基于ARM11智能盲人导航系统设计

摘 要

本系统由盲人通过盲人输入法输入目的地点信息并将信息传输给ARM11，由GPS定位将当地信息反应在ARM11上编写的Android地图上，并且通过蓝牙耳机将信息传输给用户进行实时导航，改善目前盲人出门不方便问题。系统采用ARM11，他具有内存大，处理速度快，善于图形化处理等优势。目前已经完成地图利用GPS导航，并将信息通过蓝牙语音功能传输给用户和利用按键控制GSM发送紧急信息，让盲人安全的自由出行。

【关键词】ARM 蓝牙 GSM 盲人导航

1 引言

据最新调查中国盲人数目达到600-700万，占据世界盲人总数的18%。现在我们处于信息化时代，但是大多数盲人还是处于用原始的木棍敲击地面前进或者依靠导盲犬，而在实际情况中，导盲犬数量极少并且培养极为困难。因此在面对中国数百万的盲人，急需要一种低价和精准的仪器来引领他们前行。

2 功能设计原理

ARM11中嵌入安卓系统提供安卓软件运行环境。系统中采用Android地图、盲人输出法和触摸屏提供盲人输入想到达目的地，通过GPS提供定位功能，输出当前地点信息传送给ARM11进行处理数据后在传送信息给头戴式蓝牙设备，并且通过蓝牙语音告知用户当前地点信息和应该走的方位。

系统中我们还加入了超声波测距传感器。在导航中如果盲人前方遇到障碍物，超声波测距传感器测出障碍物距离和方位通过头戴式蓝牙设备语音告知盲人前方障碍物。

本产品还装有GSM，用于紧急情况处理。GSM对家人的电话进行绑定，当遇到紧急情况时盲人按下紧急开关，ARM11调用GPS得到当前地点信息并通过GSM发送短信给家人告知用户家人发生危险和用户当前地点信息。

3 各部分实现

3.1 GPS功能部分

系统中采用NEO-6M GPS模块+有源天线一体，可以同时利用36颗卫星进行定位。此模块具有高性能、低功耗的优点。是一个完整的卫星定位接收设备，具备全方位功能，能满足专业定位的严格要求。因此满足盲人高精度的定位要求，有源天线采用二级放大28db高增益25*25的陶瓷天线，他可以提高GSP的信号避免盲人在一些偏僻的地方出现定位不准确造成不必要的伤害，NEO-6M GPS输出格式采用NMEA0183 ASC II码协议，因此就要把GPS输出的DDMM.MMMM经纬度格式转换为地图DD.DDDDDD格式，转换公式为：DD.DDDDDD=DD+MM.MMMM/60

3.2 GSM功能部分

盲人导航系统主要利用GSM的短消息业务。在系统中设置了一个按键，当盲人遇到紧急情况时，用户按下按键ARM11检测到与按键相连的引脚为低电平时，ARM11就通过串口向GSM发送AT指令控制GSM发送短信。如果AT指令发送成功GSM回复OK，因此ARM11只要检测是否有OK回复没有，如果没有收到OK就判断未发送成功，就继续重发上条AT指令。

3.3 超声波传感器测距部分

在上图中x是超声波发射源 ，y和z同为超声波接收器，由于超声波在空气中传输的速度不变，x发射端发射的超声波通过障碍物反射到y和z接受器的距离不同而造成超声波到达y和z的时间不同他们分别为t1和t2。

由于超声波在空气中传播速度为340m/s，我们不妨设s=340m/s，发射端到障碍物之间的距离为d3，发射端到接收器之间距离为d4，超声波与水平面夹角为α，超声波由发射端发出后经过障碍物反射到y和z接受器超声波经过的距离分别为d1=t1×s，d2=t2×s。

因此由图1可知：

由以上2个公式可以推出α和d3的大小分别为：

3.4 蓝牙模块部分

ARM11提供了全双工的串口，因此在盲人导航中ARM11和蓝牙的连接方式选择串口连接方式。在实际中蓝牙芯片TXD接ARM11芯片的RXD和蓝牙芯片的RXD接ARM11芯片的TXD接口，就可以实现ARM11和蓝牙全双工通信了。HC-06模块还预留LED状态输出口，ARM11通过该状态判断蓝牙是否已经连接，KEY引脚对从机无效。当LED指示灯闪烁时表示没有蓝牙连接，而常亮表示蓝牙已经连接并且打开了串口。

4 结束语

文中介绍了利用当前主流芯片ARM11，GPS，GSM等进行设计盲人导航系统，详细的介绍了各硬件和软件设计过程。在高速发展信息时代，ARM11的嵌入式开发有很大利用价值，让人们更简单的使用仪器，本系统还可以扩展为车载导航，景点导航等。

参考文献

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作者单位

成都理工大学 信息科学与技术学院 四川省成都市 610059