铁路盲人导向系统及方法与流程

本发明实施例涉及盲人导向技术领域，更具体地，涉及铁路盲人导向系统及方法。

背景技术：

目前，中国目前约有500万盲人，约占全世界盲人总数的18％，低视力者达600多万，每年盲人和低视力者发生事故的比例居高不下，因此盲人安全出行的问题是一个不可忽视的社会问题。

目前铁路客运服务方面针对盲人旅客的服务仅是人工协助，在铁路客运车站和列车上也没有提供引导盲人的辅助装置，在无人协助的情况下，盲人出行则只能依靠盲道、手杖，这给盲人乘坐列车出行带来了极大的不便。

随着科学技术的发展，越来越多的科技企业、科研院所，将物联网、人工智能、机器人等技术应用于盲人引导方面开发出导盲机器人、导盲狗、导盲头盔、导盲手环等产品。但是，这些产品大部分还处于研发阶段，缺少上市应用的案例，且产品成本高，占地空间大，不便应用于高速列车盲人导向。

技术实现要素：

为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种铁路盲人导向系统及方法。

一方面，本发明实施例提供了一种铁路盲人导向系统，包括：服务器、蓝牙网络以及智能盲杖，所述智能盲杖包括处理器、蓝牙接收模块和语音模块；

其中，所述服务器通过所述蓝牙网络与所述蓝牙接收模块通信连接，所述处理器分别与所述蓝牙接收模块和所述语音模块通信连接；

所述服务器用于通过所述蓝牙网络将静态位置信息和列车动态信息传输至所述蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述处理器；

所述处理器用于将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述语音模块，以供所述语音模块进行语音播报；

所述处理器还用于若接收到实时位置信息获取指令，则确定所述智能盲杖的实时位置信息，并将所述智能盲杖的实时位置信息传输至所述语音模块。

另一方面，本发明实施例提供了一种铁路盲人导向方法，包括：

通过蓝牙网络将静态位置信息和列车动态信息传输至智能盲杖内的蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述智能盲杖内的处理器；

将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述智能盲杖内的语音模块，以供所述语音模块进行语音播报；

若接收到实时位置信息获取指令，则确定所述智能盲杖的实时位置信息，并将所述智能盲杖的实时位置信息传输至所述智能盲杖内的语音模块。

本发明实施例提供的铁路盲人导向系统及方法，利用蓝牙无线传输技术，在盲人使用的手杖上集成蓝牙接收模块、处理器以及语音模块，通过蓝牙网络实现静态位置信息和列车动态信息的传输，为视力欠佳人士提供站内、列车内相关信息，使视力欠佳的人士能够借助于智能盲杖独自行走并获取相关信息。本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统既符合盲人依靠导盲杖行走的习惯，又可以为盲人提供可靠性高、定位精确的导向，是一种能辅助盲人完成自助旅行、有效提高盲人铁路出行质量，以及提高铁路旅客服务品质的系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种铁路盲人导向系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种铁路盲人导向方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

随着科技的发展及进步，应用于盲人引导方面的导盲机器人、导盲狗、导盲头盔、导盲手环等产品相继出现，方便了盲人出行。但是，这些产品大部分还处于研发阶段，缺少上市应用的案例，且产品成本高，占地空间大，不便应用于高速列车盲人导向。因此，为解决现有技术中无人协助的情况下，盲人乘坐动车组出行不便的问题，本发明实施例提供了一种面向铁路的基于蓝牙无线传输技术的盲人导向系统，即铁路盲人导向系统。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种铁路盲人导向系统，包括：服务器1、蓝牙网络2以及智能盲杖3，智能盲杖3包括处理器31、蓝牙接收模块32和语音模块33。

其中，服务器1通过蓝牙网络2与蓝牙接收模块32通信连接，处理器31分别与蓝牙接收模块32和语音模块33通信连接；服务器1用于通过蓝牙网络2将静态位置信息和列车动态信息传输至蓝牙接收模块32，蓝牙接收模块32将静态位置信息和列车动态信息传输至处理器31；处理器31用于将静态位置信息和列车动态信息传输至语音模块33，以供语音模块33进行语音播报；若处理器接收到实时位置信息获取指令，则确定智能盲杖3的实时位置信息，并将智能盲杖3的实时位置信息传输至语音模块33。

具体地，本发明实施例中采用蓝牙网络进行服务器1与智能盲杖3之间的通信，以及智能盲杖内部模块之间的通信，蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，是一种开放的低成本、低功耗、短距离的无线通讯技术规范。与传统的手段相比，蓝牙具有安装简单、维护方便、成本低以及数据质量较高等优点。

本发明实施例中所说的静态位置信息是指相对位置不变的标志物的位置信息，具体可包括站内静态位置信息和车内静态位置信息，站内静态位置信息具体可包括车站内卫生间位置信息、站台位置信息、候车室位置信息、取水处位置信息以及洗手池位置信息等；车内静态位置信息具体可包括列车内卫生间位置信息、行李架位置信息、座位号位置信息、取水处位置信息以及洗手池位置信息等。本发明实施例中所说的列车动态信息是随着时间的变化以及列车的运行，相对位置发生变化的标志物的位置信息，以及实时变化的列车信息，列车动态信息具体可包括车次信息、列车到发时间、列车时刻表和乘车须知等站内列车动态信息，以及列车前方到站、列车时速、列车方向和服务时间等列车内动态信息。需要说明的是，本发明实施例中对静态位置信息和列车动态信息的描述仅是举例说明，并不用来限定静态位置信息和列车动态信息的具体内容。

通常情况下，静态位置信息和列车动态信息是列车乘客信息系统(passengerinformationsystem，pis)系统自动获取的，服务器1可以直接通过ips系统获取到静态位置信息和列车动态信息，并将获取到的信息通过蓝牙网络传输至智能盲杖3内的蓝牙接收模块32，蓝牙接收模块32将静态位置信息和列车动态信息传输至智能盲杖3内的处理器31。处理器31则将静态位置信息和列车动态信息传输至语音模块33，以供语音模块33进行语音播报，使用智能盲杖3的盲人用户则可以根据语音播报的内容掌握车站以及列车内的相关信息。

处理器31在接收到实时位置信息获取指令的情况下，则确定智能盲杖3的实时位置信息，并将智能盲杖3的实时位置信息传输至语音模块33，以供语音模块33进行语音播报，使用智能盲杖3的盲人用户则可以根据语音播报的内容确定自身所处的位置，完成出行。需要说明的是，实时位置信息获取指令是由盲人输入的，本发明实施例中对具体的输入方式不作具体限定，既可以是语音输入，也可以是手动输入。

本发明实施例中提供了一种面向铁路的基于蓝牙技术的盲人导向系统，利用蓝牙无线传输技术，在盲人使用的手杖上集成蓝牙接收模块、处理器以及语音模块，通过蓝牙网络实现静态位置信息和列车动态信息的传输，为视力欠佳人士提供站内、列车内相关信息，使视力欠佳的人士能够借助于智能盲杖独自行走并获取相关信息。本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统既符合盲人依靠导盲杖行走的习惯，又可以为盲人提供可靠性高、定位精确的导向，是一种能辅助盲人完成自助旅行、有效提高盲人铁路出行质量，以及提高铁路旅客服务品质的系统。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统中采用的蓝牙网络包括站内蓝牙网络和车内蓝牙网络；站内蓝牙网络包括多个第一类蓝牙信标，多个第一类蓝牙信标均设置在车站内，车内蓝牙网络包括多个第二类蓝牙信标，多个第二类蓝牙信标均设置在车厢内；

若智能盲杖在任一第一类蓝牙信标的覆盖范围内，则服务器通过站内蓝牙网络与蓝牙接收模块通信连接；

若智能盲杖在任一第二类蓝牙信标的覆盖范围内，则服务器通过车内蓝牙网络与蓝牙接收模块通信连接。

具体地，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统包括站内盲人导向系统和车内盲人导向系统，其中站内盲人导向系统主要是在车站内为盲人提供相关信息，适用的情况是盲人处于车站内，此时系统内各模块之间的通信是通过站内蓝牙网络实现的。一般情况下，由于蓝牙进行通信传输受距离的限制，站内蓝牙网络包括多个第一类蓝牙信标(beacon)，第一类蓝牙信标即指设置在车站内的蓝牙信标。车站内每隔一定距离需要设置一蓝牙信标，用于感知车站内蓝牙接收模块的位置，进而确定智能盲杖的位置，即确定了盲人的位置。同时，蓝牙信标还用于将静态位置信息和列车动态信息传输至感知到的蓝牙接收模块，以便于蓝牙接收模块所属的智能盲杖中的处理器进行后续处理。

同理，由于蓝牙进行通信传输受距离的限制，车内蓝牙网络也包括多个第二类蓝牙信标，第二类蓝牙信标即指设置在列车内的蓝牙信标。列车内每隔一定距离需要设置一蓝牙信标，用于感知列车内蓝牙接收模块的位置，进而确定智能盲杖的位置，即确定了盲人的位置。同时，蓝牙信标还用于将静态位置信息和列车动态信息传输至感知到的蓝牙接收模块，以便于蓝牙接收模块所属的智能盲杖中的处理器进行后续处理。

本发明实施例中，分别采用适用于车站内通信传输的站内蓝牙网络以及适用于列车内通信传输的车内蓝牙网络，可以使得盲人无论是处于车站内还是处于列车内，均可以实时获取到所需信息，避免了网络覆盖不到产生的信息无法传输的问题。

在上述实施例的基础上，多个第一类蓝牙信标呈三角网格状交错分布，且多个第一类蓝牙信标中每两个第一类蓝牙信标之间的间距在第一预设范围内；多个第二类蓝牙信标呈三角网格状交错分布，且多个第二类蓝牙信标中每两个第二类蓝牙信标之间的间距在第一预设范围内。

具体地，本发明实施例中，车站内的蓝牙信标需均匀分布，具体可以呈三角网格状交错分布，如此设置可以保证蓝牙网络达到最大的覆盖范围。而且，为了保证站内蓝牙网络的通信传输质量以及导向精度，每两个第一类蓝牙信标之间的间距需要保证在第一预设范围内，作为优选方案，可将第一预设范围可以设置为4-8米。在实际的车站内，可具体情况具体设置，在每个房间门口、每个出口、室内路线路口处以及路径转折处均可部署一第一类蓝牙信标以提高用户体验。列车内的蓝牙信标也需均匀分布，多个第二类蓝牙信标呈三角网格状交错分布，且多个第二类蓝牙信标中每两个第二类蓝牙信标之间的间距也在第一预设范围内。在实际的列车内，也可具体情况具体设置，在每个房间门口、每个出口、室内路线路口处以及路径转折处均可部署一第二类蓝牙信标以提高用户体验。需要说明的是，本发明实施例中采用的第一类蓝牙信标和第二类蓝牙信标均可采用蓝牙5.0模块实现，这是因为蓝牙5.0是一款低成本、高性价比、低功耗的片上系统模块，可降低建立网络节点的成本，而且有更快的运行速度，能够实现更强大的运算能力以及浮点运算的技术，适合蓝牙低功耗的应用。第一类蓝牙信标和第二类蓝牙信标均可根据需要增加或减少部署密度，通常离地高度一般在2.5-3m之间。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统中采用的站内蓝牙网络还包括多个第一类蓝牙网关，多个第一类蓝牙网关均设置在车站内，多个第一类蓝牙网关中每两个第一类蓝牙网关之间的间距在第二预设范围内；车内蓝牙网络包括多个第二类蓝牙网关，多个第二类蓝牙网关均设置在车厢内，每个第二类蓝牙网关设置于车厢中部或车厢连接处。

具体地，本发明实施例中，在采用蓝牙网络进行通信传输时，服务器与蓝牙信标之间并不是直接通信，而是通过蓝牙网关实现通信连接。当智能盲杖处于车站内时，服务器通过第一类蓝牙网关将静态位置信息和列车动态信息传输至第一类蓝牙信标，再通过第一类蓝牙信标将静态位置信息和列车动态信息传输至蓝牙接收模块。当智能盲杖处于列车内时，服务器通过第二类蓝牙网关将静态位置信息和列车动态信息传输至第二类蓝牙信标，再通过第二类蓝牙信标将静态位置信息和列车动态信息传输至蓝牙接收模块。需要说明的是，本发明实施例中的第一类蓝牙网关、第二类蓝牙网关均需要均匀设置，作为优选方案，可将第二预设范围设置为60-100米。在每节车厢的车厢中部以及每两节车厢之间的车厢连接处均设置一第二类蓝牙网关。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统，所述处理器具体用于：

若接收到实时位置信息获取指令，则基于测距算法和三环定位算法，确定智能盲杖的实时位置信息，并将智能盲杖的实时位置信息传输至语音模块，以供语音模块进行语音播报。

具体地，本发明实施例中，若处理器接收到实时位置信息获取指令，则处理器采用测距算法和三环定位算法，确定智能盲杖的实时位置信息。其中测距算法和三环定位算法均为现有技术中用于确定实时位置信息的常用算法，测距算法主要是基于接收信号强度指示(receivedsignalstrengthindication，rssi)的具体取值的方法实现，得出的结果能大大减小蓝牙定位的误差，本发明实施例中在此不再赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统中处理器还用于：

若接收到目标位置的导向指令，则根据所述静态位置信息和所述列车动态信息，确定到达所述目标位置的路线信息，并将所述路线信息传输至所述语音模块，以供所述语音模块进行语音播报。

具体地，本发明实施例中，若处理器接收到目标位置的导向指令，则处理器根据静态位置信息和列车动态信息，确定到达目标位置的路线信息，其中确定到达目标位置的路线信息的方法可以采用现有技术中实现导航的常用方法实现，本发明实施例中在此不再赘述。需要说明的是，目标位置的导向指令是由盲人输入的，本发明实施例中对具体的输入方式不作具体限定，既可以是语音输入，也可以是手动输入。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统，所述智能盲杖包括：输入模块，所述输入模块设置于所述智能盲杖的手柄上；所述输入模块包括实时位置按钮，当所述实时位置按钮按下后，生成所述实时位置信息获取指令。

具体地，本发明实施例中的智能盲杖包括：手柄和盲杖主体，在手柄上设置有输入模块，输入模块包括实时位置按钮。当实时位置按钮由盲人按下后，生成实时位置信息获取指令，并将实时位置信息获取指令传输至处理器，处理器在接收实时位置信息获取指令后进行后续处理。其中，手柄与盲杖主体连接，盲杖主体为中空的立柱体，蓝牙接收模块和处理器设置在立柱体内，作为优选方案，可设置在立柱体内的中部。本发明实施例中，盲杖主体具体为碳纤维材质的多节可伸缩结构的中空体，智能盲杖与常规盲杖外形基本一致。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中的智能盲杖还包括蓝牙无线耳机，蓝牙无线耳机与语音模块通信连接，以避免语音模块发出的语音播报声音影响周围其他人。

本发明提供的智能盲杖，通过蓝牙接收模块获取相关信息，可以在列车内、车站内实现导盲。本发明实施例中提供的智能盲杖相对传统的导盲手段，响应速度更快，成本更低，信息覆盖更广，功耗更低。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中的输入模块还包括开关按钮、报时按钮、求助按钮、语音输入按钮以及音量调节按钮。

具体地，当开关按钮由盲人按下后，智能盲杖开启，实现静态位置信息、列车动态信息以及实时位置信息的语音播报。当报时按钮由盲人按下后，产生报时指令，并将报时指令传输至处理器，由处理器向语音模块发送时间信息，是语音模块对时间信息进行播报。如果盲人旅客在站内或者车厢内遇到紧急情况或者需要帮助时，可以按下求助按钮，当求助按钮由盲人按下后，产生求助指令，并将求助指令传输至处理器，由处理器控制语音模块发出求助信息，提示附近的行人或者工作人员需要帮助盲人旅客以解决盲人旅客的问题。

当语音输入按钮由盲人按下后，处理器即准备接收盲人输入的语音信息，并对接收到的语音信息进行解析，确定语音信息中盲人的需求，并根据解析的结果进行后续操作。音量调节按钮包括升音量按钮和降音量按钮，当升音量按钮由盲人按下后，产生升音量指令，并将升音量指令发送至处理器，处理器根据升音量指令对语音模块的音量进行提高，当降音量按钮由盲人按下后，产生降音量指令，并将降音量指令发送至处理器，处理器根据降音量指令对语音模块的音量进行降低。需要说明的是，本发明实施例中输入模块采用盲文标注，便于盲人轻松快速识别。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的铁路盲人导向系统中智能盲杖还包括：盲杖主体和供电模块；

所述盲杖主体为中空的立柱体，所述供电模块设置于所述立柱体内，所述供电模块用于为所述智能盲杖供电。

具体地，本发明实施例中的供电模块可设置于立柱体内空腔的中下部，供电模块可以为充电式大容量锂电池或usb充电接口，锂电池续航时间应达到持续工作48小时，为智能盲杖提供持续强有电力的支持。usb充电接口既可以用于充电，也可以用于有线通信，本发明实施例中对此不作具体限定。

本发明实施例中，供电模块包括电量检测单元，电量检测单元用于对供电模块中的锂电池进行电量检测，当检测到的电量低于预设电量时，进行低电量报警，并提示及时充电。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中，当盲人旅客进入车站内时，首先在工作人员的帮助下到达服务台，借取智能盲杖，然后按下位于智能盲杖的手柄处的开关按钮开启智能盲杖，随后智能盲杖进入开启模式。智能盲杖在蓝牙信标覆盖范围内开始导航定位，并语音播报静态位置信息和列车动态信息，引导盲人旅客进站乘车，盲人旅客依靠智能盲杖可以在车站内自主活动。

在盲人旅客进入列车车厢内时，服务器接收列车乘客信息系统pis及其他车载系统的数据通过第二类蓝牙网关传输到列车各处的第二类蓝牙信标中，智能盲杖在列车内的第二类蓝牙信标覆盖范围内开始导航定位，并语音播报静态位置信息和列车动态信息，盲人旅客可以在车厢内自主活动。

当列车到站后，盲人旅客在智能盲杖的导引下走出列车车厢，根据语音提示下车进入目标位置(即目的地站台)。智能盲杖自动加入目的地站台内的蓝牙网络进行通信，盲人旅客根据智能盲杖提示自行到达目的地站台内的服务台并归还智能盲杖，导航结束。

本发明实施例中的智能盲杖主要提供实时位置信息，在软件支持下提供步行语音导航服务，智能盲杖开启时，可以通过按下语音输入按钮实现语音输入目标位置等功能。在系统软件配合下，智能盲杖还可以提供语音、短信、接收路况交通信息、天气预报、应急呼救等服务。

进一步地，盲人旅客在使用智能盲杖时，可以按照行为习惯正常行走，智能盲杖内还包括语音播报速度调整模块和智能盲杖运动速度检测模块，可以通过处理器控制智能盲杖运动速度检测模块检测得到盲人旅客的行走速度，并根据行走速度控制语音播报速度调整模块对语音模块的播放速度进行调整，智能调整提示语音的播放速度，即盲人旅客行走速度偏快时，可自动忽略重复提示的语音；当盲人旅客行走速度偏慢时，可再次播放前一个提示语音；同时提示语音可实现中文，英文等不同的语种提示音的切换。

当盲人旅客接近站内或车站的固定设施、移动设备时(比如候车室/候车区、站台、列车门、卫生间门、热水间、洗手池等)，智能盲杖会自动发出语音提醒。

如果盲人旅客在行进过程中对当前所处位置有疑问，按下实时位置按钮，智能盲杖会发出语音告知当前的位置信息，所述位置信息包括当前位置以及附近设施设备等。

如果盲人旅客有想去的目标位置，可以按下语音输入按钮，通过语音输入目标位置，智能盲杖将引导旅客到达目标位置。

输入模块还可以包括车次信息按钮，此时如果盲人旅客在站台内或者车厢内想了解车次信息，则按下车次信息按钮，智能盲杖中的语音模块发出语音告知列车到发时间、列车时速、列车车次信息，并将一同发出语音告知当下时间与目标位置的天气状况。

如图2所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种铁路盲人导向方法，包括：

s1，通过蓝牙网络将静态位置信息和列车动态信息传输至智能盲杖内的蓝牙接收模块，所述蓝牙接收模块将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述智能盲杖内的处理器；

s2，将所述静态位置信息和所述列车动态信息传输至所述智能盲杖内的语音模块，以供所述语音模块进行语音播报；

s3，若接收到实时位置信息获取指令，则根据所述静态位置信息和所述列车动态信息，确定所述智能盲杖的实时位置信息，并将所述智能盲杖的实时位置信息传输至所述智能盲杖内的语音模块。

具体地，本发明实施例中提供的路盲人导向方法的执行主体为铁路盲人导向系统，具体的操作流程与上述系统类实施例中各模块实现的功能及操作流程是一一对应的，本发明实施例中在此步骤赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。