基于地圖導航的智能化盲人拐杖的設計與實現

吳翠婷 任春明

摘要：當前，盲人出行處于一個十分不便利的階段，因而此項目的宗旨是能為盲人出行帶來方便。項目擬通過語音播報、地圖導航、超聲波雷達障礙物監測系統三方面技術完成項目的設計并達到幫助盲人順利出行的目的。項目實現的輔助工具是一根內嵌超聲波雷達障礙物監測系統的盲人拐杖和與超聲波雷達障礙物監測系統相連的微信小程序APP。

關鍵詞：語音播報；地圖導航；超聲波雷達障礙物監測系統

一、項目研究背景

殘障者不應該只待在居室內，應同普通人一樣經常參加戶外活動，有益身心健康。總的來說，我國的無障礙設計和建設起步較晚，但發展較為迅速，整體水平落后于美國、英國和日本，原因是這些國家發展無障礙較早，立法較為完善，社會更為關注無障礙。

二、項目研究目標及主要內容

1. 目標：

研制出一款結合百度地圖或高德地圖導航系統、語音播報系統、超聲波雷達障礙物監測系統于一體的有利于盲人出行的智能盲人拐杖，讓盲人也能像正常人一樣正常出行，享受現代文明所帶來的成果。

2.主要內容：

（1）地圖導航系統：嵌入地圖導航系統（例如百度地圖或高德地圖），可依據行程長短規劃出最優出行路線。

（2）語音播報系統：嵌入多種語言環境的語音播報系統，方便使用不同方言的人群語音錄入出發地及目的地，并實時播報沿途中的路況環境。

（3）超聲波雷達障礙物監測系統：用超聲波監測所處位置周邊以及出行途中的障礙物，并語音播報，避免行走途中發生意外。

三、項目創新特色概述

在日常生活中，盲人基本都是通過普通的盲杖來輔助行走的，有的甚至只是一根普通的長桿，它只有接觸才會發覺局部的障礙物，存在著明顯的不足。我們所設計的電子導肓拐杖是基于STC89C52單片機控制，利用HSR-04超聲波測距和WT588D語音模塊結合固定在定制拐杖上的智能語音提示拐杖。當盲人的前方有障礙物的時候會被該系統檢測到時候，從而提示語音供使用者判斷。和傳統拐杖相比它具有障礙提示功能，具有可折疊性，占用空間小，攜帶方便。

四、項目研究技術路線

1. 地圖導航：

在地圖導航功能的實現中，選擇百度地圖或高德地圖模塊實現導航功能，而百度地圖及高德地圖本身就具備方便攜帶，同時這兩個地圖的應用程序已經具備很強的功能，現在很多人都在運用，且導航的功能也日益成熟，也使其成為了智能盲人拐杖導航的最好選擇。在智能盲人拐杖導航的應用中，在地圖的功能中留下語音接口，盲人通過語音輸入目的地，在單片機的串口進行接收，單片機串口接收后對經緯度數據進行判斷，當經緯度數據在之前預設好的幾個點周圍時，便通過語音模塊發出消息，如“已經到達xx地點”，從而實現簡單的人機交互，以此完成具體的地圖導航工作。

2.語音播報系統：

在語言播報功能的實現中，選擇WT588D語音模塊這一國產語音模塊，而這一模塊本身的價格優勢、性能優勢以及可重復擦除燒寫的功能，都使得這一語音模塊的應用能夠較好的對語言播報功能提供支持。

3.超聲波雷達障礙物監測系統：

在超聲波避障功能的實現中，超聲波測距模塊設計與實現是這一功能中的關鍵技術，項目組根據盲人出行所需要的避障要求，選擇了HC-SR04超聲波測距模塊作為超聲波避障的核心模塊。而之所以選擇HC-SR04超聲波測距模塊，是因為其本身能夠實現2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達到高3mm，這就使得這一模塊能夠較好的滿足盲人出行的超聲波避障需求。

參考文獻

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（作者單位：天津財經大學理工學院）