盲人手环的设计与研究

本文设计了一款帮助盲人出行的手环，用于解决盲人的出行问题，主要涉及手环红外线障碍物检测、语音播报、GPS定位导航系统。当手环的红外线测距传感器在距离使用者1米的范围内检测到有障碍物时，手环首先震动给佩戴者提示(当距离越近，震动就越大)，然后手环语音助手会使用蓝牙连接耳机把障碍物的方向和距离传送给佩戴者，同时还可进行定位及导航。

近年来随着人口老龄化的上升，视障人群数量逐渐增多，他们受到了国家与社会的高度关注，因此对盲人辅助工具的需求也日益增多。

本项目所研究的使用对象是盲人(视障群体)。

从他们的特点出发， 研究他们的需求，盲人群体因为缺少视觉感知的原因行走不便，因此，如何安全出行成为困扰他们外出的最大困难。本项目研究盲人手环致力于帮助盲人朋友更好地生活，让盲人朋友在出行时更加方便，更加安全。目前市面上的盲人手环都有耗电快，成本高，功能单一的缺点。“如眼”盲人手环是利用红外线检测障碍物及距离， 以震动加语音播报(可以连接耳机以保护使用者的隐私， 避免尴尬)的方式提醒使用者， 同时手环还能装有GPS 定位系统，可以对使用者进行定位及导航，遇危险还可紧急报警。

2. 盲人手环的研究背景 盲人之所以不愿出行，是因为他们在出行过程中会遇到各种各样的不便和危险，视障人群出行不便的地方：1) 盲道建设不合理，拐弯盲道、陷阱盲道、撞墙盲道等等，这样的不合理设计使得盲人的安全得不到保障。不完善的无障碍设施建设，使得盲人已经被社会公共空间所抛弃。2) 盲道被随意占用，使得建设了的盲道大多成了摆设。3) 不被理解与歧视，盲仗、导盲犬、盲道等工具，对于盲人来说，它们就是出行必备的。但带导盲犬出行在乘坐公共交通工具时最容易被拒绝，其次是餐饮、商场等。人们的不理解给他们的出行带来了很多不便。

3. 设计需求 3.1. 红外线测距技术 红外线测距传感器工作原理：红外测距传感器是利用红外信号遇到障碍物， 根据距离障碍物的不同， 反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。

红外传感器的测距基本原理为发光管发出红外光，光敏接收管接收前方物体反射光，以此来测出两端的距离。

红外传感器检测方式：镜面反射式[1]。

红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管， 发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时， 红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到主控芯片，主控芯片即可利用反射回来的红外信号来识别周围环境的变化。

红外测距仪最大的优势是短距离测量的精准性。使用调制红外光测量范围通常是1~5 公里，在100米范围内的超声波测距有优势，但超声波测距不能检测区域内1 米距离，而红外测距仪可以精确到1 米以内的距离[2]。

3.2. GPS 定位导航系统 全球定位系统(Global Positioning System, GPS)是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位