一种降低思维负荷的人体自动导航系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及导航领域，具体的说，涉及一种利用全球定位系统(GPS)和功能性电刺激(FES)技术实现人体自动导航的系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前使用的导航设备大多是通过屏幕向使用者提供导航信息，需要使用者不断查看导航设备的屏幕，在有些场合，比如消防员救火的现场，比如盲人，视觉信息无法有效获得。也有通过语音提示提供导航信息的设备，但是在噪音较大的场合，以及盲人，听觉信息也无法有效获得。更重要的是，目前的导航系统都需要使用者的思维分析，做出决策判断。这种交互方式增加了使用者的思维负荷，分散了使用者的注意力，容易导致危险的发生。经文献检索发现，中国专利公开号为CN104034327A，专利名称为行人导航处理方法、终端设备和系统，申请日为2013年3月4日。该发明提供了一种行人导航处理方法、终端设备和系统。该转置存在如下不足之处:
[0003]1、使用屏幕提供导航信息，分散了使用者注意力，容易引发危险。
[0004]2、使用语言提示来提供导航信息，在嘈杂的环境中使用效果较差。
[0005]3、使用者需要自身的思维参与和分析，然后做出决策和判断，思维任务负荷重。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种降低思维负荷的人体自动导航系统及方法，使用者的身体会自动带领使用者到想去的地方。
[0007]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0008]—种降低思维负荷的人体自动导航系统，包括电极片、电极线以及人体卫星导航装置，其中:所述电极片为两对，分别贴在人体左腿和右腿上的缝匠肌肌腹，用于给肌肉传递刺激电流，电极片和电极线连接，电流通过电极线在人体卫星导航装置和电极片之间传递，人体卫星导航装置包括GPS模块和功能性电刺激模块，通过刺激使用者大腿的缝匠肌引导其到达目的地。
[0009]所述电极片通过接插口和电极线连接，方便更换。
[0010]所述电极线采用两根柔软轻质的一分二电极线，分别连接贴在左腿和右腿的两对电极片。
[0011]所述人体卫星导航装置包括安全模块，防止刺激电流过大而对使用者产生伤害。
[0012]所述人体卫星导航装置还包括显示屏幕、人机交互区、控制模块，显示模块用于显示信息，控制模块用于输出命令并规划从当前位置到目的地的最优路径。
[0013]所述人机交互区是按键或者带有触摸功能的屏幕。
[0014]所述人体卫星导航装置通过无线方式和智能手机连接，利用智能手机的触摸屏幕实现人机交互，利用智能手机的GPS模块读取位置信息，利用智能手机安装的地图软件实现路径规划。
[0015]—种降低思维负荷的人体自动导航方法，采用上述的任一系统来完成，使用者先输入目的地，人体卫星导航装置会自动产生一条最优路径，提取路径上所有拐点的GPS经玮度值，依次由近到远作为当前的目标值，使用者在行走的过程中，人体卫星导航装置不断读取当前坐标值并将它与目标值比较，当距离较大时就不给贴在大腿上的电极片通电，如果距离小于设定的阀值，就给大腿上的电极片通电，若要向右转就刺激右腿的缝匠肌，同理，若要向左转就刺激左腿的缝匠肌，实施电刺激时，计算目标值和当前坐标值的夹角大小，根据夹角的大小调节电流的刺激强度，从而改变身体转向的角度大小，重复上述过程，直到使用者到达目的地。
[0016]所述电刺激的电流参数可调，防止对使用者产生刺痛感抑或对腿部的刺激不明显。
[0017]在使用人体卫星导航装置前需要校准刺激电流，校准的方法是:先给电极片通人体能够承受的最大电流，此时使用者的腿部会产生最大的外翻角度；再给电极片通最大值的一定百分比的电流，使用者腿部会产生最大外翻角对应百分比的外翻角度，这样就完成了对电流的校准，目的是能够让使用者区分出来大角度转弯和小角度转弯。
[0018]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0019]1、使用者不需要盯着导航的屏幕，减小了精力的分散。
[0020]2、不使用语音提示来提供导航信息，在嘈杂的环境中也可以使用。
[0021]3、大大降低了自身的思维负荷，完全靠自身大腿相关的肌肉收缩，实现身体的自动转向，从而走向正确的目标。
[0022]本发明有如下应用场景:
[0023]1、帮助迷失方向的老人或者儿童顺利回家。(思维有障碍或不成熟，无法靠自身思维做出方向判断)。
[0024]2、在发生紧急情况或者拥挤的场合以优化的策略疏散人群。(特殊场合，思维混乱，丧失正确判断能力)。
[0025]3、引导消防员穿过失火时能见度低的建筑物。(特殊环境，缺乏足够的视觉信息，思维无法准确判断方向)。
[0026]4、引导长跑运动员在不同的路径进行训练或者比赛，防止跑错方向。(特殊的时间要求，尽量在方向判断上减少思维决策，以求节省更多的时间来尽快达到目标)。
[0027]5、方便游客，能够把更多的注意力放在欣赏周围的美景上并且不会迷路。(舒适自在的需求，把思维活动放在优美的风景，而不是判断方向)。
[0028]6、帮助伙伴们在陌生的环境下最快地找到彼此。(节省时间，减少焦虑，减少双方的手机频繁沟通)。
【附图说明】
[0029]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0030]图1是本发明的构成及应用场景；
[0031]图2是人体自动导航装置的外观结构示意图；
[0032]图3是人体自动导航装置的内部结构示意图；
[0033]图4是人体自动导航装置实际导航过程示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0035]如图1所示，I是人体卫星导航装置，2是连接人体卫星导航装置和电极片的电极线，3是贴在使用者大腿上缝匠肌肌肤的电极片，4是缝匠肌。本发明的人体卫星导航装置I体积和质量较小，可以直接放到口袋里或者佩戴在身体的其他部位，长时间携带也不会产生疲劳感。电极线2选用轻质安全的导线，可以通过特定装置固定在衣服上，以防止使用的过程中发生缠绕或者是产生较大的晃动从而影响行走。电极片3选用不会对皮肤产生伤害的材质，长时间佩戴也不会产生不适的感觉。电极片3的正极和负极成对贴在缝匠肌的肌腹，一共要用到两对电极片分别贴在左腿和右腿上。缝匠肌4起自髂前上棘，斜向内下方，经膝关节内侧，止于胫骨上端内侧面。人体卫星导航装置I实时读取使用者的GPS坐标并将它和目标位置的GPS坐标比较，根据比较的结果做出决策:是不产生刺激还是刺激左腿或者刺激右腿。电极片3贴在缝匠肌4肌腹的位置时才能产生最好的刺激效果，所以电极片3的粘贴位置需要校准，校准的方法是在电流参数不变的前提下，不断变换电极片3贴的位置，当电刺激引起使用者腿部的转动幅度最大时，该位置就是电极片3最终要粘贴的位置。
[0036]如图2所示，本发明的人体卫星导航装置I可以方便地别在使用者的皮带上面，不会妨碍使用者的活动。电极片3采用对人体皮肤无害并且能够牢固贴于皮肤表面的材料，防止行走的过程中电极片脱落。电极片3的宽度应和缝匠肌肌腹的尺寸相匹配，以产生对缝匠肌最好的刺激效果而尽量少的刺激周围的肌肉。电极片3是通过接插口和电极线2连接的，方便更换电极片。电极线2选用两根柔软轻质的一分二电极线，分别连接贴在左腿和右腿的两对电极片。电极线2通过特定装置固定在使用者的衣服上，以防止产生缠绕和晃动的现象而影响使用者行走。
[0037]如图3所示，8为显示屏幕，9为按键功能区，10为FES模块，11为GPS模块，12为控制模块。显示屏幕8