[发明专利]基于多调频的编码振动及语音提示的导盲方法与装置

权利要求书

1.基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于包括语音提示模块、振动提示手表、湿度传感器模块、温度传感器模块、时钟模块、控制模块、无线发射模块、超声发射模块、超声接收模块、GPS模块和电源模块；

超声发射模块和超声接收模块分别与控制模块相连，超声发射模块和超声接收模块负责超声探测障碍物，探测回波经过控制模块处理；

控制模块分别与语音提示模块和无线发射模块相连，控制模块负责控制超声波发射、回波接收、信号处理和传递；如有障碍物则通过语音提示模块输出，并通过无线发射模块发射信号，振动提示手表接收无线发射模块发射的信号并振动；

温度传感器模块、湿度传感器模块、时钟模块、GPS模块分别与控制模块相连，温度传感器和湿度传感器模块采集天气信息，测量当前温度、湿度，控制模块处理温度、湿度传感器数据，并通过语音提示模块输出；GPS模块接收GPS信号，控制模块识别GPS信号判断使用者所处地点，并通过语音提示模块输出；时钟模块采集当前时间信息，信息经过控制模块处理并通过语音提示模块输出。

2.根据权利要求1所述的基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于所述电源模块由充电电路模块、可充电电池和电源转换模块顺次相连，可充电电池通过电源转换电路模块，把电压转换为多种供电电压，给控制模块、传感器模块、超声发射模块和超声接收模块、语音提示模块供电；充电电路与可充电电池相连，当电量不足时，对其充电。

3.根据权利要求1所述的基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于所述超声发射模块包括顺次连接的发射控制器、D/A转换器、信号放大器、超声发射阵列探头，负责发射超声波；所述超声接收模块包括顺次连接的超声接收阵列探头、程控放大器、滤波检波器、A/D转换器、采样缓存器，负责超声波的接收与缓存。

4.根据权利要求3所述的基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于超声发射阵列探头由三组超声相控发射阵列探头组成，能实现使用不同频率的超声波同时探测；超声接收阵列探头由一组相控发射阵列探头组成，能接收多种频率的回波；三组超声相控发射阵列探头分别发射恒频波、第一调频波和第二调频波，分别探测远、中、近距离的障碍物；三组超声相控发射阵列探头相比比，第一超声相控发射阵列探头发射持续时间最长的恒频信号，它的信号持续时间长，信号频率较低，其探测距离长，通过其回波识别大范围内是否存在障碍物；第二超声相控发射阵列探头发射周期较短的调频信号，它的发射频率范围宽，其探测距离较第一波束阵列短，用来发现中等距离内的障碍物；第三三组超声相控发射阵列探头发射周期最短的调频信号，持续时间短，频率迅速下降，这种信号有利于探测近距离精细的目标，更准确地分辨近距离是否存在障碍物；三个超声发射相控阵列不同频率的信号分别同时发射，一个接收阵列对回波全部接收，对远、中、近距离的障碍物的同时测量，并通过控制模块处理回波信号辨别是否存在障碍物，从而减少超声波探测的时间，提高探测精度。

5.根据权利要求3所述的基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于所述控制模块控制三个超声波相控阵列发射的超声波频率和相位，发射时改变超声波角度，使波束沿水平、垂直方向依次扇形扫描，从而对不同方向的障碍物进行探测；接收回波时，采用具有水平波束指向性和宽带特性的超声波接收器，对各个方向的多种频率的回波同时接收，并统一送回控制模块进行数据处理。

6.根据权利要求1所述的基于多调频的编码振动及语音提示的导盲装置，其特征在于当超声模块探测到有障碍物时，无线发射模块发出信号，振动提示手表接收该信号，并使手表发出振动提示；该振动提示手表设有多个振点，不同振点振动代表不同方向存在障碍物，振动的模式和时间长度代表障碍物的距离；振动提示手表佩戴在手或身上其他部位。

7.权利要求1~6任一项所述基于多调频的编码振动及语音提示装置的导盲方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：各传感器开始采集参数，超声探测模块开始探测障碍物；如果使用者根据装置上的档位选择GPS、天气、报时模式，进入相应模式的语音提示；GPS模式下语音提示由GPS接收到的定位信息；天气模式下语音提示当前温度、湿度；时间模式下语音提示报时信息；如果没有选择进入上述模式，则进入默认的超声探测程序；

步骤2：三个超声相控发射阵列探头分别发射恒频波、第一调频波和第二调频波，恒频波探测远距离的障碍物，第一调频波探测中距离的障碍物，第二调频波探测近距离的障碍物；控制模块控制相控阵元的相位，使超声波依照设定速度沿水平、垂直方向依次扇形扫描，达到对不同方向环境信息探测的目的；

步骤3：接收回波时，接收阵列探头对多个方向多种频率的回波一并接收，再将回波的信息送往数据处理单元，判断是否有障碍物；如无障碍物，继续上述探测步骤；

步骤4：当探测到有障碍物时，计算障碍物的距离；

步骤5：根据超声波束的角度，判断障碍物的方向，方向包括正前方、左前方、右前方或下前方；

步骤6.1：控制模块把距离、方向信息传送到语音提示模块，语音提示该障碍物距离和方向；

步骤6.2：无线发射器发射信号，振动提示手表接收信号，并振动提示；不同振点的振动表示不同方向的障碍物，短振、短振两次、长振分别表示障碍物存在于近、中、远距离；

步骤6.3：如果收到结束指令，则结束导盲，否则重复步骤1~6.3。