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“智慧出行”-辅助盲人避障系统设计

申报人:易照龙 申报日期:2021-12-08

基本情况

2022校院级项目管理
“智慧出行”-辅助盲人避障系统设计 学生申报
创新训练项目
工学
电子信息类
学生自主选题
一年期
以STM32单片机为核心,结合OpenMv的视觉识别功能,辅用蓝牙模块连接移动端,设置人机交互语音导航,实现盲人智能出行。本系统采用人机交互方式实现盲人GPS导航智能出行,并结合上位机对地理位置天气监测进行播报;利用OpenMv及微波雷达将数据传输到单片机,单片机控制震动电机及语音提示实现预警提示实现辅助盲人避障;并在系统添加紧急遇难报警按钮,在移动端添加紧急联系人,实现短信GPS定位报警功能

参与2019年省级大学生创新创业课题论文撰写并发表;

参加2020年一个省级项目、两个院级大学生创新创业课题并完成结题,其中担任核心成员;


孙小羊,硕士,现任院长助理兼任办公室主任,三江学院微电子工程与应用研究院副院长

研究方向为电子技术,主讲“电子技术基础”、 “电路CAD”、“电子线路设计”、“太阳能电池原理与应用”等课程;指导省级大学生实践创新训练、全国大学生电子竞赛、全国生物医学电子竞赛等创新竞赛。

入职以来,参与多项科研教改项目,取得实用新型专利2项,参与横向科研3项,参编教材3本,省级及以上期刊上发表论文5篇;获得“先进工作者”荣誉称号两次,“优秀共产党员”荣誉称号一次;参与的科研、教改、指导竞赛项目,获得优秀教学成果一等奖、二等奖、三等奖等多次。
学生参加过多次大学生创新创业比赛,本项目结合实际情况,具有创新特色,给予支持
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
易照龙 电子信息工程学院 通信工程(嵌入式培养)(本科) 2019 硬件、软件
蔡文婧 电子信息工程学院 微电子科学与工程(本科) 2020 上位机开发
王铭杰 电子信息工程学院 电子信息工程(嵌入式培养)(本科) 2018 理论指导及元器件采购
和瑜琳 机械与电气工程学院 电气工程及其自动化(本科) 2020 后期报告撰写

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
孙小羊 电子信息工程学院
徐莹莹 电子信息工程学院

立项依据

在目前的辅助盲人出行设备中仅仅只有简单的超声波避障功能,却没有考虑到盲人出行如何寻路的问题,而我们设计的这套方案不仅解决了GPS导航自动寻路问题,还增加了紧急报警设备,改进了智能避障功能。

该项目以MCU为STM32的单片机为核心,结合避障功能,辅用蓝牙模块连接移动端,设置人机交互语音导航,实现盲人智能出行。本系统采用人机交互方式实现盲人GPS导航智能出行,并结合上位机对地理位置天气监测进行播报;利用OpenMv及微波雷达将数据传输到单片机,单片机控制震动电机及语音提示实现预警提示实现辅助盲人避障;并在系统添加紧急遇难报警按钮,在移动端添加紧急联系人,实现短信GPS定位报警功能。

从国内市场来看,我国有世界数量最大的盲人群体,人数超800万,占世界失明人口的20%。但我国视障、盲用辅具企业长期以低科技、低成长性企业为主。《残疾人基本辅助器俱指导目录(2020版》中涉及到视障人群的助视器.限于放大镜、低视力眼睛、电子助视器等.呈现低技术附加值特点。盲人群体能使用的智能产品更是极度稀缺,相关自主知识产权较少。


1、相较于手机APP的导航设计,我们将导航模块集成到穿戴式设备上,解决了低成本、低功耗、高质量、便携式等一系列符合物联网需求的设计;

2、相较于单一的超声波测距,此项目利用微波雷达及OpenMv对路障实时监测判断;

3、本系统增加紧急报警装置,设置紧急联系人,按键控制报警,实现盲人遇险时发送GPS定位短信到紧急联系人,并电话通知。

步骤1:GPS导航及语音交互设计

    在日常普通人出行方式都是用车载或手机导航APP到达目的地,而我们要做的是将这种导航功能集成到穿戴式手环上,结合智能语音交互功能,实现盲人对目的地地址的语音输入。我们选用GPS北斗定位模块结合语音模块,上位机获取百度地图API、语音播报和地理天气的API功能,实现这方面的功能。

 

步骤2:OpenMv及微波雷达辅助避障设计

    大多数盲人避障设计用的是51单片机及超声波测距技术,而很少采用微波雷达模块,微波雷达在检测范围及检测数据方面都远高于超声波模块。本项目采用STM32为核心板、微波雷达模块测距、OpenMv模块、震动电机,OpenMv摄像头场景图像识别盲道、红绿信号灯、斑马线等,进而判断前方道路情况、电机震动预警提醒障碍物并语音指导盲人前行。   

 

步骤3:紧急情况报警功能设计

    盲人突发意外情况也时有发生,为了预防系统故障或解决盲人遇险等紧急情况,我们为系统设计了紧急报警装置。首先通过移动端蓝牙连接到报警装置的蓝牙模块,移动端APP中包括GPS定位、设置紧急联系人、短信电话通知,盲人可以通过按按键可以实现移动端自动发送GPS定位短信到紧急联系人并电话通知。

   

时间

工作计划

计划完成率

2021.12-2022.2

创新方案确定,基础模型搭建

%25

2022.3-2022.6

各步骤分布进行,程序调试、测试

%60

2022.6-2022.9

实验数据采集及不改进

%80

2022.9-2022.12

创新成果论文报告编写结题

%100


  目前,所有项目成员已经开始着手新项目的学习与研究,对于项目有了初步的了解与认知,并且制定了完整的研究计划与初步的开发步骤与分工并已开始实施。且项目组成员利用创新实验室提供的条件,积极开展各类


   通过往年的大学生创新创业研究,目前50%的工作量基本能够完成,其中盲人APP报警及其定位是比较成熟的一个创新点,对项目所用到的MCU主控也基本掌握。创新课外小实验研究,制作小产品。

(一)项目成员具备的知识条件

项目组员已学或将要学习的理论课程:《高频电子线路》、《数字信号与系统》《大学物理》、《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《信号与系统》、《单片机原理与应用》、《传感器》、《C语言》;实践课程《大学物理实验》、《电路实验》、《电工电子实训》、《电子技术实验》、《微机与单片机实验》。通过参与实践创新活动,可以将以上课程运用到实际项目中,从而增强项目成员自身的实践能力和专业技能。

(二)项目成员具备的项目基础

项目成员均为电工电子实验教学中心创新实验室课外兴趣小组学生,接受过相关知识培训,对电子技术、嵌入式系统、计算机编程方面有着浓厚的兴趣。项目成员接受过、或即将接受暑假的大学生电子竞赛的强化训练,另外部分项目成员参与或接触过相关校内的大学生创新项目,具有较多的实践经验、可负责项目整体进度。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 1500.00 元器件购买及文献参考 1100.00 400.00
1. 业务费 500.00 300.00 200.00
(1)计算、分析、测试费 100.00 100.00 0.00
(2)能源动力费 100.00 100.00 0.00
(3)会议、差旅费 100.00 100.00 0.00
(4)文献检索费 200.00 0.00 200.00
(5)论文出版费 0.00 0.00 0.00
2. 仪器设备购置费 100.00 搭建硬件 100.00 0.00
3. 实验装置试制费 200.00 云服务器 0.00 200.00
4. 材料费 700.00 书籍及资料、元器件 700.00 0.00
结束