基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器的制造方法
【专利摘要】基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，属于老人健康护理领域，用于提醒老人规避障碍物，检测老人摔倒和自动远程报警，它由主控制器、超声波避障装置、蓝牙助听器、摔倒检测及报警提示装置和显示器组成，主控制器分别连接超声波避障装置、蓝牙助听器、摔倒检测及报警提示装置和显示器，摔倒检测及报警提示装置和显示器连接，超声波避障装置与摔倒检测及报警提示装置连接。本发明使用北斗，以实现更精准的定位；本发明使用超声波避障模块，可对障碍物进行识别，达到规避障碍物的效果；本发明蓝牙助听器部分既可以实现普通助听器的效果，同时可以通过语音的方式提醒老人规避障碍物的作用。
【专利说明】
基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器
技术领域
[0001 ]本发明属于老人健康护理领域，主要用于老人规避障碍物，老人摔倒检测和自动远程报警，具体涉及基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器。
【背景技术】
[0002]社会发展，生活水平的提高，人均寿命延长，中国早已步入老龄化社会，同时由于计划生育政策实施，即将就业人大多数为独身子，他们不能一直守在老人身边照顾，空巢老人比例逐年升高，老人由于年纪大，身体器官衰退导致其易摔倒体质，老人健康护理方面成了社会各界关注的焦点。
[0003]目前市场上已有类似针对老人室外行走及报警的产品，其重视检测老人是否摔倒及摔倒后的应对措施，忽视了如何能提醒老人规避障碍物，让老人远离危险，降低其摔倒概率，更大程度的保障老人安全。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服已有监测器的不足之处，提供具有可提醒老人规避障碍物，老人摔倒检测和自动远程报警功能的基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器。
[0005]本发明的技术方案:基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是由主控制器、触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源组成，主控制器分别连接触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源；超声波传感器与语音模块连接，语音模块分别与六轴加速度传感器、北斗模块、GSM模块连接;北斗模块与六轴加速度传感器连接;触摸LED显示屏分别与温湿度传感器、电源、北斗模块、六轴加速度传感器连接。
[0006]所述主控制器采用STM32单片机。
[0007]蓝牙助听器由蓝牙模块和蓝牙助听耳机组成；
所述主控制器与蓝牙模块、北斗模块、GSM模块均通过串口通信;主控制器与语音模块使用SPI通信;六轴加速度传感器通过IIC与主控制器通信;超声波传感器使用IIC与语音模块通信;触摸LED显示屏与主控制器使用串行通信的方式进行数据交换。
[0008]超声波传感器用于数据采集及数据过滤，超声波传感器对其所在方向发送出不同频率的超声波，超声波传感器接收到各个不同频率的波形时，进行去噪及滤波并计算出对应方向的距离;接着使用IIC的通讯方式将数据传送至STM32单片机，STM32单片机进行数据处理后进行地图创建；
STM32单片机对三个超声波传感器数据进行融合以减小超声波传感器信息的不确定性，从而建立三维地图。
[0009]当任意一方向障碍物与老人的距离低于预定的阈值(2m)时，语音模块喇叭外放提醒路人减速慢行，同时蓝牙助听器耳机提醒老人规避障碍物，实现老人安全的双重保障。
[0010]STM32单片机实时通过北斗模块获取位置信息并实时读取六轴加速度传感器的数据，并将六轴加速度传感器原始数据解析为加速度以及偏角值，若老人处于摔倒状态，即偏角值超过40度和加速度值超过预设阀值，STM32单片机通知语音模块播放语音求助路人，与此同时将老人所处位置及个人信息打包，通过GSM模块发送给看护人(如家属或者社区监护人)。
[0011]所述触摸LED显示屏通过文字、数字、图形显示温湿度传感器，电池状态，六轴加速度传感器和北斗模块这些模块数据。
[0012]本发明的具有下述有益效果:
(I)本发明从老人角度出发，在提醒老人规避障碍物方面，结合其视力、听力不好易导致其发生意外，加入避障提示和蓝牙助听辅助功能，更好的保障老人安全，同时帮助老人与他人沟通，方便生活。
[0013](2)本发明可帮助走丢老人安全回家。蓝牙助听耳机帮助老人与人沟通，老人良好的沟通能力方便及时得到他人救助安全回家，同时本发明的触摸显示屏上显示老人的个人信息可以对老人安全回家也起到极大作用。
[0014](3)本发明在老人定位方面，采用北斗模块，可实现更精准定位，及时准确的把老人所处具体位置及安全状况发送给家属，同时有助于国家北斗定位的普及。
[0015](4)本发明通过GSM作为中间介质以实现老人与看护人双方通信的功能。如老人遇危险情况下，可以实现手动报警或者自动报警，给其看护人发报警短信实现一方通信；同时看护人可以给老人发短信，传达给老人一些信息，这些信息显示在老人室外安全助行监测器的触摸显示屏上。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构方框图。
[0017]图2为本发明使用状态图。
[0018]图3为本发明摔倒检测及报警程序执行流程图。
[0019]图4为本发明避障及提醒程序执行流程图。
[0020]图中，1、主控制器，2、蓝牙助听器。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例对本发明进一步详细说明。此处描述的具体实例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]图1所示，基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是由主控制器、触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源组成，主控制器分别连接触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源;超声波传感器与语音模块连接，语音模块分别与六轴加速度传感器、北斗模块、GSM模块连接;北斗模块与六轴加速度传感器连接;触摸LED显示屏分别与温湿度传感器、电源、北斗模块、六轴加速度传感器连接。
[0023]蓝牙助听器由蓝牙模块和蓝牙助听耳机组成； 所述主控制器与蓝牙模块、北斗模块、GSM模块均通过串口通信;主控制器与语音模块使用SPI通信;六轴加速度传感器通过IIC与主控制器通信;超声波传感器使用IIC与语音模块通信;触摸LED显示屏与主控制器使用串行通信的方式进行数据交换;温湿度传感器通过单总线与主控制器建立联系。
[0024]所述主控制器采用STM32单片机。
[0025]所述显示器采用触摸显示屏，触摸显示屏通过文字，数字、图形显示温湿度传感器、电池状态、六轴加速度传感器和北斗模块的数据。
[0026]图2所示，本发明是外穿戴式监测器，通过腰带将主控制器I捆绑在老人衣服外背后腰间，实现障碍物提醒、摔倒检测及报警提示功能，三个超声波传感器分别设置在老人的左侧、右侧、后腰三个位置，三个超声波传感器所发出的波覆盖左侧、右侧、后腰这三个方向，实现三个方向避障；
老人耳朵部位佩戴的蓝牙助听器耳机2与超声波避障装置两者相互配合，老人对外界的反应灵敏度增强，最大程度保障老人行进过程中安全。
[0027]
基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器的摔倒检测及报警功能的操作步骤为:
(1)初始化设备；
(2)开启北斗模块实时定位，六轴加速度传感器实时收集老人身体姿态数据；
(3)检测是否按下自主报警按键:若是按下自主报警按键，则进入步骤(5)中，若没有按下自主报警按键，则进入步骤(4 );
(4)主控制器判断六轴加速度传感器倾角值是否超过设定倾角阈值:若六轴加速度传感器倾角值超过设定倾角阈值，则进行步骤(5)，若六轴加速度传感器倾角值不超过设定倾角阈值，则返回步骤(3);
(5)主控制器判断六轴加速度传感器加速度值是否超过设定加速度阈值;若六轴加速度传感器加速度值是超过设定加速度阈值，则进入预报警并语音提示老人20s;若六轴加速度传感器加速度值不超过设定加速度阈值，则，返回步骤(3 );
(6)主控制器检测老人是否按下键终止报警:若是按下键终止报警，则返回步骤(3);若没有按下键终止报警，则主控制器通过GSM模块报警求助于看护人同时通过语音模块报警求助于路人；
(7)主控制器检测是否有人按键关闭报警器:若是有人按键关闭报警器，则返回步骤
(3);若否，返回步骤(6)。
[0028]基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器的老人规避障碍物功能的操作步骤为:
(1)初始化设备；
(2)按键开启避障功能:启动超声波传感器，超声波传感器发送所在方向不同频率超声波，并将接收到的不同频率超声波进行去噪滤波和估算出障碍物与老人之间的距离，发送至主控制器；
(3)主控制器进行数据处理，对三个超声波传感器数据进行融合以减小超声波传感器信息的不确定性，从而建立简单的三维地图；
(4)主控制器程序中判断障碍物与老人之间的距离是否超过预设距离阈值(2米):若障碍物与老人之间的距离未超出预设距离阈值，则返回步骤(2)，若障碍物与老人之间的距离超出预设距离阈值进入步骤(5);
(5)主控制器开启语音模块和发出蓝牙提醒命令，用喇叭外放提醒向老人靠近的人减速慢行，同时蓝牙模块与蓝牙耳机进行连接配对，并将对应的音频转化为数据发送至蓝牙耳机，蓝牙耳机将数据转化为音频播放至老人的耳朵，提醒老人规避障碍物。
[0029]本避障功能采用按键实现开启和关闭，避障主要提醒老人规避身边障碍物，当老人处在人流量大的地方时，可以关闭避障功能，依靠蓝牙助听器及时灵敏判断周围情况。
【主权项】
1.基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是由主控制器、触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源组成，主控制器分别连接触摸LED显示屏、温湿度传感器、蓝牙助听器、六轴加速度传感器、语音模块、北斗模块、GSM模块、超声波传感器和电源;超声波传感器与语音模块连接，语音模块分别与六轴加速度传感器、北斗模块、GSM模块连接;北斗模块与六轴加速度传感器连接;触摸LED显示屏分别与温湿度传感器、电源、北斗模块、六轴加速度传感器连接;所述主控制器与蓝牙模块、北斗模块、GSM模块均通过串口通信;主控制器与语音模块使用SPI通信;六轴加速度传感器通过IIC与主控制器通信;超声波传感器使用IIC与语音模块通信;触摸LED显示屏与主控制器使用串行通信的方式进行数据交换。2.根据权利要求1所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是所述超声波传感器用于数据采集及数据过滤，超声波传感器对其所在方向发送出不同频率的超声波，超声波传感器接收到各个不同频率的波形时，进行去噪及滤波并计算出对应方向的距离;接着使用IIC的通讯方式将数据传送至STM32单片机，STM32单片机进行数据处理后进行地图创建。3.根据权利要求2所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是所述STM32单片机实时通过北斗模块获取位置信息并实时读取六轴加速度传感器的数据，并将六轴加速度传感器原始数据解析为加速度以及偏角值，若老人处于摔倒状态，即偏角值超过40度和加速度瞬时值超过预设阈值，STM32单片机通知语音模块播放语音求助路人，与此同时将老人所处位置及个人信息打包，通过GSM模块发送给看护人。4.根据权利要求1所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是所述主控制器采用STM32单片机。5.根据权利要求1所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是所述触摸LED显示屏通过文字、数字、图形显示温湿度传感器，电池状态，六轴加速度传感器和北斗模块这些模块数据。6.根据权利要求1所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是它的摔倒检测及报警功能的操作步骤为: (1)初始化设备； (2)开启北斗模块实时定位，六轴加速度传感器实时收集老人身体姿态数据； (3)检测是否按下自主报警按键:若是按下自主报警按键，则进入步骤(5)中，若没有按下自主报警按键，则进入步骤(4 ); (4)主控制器判断六轴加速度传感器倾角值是否超过设定倾角阈值:若六轴加速度传感器倾角值超过设定倾角阈值，则进行步骤(5)，若六轴加速度传感器倾角值不超过设定倾角阈值，则返回步骤(3); (5)主控制器判断六轴加速度传感器加速度值是否超过设定加速度阈值;若六轴加速度传感器加速度值是超过设定加速度阈值，则进入预报警并语音提示老人20s;若六轴加速度传感器加速度值不超过设定加速度阈值，则，返回步骤(3 ); (6)主控制器检测老人是否按下键终止报警:若是按下键终止报警，则返回步骤(3);若没有按下键终止报警，则主控制器通过GSM模块报警求助于看护人同时通过语音模块报警求助于路人； (7)主控制器检测是否有人按键关闭报警器:若是有人按键关闭报警器，则返回步骤(3);若否，返回步骤(6)。7.根据权利要求1所述基于北斗卫星导航系统的老人安全助行监测器，其特征是它的老人规避障碍物功能的操作步骤为: (1)初始化设备； (2)按键开启避障功能:启动超声波传感器，超声波传感器发送所在方向不同频率超声波，并将接收到的不同频率超声波进行去噪滤波和估算出障碍物与老人之间的距离，发送至主控制器； (3)主控制器进行数据处理并建立三维地图； (4)主控制器程序中判断障碍物与老人之间的距离是否超过预设距离阈值:若障碍物与老人之间的距离未超出预设距离阈值，则返回步骤(2)，若障碍物与老人之间的距离超出预设距离阈值进入步骤(5); (5)主控制器开启语音模块和发出蓝牙提醒命令，用喇叭外放提醒向老人靠近的人减速慢行，同时蓝牙模块与蓝牙耳机进行连接配对，并将对应的音频转化为数据发送至蓝牙耳机，蓝牙耳机将数据转化为音频播放至老人的耳朵，提醒老人规避障碍物。
【文档编号】G01S19/17GK106092118SQ201610686913
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月18日 公开号201610686913.2, CN 106092118 A, CN 106092118A, CN 201610686913, CN-A-106092118, CN106092118 A, CN106092118A, CN201610686913, CN201610686913.2
【发明人】安玉, 杨丰旭, 周波波, 王绍宇, 符惠桐
【申请人】安玉