基于ARM的智能導(dǎo)航盲杖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要： 針對目前市場上盲用導(dǎo)航產(chǎn)品的不足，采用基于ARM11的S3C6410微處理器和基于Win CE軟件，設(shè)計(jì)了智能導(dǎo)航盲杖系統(tǒng)。通過GPS模塊，該系統(tǒng)可以提供盲用定位與導(dǎo)航功能。利用超聲波測障模塊，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)的障礙物告警，極大地解決了盲人獨(dú)立出行困難的問題。
關(guān)鍵詞： ARM11; WinCE；盲用導(dǎo)航；GPS；超聲波

　目前市場上現(xiàn)有的GPS產(chǎn)品主要集中在車載導(dǎo)航或面向正常人的手持導(dǎo)航系統(tǒng)，視障人士很難享受到與正常人一樣的導(dǎo)航服務(wù)。迄今為止，國內(nèi)還沒有一款專門為視障人士開發(fā)的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。為提高視障人士的生活水平，為他們的出行帶來便利，開發(fā)出適用于特殊群體的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)勢在必行。
　本文采用了基于ARM11-Win CE平臺的嵌入式系統(tǒng)作為系統(tǒng)的控制平臺，以提高系統(tǒng)的性能、集成度以及可擴(kuò)展性；運(yùn)用GPS定位技術(shù)和TTS文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對視障人士的GPS定位及電子地圖導(dǎo)航；利用超聲波測距功能，系統(tǒng)可以提供一定距離內(nèi)的障礙物探測與告警。為實(shí)現(xiàn)上述功能，采用Trimble公司的GPS接收模塊Lassen iQ實(shí)現(xiàn)了GPS定位功能，處理器采用三星公司的S3C6410(ARM1176JZF-S核心)芯片，操作系統(tǒng)為Windows CE 6.0。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
　本智能導(dǎo)航盲杖系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)GPS定位、電子地圖查詢、路徑選擇以及超聲波探測、語音輸出等主要功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。各個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn)功能如下：

　(1)GPS信號接收模塊：接收GPS信號，輸出當(dāng)前經(jīng)緯度、移動(dòng)方向與速度、時(shí)間等信息。完成與中央處理器的通信，報(bào)告工作狀態(tài)，并接收中央處理器的控制[1]。
　(2)存儲(chǔ)模塊：存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、電子地圖數(shù)據(jù)以及GPS獲取的信息等，可以進(jìn)行存儲(chǔ)、讀取、查詢信息等操作。
　(3)超聲波測障模塊：發(fā)送和接收超聲波脈沖，反饋給中央處理器并接收其控制信號。
　(4)人機(jī)接口模塊：包括顯示和鍵盤輸入、語音輸出，采用中央處理器控制和監(jiān)測。
　(5)中央處理器：控制并接收GPS模塊、超聲波測障模塊產(chǎn)生的信號，監(jiān)視鍵盤狀態(tài)，并控制LCD顯示、語音輸出等。
1.2 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)
　(1)GPS模塊。系統(tǒng)選擇Trimble公司的Lassen iQ GPS接收器作為GPS信號接收模塊，其接口電路如圖2所示。為了利于在戶外手持使用，系統(tǒng)要考慮體積、功耗以及精度的需求。系統(tǒng)選用的GPS模塊面積僅有8 cm2，功耗小于89 mW，而其GPS定位精度可達(dá)10 m，速度精度能夠達(dá)到0.1 km/h，GPS方向可精確到2°，基本能夠滿足本系統(tǒng)的要求。

　(2)中央處理器。系統(tǒng)選用Samsung公司的S3C6410A-XH66作為中央處理器。