劉春 賀桂嬌

摘要：智能拐杖系統(tǒng)是針對老年人和其他需求者設(shè)計，本系統(tǒng)將嵌入式技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、信號處理、衛(wèi)星定位、圖像處理以及無線通信的熱門技術(shù)融合并應(yīng)用于特殊人群設(shè)備中。同時也對智能拐杖系統(tǒng)進行前期的市場分析和前景展往。

關(guān)鍵詞：嵌入式技術(shù)；傳感器網(wǎng)絡(luò)；信號處理；衛(wèi)星定位；圖像處理

一、智能拐杖系統(tǒng)的意義

隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能家居、智能家庭、智能社區(qū)越來越得到人們的青睞。將老人的管理納入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具有劃時代的意義。不僅能提升對老人的管理條件，同時可以節(jié)約大量的人力物力。另一方面，隨著智能家居、智能家庭、智能社區(qū)的發(fā)展，對老人的管理將會成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域及其重要的部分。

二、智能拐杖系統(tǒng)的功能介紹

（一）障礙物的測量

遠距離：利用圖像處理的模式識別對遠距離障礙物進行測量，對于一些經(jīng)典場景進行圖像處理，可判別出前方的場景，提前告知使用者前方場景信息，信息內(nèi)容包括障礙物距離和實物類別等；

近距離：利用超聲波傳感器對前方障礙物進行測量，可以判斷出前方障礙物的有無和對其距離進行測量，超出安全范圍進行語音提示或是振動提示。

（二）語音播報

實現(xiàn)使用者與各種功能模塊間的人機交互，并通過藍牙模塊對外部藍牙接收設(shè)備進行播報，告知使用者目前的距離，可讓使用者進行避障調(diào)整；

語音播報模塊通過藍牙對使用者所在實時位置信息進行播報。

（三）GPS定位模塊

智能拐杖系統(tǒng)具有精確的衛(wèi)星定位功能，對手杖使用者進行實時定位，利用GPS的衛(wèi)星定位功能，隨時確定使用者的位置，將當前的經(jīng)緯度信息和預(yù)先存儲在拐杖里的路徑信息進行比較，看是否超出了該范圍，然后進行下一步的工作[1]。

（四）與親友短信聯(lián)系

該模塊的功能就是將GPS所獲得地理位置信息以短信的方式發(fā)給使用者的親屬，方便使用者處于在緊急情況時，發(fā)送短信給親友，以便能夠快速準確的被找到。這里GPRS模塊不僅僅實現(xiàn)了發(fā)送短信與家人聯(lián)系的功能，還實現(xiàn)了將GPS獲取的經(jīng)緯度信息通過Internet發(fā)送至PC服務(wù)器端并接收服務(wù)器反饋信息的網(wǎng)絡(luò)通信功能，這是衛(wèi)星定位環(huán)節(jié)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[2]。

（五）語音控制

考慮到如果手杖上安裝太多的獨立按鍵來實現(xiàn)各部分功能，可能會使用戶對于每個按鍵所對應(yīng)的功能產(chǎn)生混淆。為此在調(diào)試后期把現(xiàn)安裝的獨立按鍵替換成對使用者聲音進行特定識別的語音識別模塊來統(tǒng)一控制。這樣可以讓使用者只需在需要使用某項功能時，說出這項功能所對應(yīng)語音，系統(tǒng)即可自動打開對應(yīng)功能[3]。

（六）智能手環(huán)

智能手環(huán)主要檢測老人的血壓、體重和脈搏，血壓、體重和脈搏等數(shù)據(jù)已經(jīng)成為不少城市老年人每日必測的數(shù)據(jù)，血壓計和電子稱也幾乎走進了每一個老年家庭。借助智能手環(huán)的新奇功能吸引老年用戶，從而引導(dǎo)其使用云服務(wù)平臺進行健康監(jiān)測。

（七）幫助使用者回家

老年人很難記清回家的路，在拐杖內(nèi)置衛(wèi)星定位的安卓系統(tǒng)，可以幫助城市老年人找到回家的路，可以對家庭住址和養(yǎng)老院住址進行定位，當老人找不到家的時候，可以開啟此功能進行導(dǎo)航。利用GPS的衛(wèi)星定位功能，隨時確定使用者的位置，將當前的經(jīng)緯度信息和預(yù)先存儲在拐杖里的路徑信息進行比較，如果超出預(yù)定范圍則給出提示信息，幫助使用者回到預(yù)定范圍[4]。

（八）手機APP和PC客戶端

安裝此款產(chǎn)品的手機APP和PC客戶端，可以使子女和養(yǎng)老院直接了解到老人的情況，其有老人的實時位置、健康狀況和緊急聯(lián)系。

三、智能拐杖系統(tǒng)市場需求分析

（一）老人的需求

我們對老年人消費需求作了分析：老年消費者購買商品時追求方便實用，要求提供良好的服務(wù)。老年人的消費需求主要以食品和保健醫(yī)療用品為消費對象，他們的大部分支出用于這些方面面只要有利于健康長壽.就舍得花錢，價格不會成為他們購買的主要障礙。在各種需求中，老年人對生理需求和安全健康需求居于首位。針對老年人的這兩方面需求，再結(jié)合對老年人消費需求和消費結(jié)構(gòu)的分析，我們認為可以設(shè)計開發(fā)一種新穎美觀，方便實用的老年用品——智能拐杖。

（二）產(chǎn)品供需

與旺盛的市場需求和老年人的消費愿望相比，中國相關(guān)企業(yè)的行動顯得相當滯后。目前中國老年人用品市場的需求量為4000億元，到2016年將達到10萬億元，而現(xiàn)階段中國所有老年用品生產(chǎn)企業(yè)所提供的產(chǎn)品尚不足1000億元，離滿足需求相差甚遠，市場存在缺失?？梢灶A(yù)測，一旦智能手杖推向市場，必然供不應(yīng)求，這為產(chǎn)品的擴大化生產(chǎn)并實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟提供了可能。

（三）價格預(yù)測

智能手杖具有探測障礙物、定位、無線傳輸、與親友聯(lián)系、語音控制等多種功能[5]，能同時滿足老年人鍛煉，安全多方面的需求。此外，因為它還具有個性化定制的服務(wù)。因而價格上具有靈活性。對于只需要原裝功能的消費者而言，它的價格可以控制在百元以內(nèi)。對需要個性化服務(wù)的消費者而言，我們將有針對性的進行改裝，增添設(shè)備，價格從百元到千元不等。這將充分擴大銷售目標群體的范圍，滿足各階層的消費者的需求。若營銷得當，其銷售量會猛增。影響其銷售量的一個重要因素就是價格走向。隨著生產(chǎn)規(guī)模的增大，其價格一定會有所下降。

（四）競爭力分析

市場集中度方面，智能手杖在國內(nèi)尚沒有投放市場，僅在國外有類似的產(chǎn)品，但是功能不齊全，價格過高，沒有大規(guī)模推廣，競爭力不強，市場集中度很低；產(chǎn)品差別化方面，它新穎輕巧，功能齊全，個性化設(shè)計，具有很大的產(chǎn)品差別度；持久性方面，隨著我國老年人口地持續(xù)增長，產(chǎn)品需求量也將逐漸增加，具有較強的持久性?？偟膩碚f，智能手杖的市場進入障礙小，競爭力強，進入市場后，能夠迅速擴大規(guī)模和市場容量，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟。

參考文獻：

[1]張凱，張雯婷.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論.北京：清華大學(xué)出版社，2012，4.

[2]黃帆.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用研究.北京：中國水利水電出版社，2014.

[3]詹青龍，劉建卿.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論.北京：清華大學(xué)出版社，2012，1.

基金項目：2017年“攀登計劃”廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專項資金立項項目（項目編號：PDJH2017B0879）

作者簡介：劉春（1980），男，湖北黃岡人，碩士，主要從事無線通信技術(shù)，微波技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)；賀桂嬌（1978），女，湖南邵陽人，工學(xué)碩士，主要從事計算機軟件與理論研究。