障礙物的方法，其中該手持通訊電子裝置包含一通訊本體、一偵測裝置、以及一控制裝置。通訊本體系用以執(zhí)行電子通訊功能。偵測裝置系與該通訊本體相連接，并發(fā)射一第一偵測訊號至一障礙物，并接收該障礙物所反射的一第二偵測訊號。其中該偵測裝置亦用以計算出障礙物與手持通訊電子裝置之間的距離。控制裝置系與該偵測裝置電性連接。
文檔編號H04Q7/32GK101098370SQ20061002849
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者韓曉飛 申請人:英華達(南京)科技有限公司