豈萊+王玲

（遼寧科技大學(xué)）

摘要：社會不斷的在進(jìn)步與的發(fā)展，同老年人 、盲人 、殘障人士等特殊人群出行卻變得越來越不方便，為了方便這些特殊人群，文中介紹了一種綜合GPS定位、物聯(lián)網(wǎng)和傾角儀結(jié)合的智能化定位報警拐杖，GPS可以幫助這些特殊人群對周圍環(huán)境進(jìn)行識別，通過語音是這些人避免危險和障礙；物聯(lián)網(wǎng)和傾角儀結(jié)合功能，可以在拐杖傾倒規(guī)定時間內(nèi)自動發(fā)送求救信息監(jiān)護(hù)熱可以通過手機或電腦等進(jìn)行查看拐杖角度變化以及位置信息確認(rèn)時都處于安全狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：智能拐杖；GPS；物聯(lián)網(wǎng)；水平感應(yīng)器

0引言

隨著社會人文素質(zhì)的普遍提高，像老年人、盲人、殘疾人也受到了更多的關(guān)注，起初，在交通不是很便利的時期，對于殘障人群來說，僅憑一個木棍就可以安全出行，但是由于經(jīng)濟的發(fā)展，交通方式也越來越發(fā)達(dá)，這對于這些殘障人群所造成的安全隱患也是非常巨大的，那么如何解決這些安全隱患也變得尤為重要與迫切。

目前市場上的拐杖大多數(shù)就是普通拐杖，，雖然結(jié)構(gòu)很簡單，價格低，但是卻存在很大的安全隱患，例如對于盲人、老年人和殘障人來說普通的拐杖并沒有辦法可以幫助他們快速安全的到達(dá)目的地，不能為他選擇最安全的道路，走失時也不能準(zhǔn)確的定位，就算是在路上出現(xiàn)什么意外，或者遇到換人不能及時的得到幫助，雖然對于盲人來說可以依靠導(dǎo)盲犬，但是成本高、壽命短。所以這樣一款幫助特殊人群提高安全性的拐杖是非常有必要的。

1新型拐杖的設(shè)計與原理

這種新型的智能化拐杖應(yīng)用了，GPS語音導(dǎo)航定位、物聯(lián)網(wǎng)和傾角儀結(jié)合的智能化報警的原理。

GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息用戶接收到這些信息后經(jīng)過計算求出接收機的三維位置三維方向以及運動速度和時間信息?；贏RM的GSP定位系統(tǒng)，將其數(shù)據(jù)接收裝置安裝在待跟蹤的物體上，數(shù)據(jù)接收裝置通過接收GPS信號解析待跟蹤物體的定位信息，數(shù)據(jù)接收裝置再通過無線射頻向數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)送待跟蹤物體的定位信息，數(shù)據(jù)處理裝置處理接收到的定位信息，實現(xiàn)物體遠(yuǎn)距離定位的目的。[4] 也就是說，GPS定位是在被定位的物體或是設(shè)備上提前安裝GPS裝置，通過衛(wèi)星去獲取GPS裝置的位置信息，然后將位置信息傳遞給控制端的一個過程。被定位端要預(yù)先安裝GPS裝置才可以定位，否則是定位不到的，而且裝置必須得處于工作狀態(tài)。

相對于經(jīng)典的測量技術(shù)來說，GPS技術(shù)主要有以下特點：

1.1觀察站之間無需通視

既要保持良好的通視條件，又要保障測量控制網(wǎng)的良好結(jié)構(gòu)，這一直是經(jīng)典測量技術(shù)在實踐方面的問題之一。而GPS測量不需要測站之間相互通視，因而不在于要建造覘標(biāo)。這優(yōu)點既可以大大的減少測量工作的經(jīng)費和時間，同時也使點位的選擇變得更加靈活。

1.2定位精度高

大量實驗表明，目前在小于50km的基線上，其相對定位精度可達(dá)1×10-6～2×10-，而在100～500km的基線上可達(dá)10-6～10-7。

1.3測量時間短

目前利用經(jīng)典的靜態(tài)定位方法，完成一條基線的相對定位所需的的觀測時間，根據(jù)要求精度不同。一般約為1～3h。

1.4提供三維坐標(biāo)

測量中，，在精確測定觀測張平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高度。

1.5操作簡便

1.6全天候作業(yè)

GPS測量工作，可以在任何地、任何時間連續(xù)的進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

物聯(lián)網(wǎng)基本原理：物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)是利用射頻自動識別（RFID）技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品（商品）的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征：

（1）首先它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

（2）它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛型網(wǎng)絡(luò)。

（3）物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的鏈接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。

物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護(hù)理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。

傾角儀原理：基體中的軸往一個方向轉(zhuǎn)動時，計數(shù)增加，轉(zhuǎn)動方向改變時，計數(shù)減少。計數(shù)與傾角儀的初始位置有關(guān)。當(dāng)初始化傾角儀時，它的計數(shù)值被設(shè)置為0。通過計算旋轉(zhuǎn)的角度，可以很容易的測出位置和速度。

傾角儀的特點：

（1）4個方向360度完全測量

（2）當(dāng)傾角儀倒置，液晶顯示的角度讀數(shù)會自動翻轉(zhuǎn)朝上便于閱

（3）精密的不銹鋼測量結(jié)構(gòu)

（4）可以不需要任何特別的和設(shè)備進(jìn)行重新校正

（5）可選測量面：a、普通量面b、帶磁量面c、加寬量面d、加寬量面帶磁

目前，很多重要的測控儀器，如陀螺轉(zhuǎn)臺、慣導(dǎo)平臺、經(jīng)緯儀、星體跟蹤器、雷達(dá)、導(dǎo)彈發(fā)射架、空間望遠(yuǎn)鏡、高精度數(shù)控機床、機器人等系統(tǒng)中一般都需要角度傳感器，用于測量被測物體相對于某基準(zhǔn)方位的絕對轉(zhuǎn)角或相對于自身在不同時刻的相對轉(zhuǎn)角。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)要求的測控精度越來越高。

2設(shè)計舉例

2.1左圖為一個現(xiàn)有智能拐杖的設(shè)計

（1）硬件分析

手柄材質(zhì)： 橡膠

支桿材質(zhì)： 鋁合金

杖尖材質(zhì)： 橡膠

在功能方面結(jié)合了傳統(tǒng)拐杖、收音機、手電筒、和警報的多方面功能。

顏色為黑色

可根據(jù)使用者高度不同改變拐杖高度，底部設(shè)計減震防滑腳墊

（2）軟件

手柄的設(shè)計方便人手的使用，磨砂的材質(zhì)避免手滑脫落；整個拐杖的材質(zhì)大多耐磨，有很好的電絕緣性，且無毒，適合長期使用，經(jīng)濟實惠

在顏色方面選擇了黑色，黑色彰顯出一種樸實的高貴、低調(diào)的華麗。同時也給人沉著、穩(wěn)重的感覺，體現(xiàn)出老年人特有的成熟氣質(zhì)。這種拐杖有腕帶，一切都出于對人安全的考慮；收音機的功能也是考慮到老年人外出時候會感到無聊，可以愉悅老人的心情。

2.2現(xiàn)有的自能拐杖設(shè)計

（1）硬件

拐杖的拐尖采用碳鎢鋼材質(zhì)，HRC>=60，能夠穩(wěn)步抓地，牢釘巖石

拐杖內(nèi)置緩沖彈簧，有效減震

采用PC+ABS，鋁合金/aluminum alloy材質(zhì)，厚度0.8MM，拋光，氧化，過光油工藝，彰顯高貴，高雅質(zhì)感，壽命更長久

通過旋轉(zhuǎn)海綿副把手在72cm～115cm間自由調(diào)節(jié)長度，適合不同身高體型人士使用

海綿副手柄

內(nèi)置緩沖彈簧

強光手電筒，夜間照射距離達(dá)（10）米，并植入閃爍呼救功能

FM芯片，靈敏度高，音質(zhì)清晰，搭載MP3播放功能，并支持SD卡安插

語音整點報時，APP實時查詢拐杖電量，并具有鬧鐘定時提醒功能，實用性更強

（2）軟件

實施三重精準(zhǔn)定位

配套專屬APP，植入GPS+LBS+AGPS定位，配置精準(zhǔn)電子圍欄，一鍵導(dǎo)航功能，每60秒刷新定位信息。保障使用者精確位置.

搭載一鍵SOS緊急呼救系統(tǒng)，自我保護(hù)更安全

遠(yuǎn)程聆聽親情撥號功能

App發(fā)送指令，遠(yuǎn)程實時聆聽

用戶周圍聲音狀態(tài)

親情號一鍵直達(dá)功能，隨時隨地

與最親近的人保持通話

更親近 更安全

3總結(jié)

綜上所述需要制作的智能拐杖主要實現(xiàn)以下功能 ：

（1） GPS定位功能 ，監(jiān)護(hù)人可隨時確定使用者的具體位置，使用者也可以準(zhǔn)確的確定位置 ；

（2）拐杖傾倒 自動呼救 功能 ，在使用者摔倒 ，拐杖隨之傾

倒超過一定時間 ，主動向監(jiān)護(hù)人發(fā)送求救信息 ；

（3）監(jiān)護(hù)人可以通過微機監(jiān)控使用者的活動軌跡，實現(xiàn)連續(xù)實時定位 。

本項目推廣應(yīng)用后，可以解決老年人、殘疾人和智障人在迷路、走失時.給使用者和監(jiān)護(hù)人等提供有效幫助，幫助監(jiān)護(hù)人迅速找到使用者，避免進(jìn)一步的意外發(fā)生。隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，關(guān)心和改善老年人、殘疾人和智障人士的生活質(zhì)量是大勢所趨，該項目有廣闊的。