基于2.4G無線收發模塊的智能電子導盲儀

黃魏斐 王向陽

摘 要：現今大多盲人日常使用的都是原始的導盲杖，對出行幫助有限。雖然有很多導盲犬的訓練及出售，但由于受價格及飼養方面問題的限制并未得到普及。于是一種電子類智能導盲產品的需求變的很迫切。而著個智能電子導盲儀剛好填補了這個空缺，能更加廉價且簡單的幫助盲人朋友走出家門過上更優質的生活。

關鍵詞：盲人；2.4G；智能；導盲儀

1 項目背景及目的

⑴研究背景。眾所周知，在這個社會中除了我們大多數健康的人外，還有一些需要關懷和幫助的群體。盲人就是其中之一。據世界衛生組織估計全世界有盲人4000萬到4500萬。我國有視力殘疾患者近1300萬。這是一個龐大的群體，相比與其他的群體，失去光明的盲人朋友生活更加艱難，因此他們需要更多的關懷。

⑵制作目的。考慮到盲人群體如此龐大并且日益增多，并且他們的日常生活主要是出行有很大的不便。我們想制作出一種能夠代替眼睛和導盲犬部分功能的物品，來幫助盲人朋友更方便更自由的生活出行。

2 作品功能介紹

智能電子導盲儀是為了方便盲人出行的電子儀器，它能用語音來提示盲人躲避障礙物、安全通過紅綠燈以及下一步的行走路徑。使盲人能便捷安全的抵達目的地。主要功能如下。

功能一：躲避障礙物，走路更放心。利用蝙蝠的超聲波回響原理制作的超聲波測距儀測量原始數據，結合控制核心MCU，能夠準確的計算出周圍人或障礙物的距離。當有人或障礙物出現在行走方向兩米范圍內時，控制電路進行語音提示或報警，從而實現室內外小范圍避障功能。

功能二：識別紅綠燈，過馬路更安全。在固定目的地的路徑路口，不對紅綠燈進行干擾和改動的前提下，安裝小型紅路燈識別子模塊。利用顏色識別傳感器進行光譜探測，。探測數據回送MCU，經計算分辨出所探測的顏色是否為綠色（或紅色）。若為綠色則發出可安全通過提示，紅色則提示等待。

功能三：路徑指引，帶路到想去的地方。鑒于多數盲人朋友常去的地方不多，所以采用設定路徑導航的方式。提前設定常的地點如公園或某個小區，在出發地和目的地選擇最便捷路徑的路口安裝紅綠燈子模塊，并對模塊嵌入位置信息。每當走到一個路口，子模塊利用無線傳輸送信息至MCU，MCU對信號處理后發出下一步要直行或左右轉彎的語音提示信號。

展望功能：語音輸入，路徑導航。加入語音輸入GPS導航功能，不再局限于固定路徑指引，想去哪就去哪。通過語音輸入，識別要去的目的地。將信息經MCU傳送GPS導航模塊，實現任何目的地的路徑導航。由于受GPS精度問題影響，此功能暫未實現。計劃下一步將GPS與地面點對點通信結合，完成全方位導航工能。

3 制作原理及結構

⑴原理框圖

⑵各模塊單元解析。1）測距模塊：采用HC-SR04超聲波測距傳感器。每當主控單片機發出測距指令，傳感器發出八個高脈沖。當發出的聲波遇到障礙物是返回，利用聲波發出到返回的時差來計算與物體之間的距離。2）色彩識別：利用顏色傳感器TCS3200采集光線數據，通過調整光電二極管的濾波匹配方式來得到不同頻率。由芯片計算得出所接收光線的RGB，傳送到單片機進行比對判斷后得出顏色信息。3）線收發：采用2.4G無線收發模塊進行主機和從機之間的信號傳輸。主要有距離信號、色彩信號、位置信號以及路徑指引信號。4）語音提示：語音提示功能主要采用ISD1706PY語音芯片進行音頻的錄制存儲，由單片機結合其它子模塊信息進行語音調用，在不同情況下讀取相應的語音信號。

4 創新與應用

據查閱資料了解，關于電子導盲的課題之前并非無人涉及。但僅之前的局限于簡單的避障功能，并沒有實現真正意義上的導盲。而本作品主要致力于對盲人出行的引導，使導盲儀至少能夠比導盲犬更穩定的做到同樣的事，真正實現導盲作用。

此作品的創新點之一在于紅綠燈的判別。盲人出行最不便的就是遇到路口，因為不清楚何時通過紅綠燈。因此可利用色彩傳感器進行紅綠燈的識別，解決了通過路口的問題。

創新點之二在于導航方式的選擇。設計初期曾考慮單純使用GPS來進行路徑導航，但實際論證表明目前此方法并不可靠。首先僅使用GPS牽扯到定位精度的問題，對于人體來說范圍太大，不能精確的進行位置判定。其次GPS的搜索也牽涉到語音輸入和判別問題，因此將GPS導航作為后期技術成熟時的最終功能。根據盲人出行目的地的小范圍單一性，設計采用點對點的路徑引導方式。利用無線收發方式在途徑的每個路口設置檢測點，監測點感應范圍在零到三米并且能夠進行距離判定，每到達一個監測點則提示下一步行走方式，從而以分段兩點一線的方式完成路徑導航。設計后期可將小范圍點對點導航與GPS導航結合互補，實現精確的全方位無盲區導航。

此作品是按初步設想的方式完成，實現基本的功能并不需要很高的造價，而且沒有導盲犬的飼養問題。相信經不斷改進和完善后應該可以勝任導盲犬的工作，從而更利于盲人的生活出行。

[參考文獻]

[1]李昊峰.智能電子導盲儀.2013年5月.

[2]2.4G無線技術詳解.http：//wenku.baidu.com/view/fc95aed333d4b14e8524681b.html.