一種導(dǎo)盲設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種導(dǎo)盲設(shè)備，包括：杖體、處理器、兩個(gè)超聲波測(cè)距模塊和聲音輸出模塊，所述超聲波測(cè)距模塊，包括步進(jìn)電機(jī)和超聲波測(cè)距傳感器；兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器分別用于探測(cè)用戶前下方障礙物和前上方障礙物；所述處理器中記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器的探頭的指向與該超聲波測(cè)距傳感器上側(cè)的杖體的夾角信息，所述處理器用于在所述超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到障礙物時(shí)，基于所述超聲波測(cè)距傳感器測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信息，控制所述聲音輸出模塊輸出用于提示用戶障礙物位置的聲音。本方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)盲設(shè)備無法針對(duì)障礙物提供準(zhǔn)確的位置信息的問題。
【專利說明】
一種導(dǎo)盲設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及盲人行走輔助裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種導(dǎo)盲設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 盲人，由于視覺上的障礙，在行走的時(shí)候通常需要輔助裝置或者導(dǎo)盲犬等協(xié)助他 們感知周邊環(huán)境，以幫助他們行走。在現(xiàn)今社會(huì)上，導(dǎo)盲杖等導(dǎo)盲設(shè)備的使用最為廣泛，而 且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)盲設(shè)備越來越趨向于智能化，例如，現(xiàn)今很多導(dǎo)盲杖都是使用了 超聲波測(cè)距技術(shù)。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，通常把超聲波測(cè)距技術(shù)獲得的距離信息以聲音的形式告知給盲 人，以使盲人根據(jù)聽到的聲音判斷出障礙物的大致距離。
[0004] 但是，盲人聽到的聲音僅能反映出障礙物的距離信息，并不能讓盲人獲知障礙物 的方位信息，而障礙物的位置需要根據(jù)包括有方位信息和距離信息的位置信息來判斷，所 以說，現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)盲設(shè)備不能針對(duì)障礙物提供準(zhǔn)確的位置信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種導(dǎo)盲設(shè)備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)盲設(shè)備無法針對(duì)障 礙物提供準(zhǔn)確的位置信息的問題。技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)盲設(shè)備，包括:杖體、處理器、聲音輸出模塊和兩個(gè)超 聲波測(cè)距模塊，
[0007] 所述超聲波測(cè)距模塊，包括安裝在所述杖體上的步進(jìn)電機(jī)和安裝在所述步進(jìn)電機(jī) 的輸出軸上的超聲波測(cè)距傳感器;兩個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器分別用于探測(cè)用戶前下方障 礙物和前上方障礙物；
[0008] 所述處理器中記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器的探頭的指向與該超聲波測(cè)距 傳感器上側(cè)的杖體的夾角信息，所述處理器用于在所述超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到障礙物 時(shí)，基于所述超聲波測(cè)距傳感器測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信 息，控制所述聲音輸出模塊輸出用于提示用戶障礙物位置的聲音。
[0009] 優(yōu)選的，所述聲音輸出模塊為立體聲輸出模塊。
[0010]優(yōu)選的，所述聲音輸出模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊和立體聲輸出子模塊，所述數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)子模塊中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于不同位置的立體聲文件。
[0011]優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)子模塊包括SD卡和與所述SD卡相適配的SD卡插槽。
[0012]優(yōu)選的，所述立體聲輸出子模塊包括藍(lán)牙立體聲耳機(jī)或普通立體聲耳機(jī)。
[0013]優(yōu)選的，所述導(dǎo)盲設(shè)備還包括紅外線探測(cè)模塊，所述紅外線探測(cè)模塊用于探測(cè)行 人的位置信息；
[0014]所述處理器還用于：在所述紅外線探測(cè)模塊探測(cè)到行人時(shí)，基于所述紅外線探測(cè) 模塊探測(cè)到的行人的位置信息，控制所述聲音輸出模塊輸出用于提示用戶行人位置的聲 首。
[0015] 優(yōu)選的，所述紅外線探測(cè)模塊包括安裝在所述杖體上的步進(jìn)電機(jī)和安裝在所述步 進(jìn)電機(jī)的輸出軸上的紅外線傳感器。
[0016] 優(yōu)選的，所述紅外線探測(cè)模塊包括多個(gè)紅外線傳感器，各個(gè)所述紅外線傳感器對(duì) 應(yīng)的最大探測(cè)距離均不相同。
[0017] 本方案中，處理器控制超聲波測(cè)距模塊中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，處理器可以獲知任意時(shí) 刻步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，處理器中還記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器的探頭的指向與該 超聲波測(cè)距傳感器上側(cè)的杖體的夾角信息，在超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到距離時(shí)，處理器可 以控制聲音輸出模塊將超聲波測(cè)距傳感器測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度、以及 該夾角信息以能夠讓用戶直接或間接獲知障礙物位置的聲音的形式告知用戶，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中的導(dǎo)盲設(shè)備無法針對(duì)障礙物提供準(zhǔn)確的位置信息的問題，給盲人帶來極大的便利。
[0018] 當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種導(dǎo)盲設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種導(dǎo)盲設(shè)備的系統(tǒng)控制框圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中用于展示兩個(gè)所述超聲波測(cè)距模塊的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所述超聲波測(cè)距傳感器的掃描探測(cè)區(qū)域的平面示意圖； [0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中所述超聲波測(cè)距模塊探測(cè)障礙物的探測(cè)原理示意圖；
[0025] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中所述紅外線探測(cè)模塊探測(cè)行人的探測(cè)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種導(dǎo)盲設(shè)備，如圖1和圖2所示，該導(dǎo)盲設(shè)備包括:杖體1、 處理器2、聲音輸出模塊4和兩個(gè)超聲波測(cè)距模塊3。可以理解，該導(dǎo)盲設(shè)備還包括有電源7， 例如可充電的鋰電池等。
[0028]應(yīng)該說明的是，在圖1中，該導(dǎo)盲設(shè)備為導(dǎo)盲杖，可以理解，在本發(fā)明實(shí)施例中，該 導(dǎo)盲設(shè)備可以為導(dǎo)盲杖但不限于導(dǎo)盲杖，也可以是其它導(dǎo)盲設(shè)備，例如常見的穿戴式導(dǎo)盲 設(shè)備和手握式導(dǎo)盲設(shè)備。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，此處所述的杖體1的結(jié)構(gòu)并不限于圖1中所示的結(jié) 構(gòu)，也可以是其它可以安裝兩個(gè)所述超聲波測(cè)距模塊3的結(jié)構(gòu)。
[0029]上述超聲波測(cè)距模塊3,包括安裝在所述杖體1上的步進(jìn)電機(jī)302和安裝在該步進(jìn) 電機(jī)302的輸出軸上的超聲波測(cè)距傳感器301;兩個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器301分別用于探 測(cè)用戶前下方障礙物和前上方障礙物。
[0030] 如圖3所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，上述兩個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器301分別用于探 測(cè)用戶前下方障礙物和前上方障礙物，可以理解為兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器301的探頭指向 分別為用戶的前上方和前下方。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，此處所述的用戶前上方可以分別是指用戶 身體前側(cè)、頭部所處高度以上的區(qū)域，對(duì)應(yīng)的，用戶前下方可以是用戶身體前側(cè)、頭部所處 高度以下的區(qū)域。
[0031] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，如圖3所示，超聲波測(cè)距傳感器301的探頭指向即 為圖中的帶箭頭的虛線所指方向，應(yīng)該說明的是，圖中的標(biāo)號(hào)為Θ的夾角為現(xiàn)有技術(shù)中的波 束角。
[0032] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過調(diào)節(jié)超聲波測(cè)距傳感器301的探頭的指向 與該超聲波測(cè)距傳感器301上側(cè)的杖體1的夾角，即圖3中的夾角α和β，來調(diào)節(jié)超聲波測(cè)距傳 感器301的探頭指向。
[0033] 上述處理器2中記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器301的探頭的指向與該超聲波 測(cè)距傳感器301上側(cè)的杖體1的夾角信息，例如圖3中的夾角α和β，所述處理器2用于在所述 超聲波測(cè)距傳感器301探測(cè)到障礙物14時(shí)，基于所述超聲波測(cè)距傳感器301測(cè)到的距離、該 時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信息，控制所述聲音輸出模塊4輸出用于提示用 戶障礙物位置的聲音。
[0034]應(yīng)該說明的是，該提示用戶障礙物位置的聲音可以是直接告知用戶障礙物位置的 語音，例如"在您前上方偏右45度1米處有障礙物，請(qǐng)注意"、"請(qǐng)注意您前方偏左30度0.5米 處的障礙物"等。
[0035]當(dāng)然，由于盲人對(duì)聽覺的靈敏度，在本發(fā)明實(shí)施例中，該提示用戶障礙物位置的聲 音還可以是立體的提示音，例如"嘀、嘀、嘀"等帶有立體音效的警報(bào)聲，相應(yīng)的距離可以通 過該"嘀、嘀、嘀"提示音的播放速度來體現(xiàn)，例如，用戶距離障礙物14越近，該立體的提示音 的播放速度越高，顯得越急促;此外聲音的強(qiáng)弱也能體現(xiàn)出障礙物14的距離，顯然的，用戶 離障礙物14越近，該立體的提示音的聲音越強(qiáng)，離障礙物14越遠(yuǎn)，該立體的提示音的聲音越 弱。
[0036] 在本發(fā)明實(shí)施例中，該提示用戶障礙物位置的聲音為立體的提示音時(shí)，所述聲音 輸出模塊4為立體聲輸出模塊。
[0037] 本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，立體聲是指具有立體感的聲音。立體聲經(jīng)記錄、放大等 處理后而重放時(shí)，若聲音都從一個(gè)揚(yáng)聲器放出來，原來的空間感也就消失了，如果從記錄到 重放，整個(gè)系統(tǒng)能夠在一定程度上恢復(fù)原發(fā)生的空間感那么，這種具有一定程度的方位層 次感等空間分布特性的重放聲，稱為音響技術(shù)中的立體聲。
[0038] 可以理解的是，人在感知外界的聲音時(shí)，雙耳所接收到的聲音相位、強(qiáng)度以及頻率 均有差別，人可以據(jù)此大致判斷聲源的方位和距離;盲人對(duì)于聽覺的靈敏度，使他們更是能 夠基于雙耳所接收到的聲音相位、強(qiáng)度以及頻率，準(zhǔn)確地判斷聲源的方位和距離。
[0039]為了讓用戶聽到立體的提示音，可以基于上述超聲波測(cè)距傳感器301測(cè)到的距離、 該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信息，通過現(xiàn)有技術(shù)對(duì)單聲的提示音文件直 接計(jì)算生成立體聲文件。
[0040]當(dāng)然，為了減少上述計(jì)算時(shí)間，使得導(dǎo)盲設(shè)備在探測(cè)到障礙物14時(shí)，能夠及時(shí)地將 障礙物14的位置信息告知用戶，如圖2所示，該聲音輸出模塊4可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊和 立體聲輸出子模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于不同位置的立體聲文件。
[0041]可以理解，上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于不同位置的立體聲文件，可以是 指，對(duì)應(yīng)于人的頭部為虛擬的原點(diǎn)構(gòu)建的三維坐標(biāo)中，對(duì)應(yīng)不同坐標(biāo)點(diǎn)的立體聲文件;處理 器2得到上述超聲波測(cè)距傳感器301測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度以及所述 夾角信息后，直接從存儲(chǔ)子模塊中調(diào)取對(duì)應(yīng)的立體聲文件，該立體聲文件經(jīng)立體聲播放設(shè) 備輸出給盲人后，盲人可以基于該立體聲文件對(duì)應(yīng)的立體聲判斷出障礙物14的位置。
[0042]明顯的，處理器2得到上述超聲波測(cè)距傳感器301測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)302 的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信息后，直接從存儲(chǔ)子模塊中調(diào)取對(duì)應(yīng)的立體聲文件，不需要通 過實(shí)時(shí)計(jì)算來獲得立體聲文件，減少了處理器2的運(yùn)算量，進(jìn)而達(dá)到省電的目的，而且還不 會(huì)影響立體的提示音的立體聲音效果。
[0043] 上述存儲(chǔ)子模塊可以是包括SD卡（Secure Digital Memory Card，安全數(shù)據(jù)卡）和 與所述SD卡相適配的SD卡插槽6,當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中，存儲(chǔ)子模塊也可以是其它可以存 儲(chǔ)立體聲文件的存儲(chǔ)設(shè)備。另外，該立體聲輸出子模塊可以包括藍(lán)牙立體聲耳機(jī)或普通立 體聲耳機(jī)12，如圖1所示，該導(dǎo)盲設(shè)備上設(shè)置有耳機(jī)插孔13，普通立體聲耳機(jī)12插在耳機(jī)插 孔13上，立體的提示音通過普通立體聲耳機(jī)12傳送給用戶。
[0044] 應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，空間中的坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)目為無窮多個(gè)，所以在實(shí)際的應(yīng)用過程中，為 了減少存儲(chǔ)的立體聲文件的數(shù)量，可以用一個(gè)立體聲文件對(duì)應(yīng)代表一塊空間區(qū)域。如圖4所 示，在超聲波測(cè)距傳感器301以一定的角度來回轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，探頭的指向所構(gòu)成的平面區(qū)域內(nèi)， 可以構(gòu)建一個(gè)扇形區(qū)域，該扇形區(qū)域?qū)?yīng)的圓心近似為超聲波測(cè)距傳感器301所處位置，該 扇形區(qū)域的半徑可以為預(yù)設(shè)的距離，同時(shí)也可以是超聲波測(cè)距傳感器301的最大探測(cè)距離。
[0045] 本發(fā)明實(shí)施里例中，可以將圖4所示的扇形區(qū)域劃分為多個(gè)圓心角和寬度相同的 扇環(huán)區(qū)域，如圖，每個(gè)扇環(huán)區(qū)域的圓心角均為Φ，例如5°、10°等，扇環(huán)區(qū)域的寬度為L(zhǎng)1，此時(shí)， 可以在上述存儲(chǔ)子模塊中存儲(chǔ)與每個(gè)扇環(huán)區(qū)域--對(duì)應(yīng)的立體聲文件，即用一個(gè)立體聲文 件對(duì)應(yīng)代表該立體聲文件對(duì)應(yīng)的扇形區(qū)域，以減少存儲(chǔ)的立體聲文件的數(shù)量，減少所有的 立體聲文件占用的存儲(chǔ)空間。
[0046] 應(yīng)該說明的是，對(duì)應(yīng)本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器的所分別構(gòu)建的兩個(gè) 扇形區(qū)域中，每個(gè)扇環(huán)區(qū)域?qū)?yīng)的立體聲文件還應(yīng)可以對(duì)應(yīng)體現(xiàn)障礙物14在豎直方向上的 方位信息，例如，圖3中位于上方的超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到障礙物14時(shí)，用戶聽到對(duì)應(yīng)的 立體聲后可以判斷該障礙物14是位于其前上方，圖3中位于下方的超聲波測(cè)距傳感器探測(cè) 到障礙物14時(shí)，用戶聽到對(duì)應(yīng)的立體聲后可以判斷該障礙物14是位于其前下方。
[0047]如圖5所示，超聲波測(cè)距模塊3中的步進(jìn)電機(jī)302帶動(dòng)超聲波測(cè)距傳感器301在預(yù)設(shè) 的角度范圍內(nèi)來回轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到障礙物14的距離S時(shí)，會(huì)立即反饋給處 理器2,處理器2立即記錄當(dāng)前該步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度，在本發(fā)明實(shí)施例中，可以預(yù)設(shè)一 條中間基準(zhǔn)線L，可以理解，該中間基準(zhǔn)線L指向表示用戶的正前方，當(dāng)前該步進(jìn)電機(jī)302的 旋轉(zhuǎn)角度可以用探頭的指向與該中間基準(zhǔn)線L的夾角ω表示。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中，為了使用戶能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)其身邊的行人，以向行人尋求幫助 等，該導(dǎo)盲設(shè)備還可以包括紅外線探測(cè)模塊5,所述紅外線探測(cè)模塊5用于探測(cè)行人的位置 信息；
[0049] 所述處理器2還用于:在所述紅外線探測(cè)模塊5探測(cè)到行人15時(shí)，基于所述紅外線 探測(cè)模塊5探測(cè)到的行人15的位置信息，控制所述聲音輸出模塊4輸出用于提示用戶行人15 位置的聲音，紅外線探測(cè)模塊5中可以使用常見的熱釋電紅外傳感器。
[0050] 為了擴(kuò)大紅外線探測(cè)模塊5的探測(cè)范圍，所述紅外線探測(cè)模塊5可以包括安裝在所 述杖體1上的步進(jìn)電機(jī)302和安裝在所述步進(jìn)電機(jī)302的輸出軸上的紅外線傳感器501。 [0051]應(yīng)該說明的是，紅外線探測(cè)模塊5中的步進(jìn)電機(jī)302同樣是安裝在杖體1的一側(cè)，并 按照一定的角度左右轉(zhuǎn)動(dòng)以探測(cè)用戶前方的行人15,此步進(jìn)電機(jī)302的轉(zhuǎn)動(dòng)方式可以參照 上述超聲波測(cè)距模塊3中的步進(jìn)電機(jī)302的轉(zhuǎn)動(dòng)方式。紅外線探測(cè)模塊5中的步進(jìn)電機(jī)302與 處理器2通過信號(hào)連接，處理器2控制此步進(jìn)電機(jī)302的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在紅外線探測(cè)模塊5中的 任意一個(gè)紅外線傳感器501探測(cè)到行人15時(shí)，記錄當(dāng)前此步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度。
[0052]在本發(fā)明實(shí)施例中，所述紅外線探測(cè)模塊5包括多個(gè)紅外線傳感器501，各個(gè)所述 紅外線傳感器501對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離均不相同。
[0053]應(yīng)該說明的是，紅外線傳感器501可以探測(cè)一定的距離范圍內(nèi)有無行人15,但是， 該距離范圍一般比較大，例如，某一紅外線傳感器可探測(cè)到5米范圍內(nèi)有無行人15。
[0054]應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，為了得到準(zhǔn)確的用戶與行人之間的距離信息，本發(fā)明實(shí)施例中所 設(shè)置的多個(gè)紅外線傳感器501，可以讓處理器2基于各傳感器返回的信息，以使處理器2更加 準(zhǔn)確地確定行人15的位置。
[0055] 可以理解，當(dāng)某一個(gè)紅外線傳感器探測(cè)到行人時(shí)，假設(shè)該紅外線傳感器的最大探 測(cè)距離為X;在紅外線探測(cè)模塊內(nèi)，其它任意一個(gè)對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離小于X的紅外線傳感 器所分別對(duì)應(yīng)的各個(gè)最大探測(cè)距離中，存在一個(gè)最大的最大探測(cè)距離Y，若該最大探測(cè)距離 Y對(duì)應(yīng)的紅外線傳感器未探測(cè)到行人，則表示行人處于離用戶Y~X的范圍內(nèi)；特殊的，若紅 外線探測(cè)模塊中對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離最小的紅外線傳感器探測(cè)到行人，假設(shè)此紅外線傳感 器的最大探測(cè)距離為Z，而其它紅外線傳感器均未探測(cè)到行人，則表示行人處于離用戶0~Z 的范圍內(nèi)。
[0056] 如圖6所示，假設(shè)本發(fā)明實(shí)施例中，紅外線探測(cè)模塊5的步進(jìn)電機(jī)302上安裝有3個(gè) 紅外線傳感器501，3個(gè)紅外線傳感器501對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離分別為SI、S2、S3,其中，S3> S2>S1，當(dāng)對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離為S3的紅外線傳感器501探測(cè)到行人15,表明該行人15位于 用戶身邊S3的距離范圍內(nèi)，而如果另外兩個(gè)紅外線傳感器501均未探測(cè)到行人15,此時(shí)，處 理器2可以進(jìn)一步判斷該行人15處于離用戶S2~S3的距離范圍內(nèi)，然后將探測(cè)到的行人15 的位置信息以聲音的方式告知用戶。
[0057]可以理解，本發(fā)明實(shí)施例中，導(dǎo)盲設(shè)備在紅外線探測(cè)模塊5探測(cè)到行人15時(shí)，發(fā)送 給用戶的提示音可以是直接告知用戶行人位置的語音，例如"在您前方偏右45度3~4米范 圍內(nèi)有行人"、"在您前方偏左30度5~7米的范圍內(nèi)有行人"等；當(dāng)然，該聲音也可以是立體 的提不首。
[0058] 應(yīng)該注意，此處所述立體的提示音應(yīng)該與上述提示障礙物位置信息的立體的提示 音相區(qū)別，例如，此處的提示音可以是一段音樂；可以理解，上述存儲(chǔ)子模塊中可以存儲(chǔ)有 兩個(gè)種類的立體聲文件;此兩個(gè)種類的立體聲文件分別對(duì)應(yīng)用于提示障礙物位置信息的立 體聲聲音和用于提示行人位置信息的立體聲聲音。
[0059] 應(yīng)該說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中，立體聲文件可以通過現(xiàn)有技術(shù)中立體聲虛擬 重發(fā)技術(shù)而獲得。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，HRTF(Head Related Transfer Function，頭 相關(guān)傳輸函數(shù))是一種音效定位算法，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了獲得HRTF中的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以建 立虛擬的人的頭部模型來獲取不同位置的聲音所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明實(shí)施例中，可以先 通過實(shí)驗(yàn)獲得HRTF數(shù)據(jù)，具體的獲得HRTF數(shù)據(jù)的方法可以基于現(xiàn)有的技術(shù)手段，本發(fā)明實(shí) 施例在此不做詳細(xì)介紹。
[0060] 在獲得了HRTF數(shù)據(jù)后，將所有的獲得的HRTF數(shù)據(jù)分別與單聲道的聲音源文件進(jìn)行 卷積，使得HRTF數(shù)據(jù)中關(guān)于方位和距離的信息匯入至采用的單聲道的聲音源文件中，得出 多個(gè)對(duì)應(yīng)相應(yīng)方向和距離的立體聲文件，最后將獲得的所有立體聲文件存儲(chǔ)到上述存儲(chǔ)子 模塊中即可。
[0061] 在本發(fā)明實(shí)施例中，為了加快計(jì)算速度，可以使用變化域方法對(duì)上述卷積算法進(jìn) 行優(yōu)化:首先將HRTF數(shù)據(jù)和單聲道的聲音源文件分別進(jìn)行快速傅里葉變換，得出兩者在相 應(yīng)頻域中的數(shù)據(jù);然后將兩者相乘，再進(jìn)行快速傅里葉逆變換，即得到相應(yīng)方向和距離的立 體聲文件，由此可以極大的減小計(jì)算量。
[0062] 另外，為了提高立體聲文件對(duì)應(yīng)的立體聲聲音的音質(zhì)和立體感，本發(fā)明實(shí)施例還 可以對(duì)上述傅里葉變換后的HRTF數(shù)據(jù)按照不同頻率的成分比例進(jìn)行加權(quán);而且，對(duì)于識(shí)別 方向作用更加明顯的頻段進(jìn)行加強(qiáng)，其他頻段進(jìn)行減弱，以增強(qiáng)立體聲的效果。
[0063]本方案中，處理器2控制超聲波測(cè)距模塊3中步進(jìn)電機(jī)302轉(zhuǎn)動(dòng)，處理器2可以獲知 任意時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)302的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，處理器2中還記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器301的 探頭的指向與該超聲波測(cè)距傳感器301上側(cè)的杖體1的夾角信息，在超聲波測(cè)距傳感器301 探測(cè)到距離時(shí)，處理器2可以控制聲音輸出模塊4將超聲波測(cè)距傳感器301測(cè)到的距離、該時(shí) 刻步進(jìn)電機(jī)302的旋轉(zhuǎn)角度、以及該夾角信息以能夠讓用戶直接或間接獲知障礙物位置的 聲音的形式告知用戶，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的導(dǎo)盲設(shè)備無法針對(duì)障礙物提供準(zhǔn)確的位置信息 的問題，給盲人帶來極大的便利。
[0064]為了清楚起見，下面通過一個(gè)具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種導(dǎo)盲設(shè)備的 具體結(jié)構(gòu)和使用方法做簡(jiǎn)單介紹。如圖1所示，該導(dǎo)盲設(shè)備為一導(dǎo)盲杖，該導(dǎo)盲杖包括杖體1 和杖體1頂端的的把手11，杖體1上安裝有處理器Arduino UNO以及一個(gè)作為電源7的鋰電 池，導(dǎo)盲杖中的存儲(chǔ)子模塊可以是包括SD卡和與SD卡相適配的SD卡插槽6,在該杖體1上安 裝有兩個(gè)超聲波測(cè)距模塊3和一個(gè)紅外線探測(cè)模塊5,超聲波測(cè)距模塊3包括安裝在杖體1上 的型號(hào)為SG90的舵機(jī)和型號(hào)為HC-SR04的超聲波測(cè)距傳感器;紅外線探測(cè)模塊5包括安裝在 杖體1上的型號(hào)為SG90的舵機(jī)以及3個(gè)型號(hào)為HC-SR501的紅外線傳感器。
[0065]對(duì)應(yīng)的，在把手11上設(shè)置有用于控制超聲波測(cè)距模塊3的電路通斷的第一開關(guān)8， 以及用于控制紅外線探測(cè)模塊5的電路通斷的第二開關(guān)9,另外，還設(shè)置有控制整個(gè)導(dǎo)盲設(shè) 備的總電路通斷的總開關(guān)10。在杖體1的上端設(shè)置有耳機(jī)插孔13,該耳機(jī)插孔13連接有普通 立體聲耳機(jī)12。
[0066]可以理解的是，在實(shí)際的使用過程中，盲人使用導(dǎo)盲杖時(shí)，杖體一般與水平面存在 一定的傾斜角度γ，為了能夠使兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器301能夠?qū)崿F(xiàn)分別用于探測(cè)用戶前 下方障礙物和前上方障礙物的功能，可以通過設(shè)置超聲波測(cè)距傳感器301的探頭的指向與 該超聲波測(cè)距傳感器301上側(cè)的杖體1的夾角（圖中α、β)來實(shí)現(xiàn)上述功能。
[0067]參照?qǐng)D1和圖3,例如，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該傾斜角度γ大約為60°，為了使圖3中分別位于 上部和下部的兩個(gè)超聲波測(cè)距傳感器301能夠分別用于探測(cè)用戶前下方障礙物和前上方障 礙物，可以對(duì)應(yīng)設(shè)置上述夾角β為90°，α為120°。
[0068]用戶在使用該導(dǎo)盲杖時(shí)，首先按下總開關(guān)10開通整個(gè)設(shè)備的電路，戴上該普通立 體聲耳機(jī)12,然后可以選擇打開第一開關(guān)8和/或第二開關(guān)9。
[0069]第一開關(guān)8打開時(shí)，兩個(gè)超聲波測(cè)距模塊3開始工作，超聲波測(cè)距傳感器301在用戶 前方170° (左右各85°)的范圍內(nèi)掃描探測(cè)。
[0070] 處理器2接收到其中一個(gè)超聲波測(cè)距傳感器301障礙物距離的同時(shí)，記錄當(dāng)前對(duì)應(yīng) 于該超聲波測(cè)距傳感器301的步進(jìn)電機(jī)302的角度信息，處理器2基于此角度信息、距離信息 以及對(duì)應(yīng)的超聲波測(cè)距傳感器301的探頭的指向與該超聲波測(cè)距傳感器301上側(cè)的杖體1的 夾角信息，可以計(jì)算出障礙物14相對(duì)于用戶的位置信息，然后針對(duì)該位置信息，調(diào)取對(duì)應(yīng)位 置的立體聲文件，該立體聲文件通過普通立體聲耳機(jī)12輸出，使盲人通過立體聲信息覺察 到障礙物位置。
[0071] 同理，第二開關(guān)9打開時(shí)，紅外線探測(cè)模塊5開始工作，紅外線傳感器501在用戶前 方170° (左右各85°)的范圍內(nèi)掃描探測(cè)。
[0072]處理器2接收到其中一個(gè)紅外線傳感器501探測(cè)到人體紅外信號(hào)時(shí)，記錄當(dāng)前紅外 線探測(cè)模塊5中的步進(jìn)電機(jī)302的角度信息，并基于當(dāng)前另外兩個(gè)紅外線傳感器501是否探 測(cè)到人體紅外信號(hào)來判斷出行人15的距離信息，然后處理器2基于此角度信息、距離信息， 可以計(jì)算出行人15相對(duì)于用戶的位置信息，然后針對(duì)行人15的位置信息，調(diào)取對(duì)應(yīng)行人位 置信息的立體聲文件，該立體聲文件通過普通立體聲耳機(jī)12輸出，使盲人通過立體聲信息 獲知行人位置。
[0073] 示意圖中的標(biāo)號(hào)說明：
[0074] 1、杖體;2、處理器;3、超聲波測(cè)距模塊;301、超聲波測(cè)距傳感器;302、步進(jìn)電機(jī);4、 聲音輸出模塊;5、紅外線探測(cè)模塊;501、紅外線傳感器;6、SD卡插槽;7、電源;8、第一開關(guān)； 9、第二開關(guān);10、總開關(guān);11、把手;12、普通立體聲耳機(jī);13、耳機(jī)插孔;14、障礙物;15、行人。 [0075]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí) 體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存 在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0076] 本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用相關(guān)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。
[0077] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，包括:杖體、處理器、聲音輸出模塊和兩個(gè)超聲波測(cè)距模 塊， 所述超聲波測(cè)距模塊，包括安裝在所述杖體上的步進(jìn)電機(jī)和安裝在所述步進(jìn)電機(jī)的輸 出軸上的超聲波測(cè)距傳感器;兩個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器分別用于探測(cè)用戶前下方障礙物 和前上方障礙物； 所述處理器中記錄有每個(gè)所述超聲波測(cè)距傳感器的探頭的指向與該超聲波測(cè)距傳感 器上側(cè)的杖體的夾角信息，所述處理器用于在所述超聲波測(cè)距傳感器探測(cè)到障礙物時(shí)，基 于所述超聲波測(cè)距傳感器測(cè)到的距離、該時(shí)刻步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及所述夾角信息，控 制所述聲音輸出模塊輸出用于提示用戶障礙物位置的聲音。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述聲音輸出模塊為立體聲輸出模 塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述聲音輸出模塊包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模 塊和立體聲輸出子模塊，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子模塊中存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于不同位置的立體聲文件。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述存儲(chǔ)子模塊包括SD卡和與所述SD 卡相適配的SD卡插槽。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述立體聲輸出子模塊包括藍(lán)牙立體 聲耳機(jī)或普通立體聲耳機(jī)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)盲設(shè)備還包括紅外線探測(cè)模 塊，所述紅外線探測(cè)模塊用于探測(cè)行人的位置信息； 所述處理器還用于：在所述紅外線探測(cè)模塊探測(cè)到行人時(shí)，基于所述紅外線探測(cè)模塊 探測(cè)到的行人的位置信息，控制所述聲音輸出模塊輸出用于提示用戶行人位置的聲音。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述紅外線探測(cè)模塊包括安裝在所述 杖體上的步進(jìn)電機(jī)和安裝在所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上的紅外線傳感器。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)盲設(shè)備，其特征在于，所述紅外線探測(cè)模塊包括多個(gè)紅外線 傳感器，各個(gè)所述紅外線傳感器對(duì)應(yīng)的最大探測(cè)距離均不相同。
【文檔編號(hào)】A61H3/06GK105943325SQ201610396761
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】林秋如, 于江浩, 許浥林, 楊家琪, 梁正邦, 俎云霄
【申請(qǐng)人】北京郵電大學(xué)