专利名称：一种方位监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子监控技术领域，特别是一种方位监测系统。
背景技术：
在航空、航海、野外旅行等领域中，行进方向是一个非常重要的参数，但由于周围缺少标志性物体，驾驶员很难通过观察外界事物判断自己的行进方向。因此必须通过仪表对行进方向进行测量，并将测量结果反馈给驾驶员，以便于驾驶员了解自身的行进方向并做出相应调整。
然而，在驾驶的过程中，驾驶员需要关注的问题很多，以越野车驾驶员为例，驾驶员需要随时观察路面情况、障碍物情况及车体状况等，这些信息都会增加驾驶员的视觉认知负荷，容易使驾驶员的视觉负荷达到极限，然而相应地，驾驶员在驾驶过程中听觉负荷和触觉负荷的利用率较低，因此，如果能够利用听觉和触觉来对驾驶员的行进方向进行提醒， 将有利于缓解驾驶员的视觉负荷，避免驾驶员由于眼睛过于劳累而发生危险。
美国学术论文《TactileSituation Awareness System: ProprioceptiveProstheses for Sensory Deficiencies (针对感官缺失者的触觉感知系统)》，(AH Rupert - Aviation, space, and environmental medicine, 2000)公开了一种触觉感知系统，该系统包括重力矢量测量仪、机械式触觉刺激发生器以及与之相配合的处理单元。佩戴者装备该系统时，重力矢量测量仪可以测量出佩戴者重心的偏转角度，并将此角度信号转换为电信号输入处理单元，处理单元将此信号与预设值进行比对，如果该偏转角度存在佩戴者倾倒的隐患，处理单元指挥触觉刺激发生器对佩戴者的肢体施放触觉刺激，提醒佩戴者调整自己的身体姿态。
如果将上述触觉感知系统直接应用于转换驾驶行进方向的信号，则会存在以下不足①该触觉感知系统通过对人体肢体施放触觉刺激，提醒驾驶员调整自己的行进方向，驾驶员仅能获知自己的行进方向与预设方向相比发生了偏转，而无法获知自己朝哪个方向偏转，更无法获知自己偏转的程度，驾驶员无法根据提醒器所提供的信息及时正确地调整行进方向；②该触觉感知系统仅有触觉刺激一种提醒方式，若驾驶员对于振动刺激不敏感，该系统就无法实现其设计目的，通用性较差。发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的触觉感知系统通用性较差，且驾驶员无法根据该系统提供的信息及时正确地调整行进方向，而提供了一种驾驶员可以根据该系统提供的信息及时正确地调整行进方向且通用性较好的方位监测系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种方位监测系统，包括方位探测单元，始终指向预设方向；提示单元，用于发出提示信号；信息处理单元，其信号输入端与所述方位探测单元的信号输出端相连，信号输出端与所述提示单元的信号输入端相连；所述提示单元包括一个适于佩戴的三维耳机，所述提示信号包括声音信号，所述三维耳机的信号输入端与所述信息处理单元的信号输出端连接；所述三维耳机与所述方位探测单元指向的所述预设方向所对应的方位发出所述声音信号，提示所述预设方向所在位置。
上述方位监测系统中，所述三维耳机发出所述声音信号的音量受所述信息处理单元的控制且与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
上述方位监测系统中，所述三维耳机的声音信号为间断声音信号，且频率与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
上述方位监测系统中，所述提示单元还包括振动单元,所述提示信号包括振动信号，所述振动单元的信号输入端与所述信息处理单元的信号输出端连接；所述振动单元环绕人体腰部设置且在所述预设方向的位置发出振动信号，提示所述预设方向所在位置。
上述方位监测系统中，所述振动单元的振幅受所述信息处理单元的控制且振幅与振动部位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
上述方位监测系统中，还包括模式选择单元，用于选择所述提示单元的提示模式，所述模式选择单元与所述信息处理单元连接。
上述方位监测系统中，所述方位探测单元包括电子指南针模块或GPS接收器。
上述方位监测系统中，还包括预设方向设定单元，用于设定所述方位探测单元的所述预设方向。
上述方位监测系统中，所述方位探测单元的所述预设方向为正北或正南。
上述方位监测系统中，所述方位探测单元设置在运载工具上或驾驶员身体上。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点①本发明的方位监测系统，包括方位探测单元、提示单元和信息处理单元，其中提示单兀包括一个适于佩戴的三维耳机，提不信号包括声音信号，三维耳机的信号输入端与信息处理单元的信号输出端连接；三维耳机与方位探测单元指向的预设方向所对应的方位发出声音信号，提示预设方向所在位置。无论佩戴者的行进方向如何改变，三位耳机始终在预设方向所对应的方位发出声音信号，佩戴者可以根据本方位监测系统的提示随时获知自身行进方向与预设方向之间的大体角度(即偏离预设方向的程度)，并根据该角度调整自身的行进方向；并且，本发明的方位监测系统对行进方向进行实时监测，当佩戴者感觉到提示信号发生变化时，即可意识到自己的行进方向发生了改变，从而便于佩戴者及时调整行进方向。
②本发明的方位监测系统，三维耳机发出声音信号的音量受信息处理单元的控制且与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。随着佩戴者行进方向偏离预设方向角度的增大，三维耳机的音量也增大，这种提示方式通过提高音量引起佩戴者的注意力， 直接有效，提示效果好。
③本发明的方位监测系统,提示单元还包括振动单元,提示信号包括振动信号，振动单元的信号输入端与信息处理单元的信号输出端连接；振动单元环绕人体腰部设置且在预设方向的位置发出振动信号，提示预设方向所在位置。这样的设计，提示信号同时包括声音信号和振动信号，对于听力功能障碍的佩戴者或者环境嘈杂的情况下，振动信号可以起到提示作用，提升了姿态监测系统的通用性和使用效果。
④本发明的方位监测系统，还包括模式选择单元，用于选择提示单元的提示模式， 模式选择单元与信息处理单元连接。这样的设计，佩带者可以根据需要，选择声音信号、振动信号或两种信号一起作为提示模式，提升了姿态监测系统的通用性和使用效果。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图I是本发明实施例一的原理框图；图2是本发明实施例二的原理框图；图3是本发明实施例三的原理框图。
图中附图标记表示为1-提示单元，11-三维耳机，12-振动单元，2-信息处理单元，3-电子指南针模块，4-模式选择单元，5-预设方向设定单元，6-GPS接收器。
具体实施方式
实施例一如图I所示，是本发明方位监测系统的优选实施例，所述方位监测系统可用于野外旅行、航空、航海等领域。在本实施例中，所述方位监测系统包括方位探测单元、提示单元I、 信息处理单元2、预设方向设定单元5和模式选择单元4。
所述方向指向单元始终指向预设方向，且所述方位探测单元设置在运载工具上或驾驶员身体上。在本实施例中，所述方位探测单元包括电子指南针模块3。进一步地，所述方向指向单元设置在运载工具上。
所述信息处理单元2的信号输入端与所述方位探测单元的信号输出端相连，所述信息处理单元2的信号输出端与所述提示单元I的信号输入端相连。
所述提示单元I用于发出提示信号，所述提示单元I包括一个适于佩戴的三维耳机11和振动单元12，所述提示信号包括声音信号和振动信号。
所述三维耳机11是一种立体声耳机，其在环绕佩戴者头部的位置设置有若干个发声器，通过发声器单独或同时发声，所述三维耳机11可以改变佩戴着所听到声音的来源方向，以实现全方位的立体声响。所述三维耳机11的信号输入端与所述信息处理单元2的信号输出端连接；所述三维耳机11与所述方位探测单元指向的所述预设方向所对应的方位发出所述声音信号，提示所述预设方向所在位置。在本实施例中，所述三维耳机11发出所述声音信号的音量受所述信息处理单元2的控制且与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。进一步地，所述三维耳机11的音量与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比。
所述振动单元12的信号输入端与所述信息处理单元2的信号输出端连接；所述振动单元12环绕人体腰部设置且在所述预设方向的位置发出振动信号，提示所述预设方向所在位置。在本实施例中，所述振动单元12的振幅受所述信息处理单元2的控制且振幅与振动部位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。进一步地，所述振动单元12的振幅与振动部位和佩戴者正前方的夹角大小成正比。
所述模式选择单元4用于选择所述提示单元I的提示模式,所述模式选择单元4 与所述信息处理单元2连接。
所述预设方向设定单元5用于设定所述方位探测单元的所述预设方向。在本实施例中，所述预设方向为正北或者正南，进一步地，所述预设方向为正北方向。
所述方位监测系统的工作步骤如下①模式选择佩戴者可通过操作所述模式选择单元4,选择所述提示单元I的提示模式，在本实施例中，所述提示模式包括声音信号提示模式、振动信号提示模式及混合信号提示模式(即声音信号和振动信号同时对佩戴者进行提示的模式);②预设方位选择佩戴者可随时通过操作所述预设方向设定单元5，选择所述预设方向，所述方位探测单元将所述预设方向的信息转化为电子信号输入所述信息处理单元2 ；③提示所述信息处理单元2接收到所述预设方向的信息，控制所述三维耳机11和/ 或所述振动单元12发出声音信号和振动信号，提示佩戴者所述预设方向的位置。
实施例二如图2所示，是本发明的另一实施例。
与实施例一不同，在本实施例中，所述提示单元I不包括所述振动单元12,相应地，所述姿态监测系统不包括模式选择单元4，此时所述提示信号仅包括声音信号。
与实施例一不同，在本实施例中，所述三维耳机11的声音信号为间断声音信号， 且频率与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。进一步地，所述三维耳机11 的频率与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比。
与实施例一不同，在本实施例中，所述方位探测单元设置在驾驶员身体上。
实施例三如图3所示，是本发明的另一实施例。
与实施例一不同，在本实施例中，所述方位监测系统不包括预设方向设定单元5， 相应地，所述预设方向不可变更。进一步地，所述预设方向为正南方向。
与实施例一不同，在本实施例中，所述方位探测单元包括GPS接收器6。
在其他实施例中，所述方位探测单元还可以包括普通指南针、与北斗系统相配合的信号接收装置或其他仪器，只要该仪器可以始终指向某一固定方向，并将所指方向信息转化为电子信号输入所述信息处理单元2即可。
在其他实施例中，所述耳机11内连续声音信号的音量或间断声音信号的频率还可以选择设计为与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成反比。
在其他实施例中，所述振动单元12的振动幅度还可以选择设计为与振动部位和佩戴者正前方的夹角大小成反比。
在其他实施例中，所述预设方向设定单元5可以随时对所述预设方向进行调整， 所述预设方向还可以是正南、正西、正东或其他任意方向。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
权利要求
1.ー种方位监测系统，包括 方位探测单元，始終指向预设方向； 提示単元(1)，用于发出提示信号； 信息处理单元(2)，其信号输入端与所述方位探测单元的信号输出端相连，信号输出端与所述提示単元(I)的信号输入端相连； 其特征在于 所述提示単元(I)包括一个适于佩戴的三维耳机(11)，所述提示信号包括声音信号，所述三维耳机(11)的信号输入端与所述信息处理单元(2)的信号输出端连接；所述三维耳机(11)与所述方位探测单元指向的所述预设方向所对应的方位发出所述声音信号，提示所述预设方向所在位置。
2.根据权利要求I所述的方位监测系统，其特征在于所述三维耳机(11)发出所述声音信号的音量受所述信息处理单元(2)的控制且与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
3.根据权利要求I所述的方位监测系统，其特征在于所述三维耳机(11)的声音信号为间断声音信号，且频率与发声方位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
4.根据权利要求1-3任一所述的方位监测系统，其特征在于所述提示単元(I)还包括振动单元(12)，所述提示信号包括振动信号，所述振动単元(12)的信号输入端与所述信息处理单元(2)的信号输出端连接；所述振动単元(12)环绕人体腰部设置且在所述预设方向的位置发出振动信号，提示所述预设方向所在位置。
5.根据权利要求4所述的方位监测系统，其特征在于所述振动単元(12)的振幅受所述信息处理单元(2)的控制且振幅与振动部位和佩戴者正前方的夹角大小成正比或反比。
6.根据权利要求4或5所述的方位监测系统，其特征在于，还包括 模式选择单元(4),用于选择所述提示单元(I)的提示模式,所述模式选择单元(4)与所述信息处理单元(2)连接。
7.根据权利要求1-6任一所述的方位监测系统，其特征在于所述方位探测单元包括电子指南针模块(3 )或GPS接收器(6 )。
8.根据权利要求1-7任一所述的方位监测系统，其特征在于，还包括预设方向设定单元(5 )，用于设定所述方位探测单元的所述预设方向。
9.根据权利要求8所述的方位监测系统，其特征在于所述方位探测单元的所述预设方向为正北或正南。
10.根据权利要求1-9任一所述的方位监测系统，其特征在于所述方位探測单元设置在运载工具上或驾驶员身体上。
全文摘要
一种方位监测系统，包括方位探测单元、提示单元和信息处理单元，其中提示单元包括一个适于佩戴的三维耳机，提示信号包括声音信号，三维耳机的信号输入端与信息处理单元的信号输出端连接；三维耳机与方位探测单元指向的预设方向所对应的方位发出声音信号，提示预设方向所在位置。本发明提供的方位监测系统，驾驶员可以根据该系统提供的信息及时正确地调整行进方向且通用性较好。
文档编号H04R3/00GK102980554SQ20121041549
公开日2013年3月20日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者毕红哲, 姚钦, 贾宏博, 刘晓燕, 张信民, 刘琳, 赵显亮, 王致洁, 熊端琴, 谢溯江, 王聪, 贺青, 张琳, 姜媛媛, 陈珊 申请人:中国人民解放军空军航空医学研究所