一种智能出行辅助系统及方法

1.本发明涉及智能出行技术领域，具体为一种智能出行辅助系统及方法。


背景技术：

2.截至2021年末，我国60周岁及以上老年人口占总人口的18.9％，在农村地区则占比更高。随着年龄的增长，老年人身体机能下降明显，通常以拐杖作为出行辅助工具。然而，长期以来市面上大部分传统拐杖存在诸多问题。例如，其一是功能简单化，传统拐杖具有辅助行走、高度调节、led灯光等常见功能，但是缺乏天气播报、路面积水检测等功能；其二是适应性差，在面对坑洼、积水、阶梯等复杂道路时，传统拐杖难以自适应路面状况，不能很好的为老年人提供平稳支撑；其三，缺乏智能监护能力，老人出行时，监护人不能及时了解老人的出行状态、活动范围、环境状况等，此外，当老人遇到紧急情况时，传统的短信提醒难以使监护人及时收到呼救信息。因此，目前市场上的拐杖类辅助出行产品，在功能上难以满足用户的智能化需求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种智能出行辅助系统及方法。
4.根据本发明的一个方面，提供了一种智能出行辅助系统，包括基础功能模块、积水探测模块、智能避障模块、智能监护模块、智能适应模块。
5.所述基础功能模块，包括控制单元、存储单元、语音单元、天气单元、光照单元、电源单元，用于为用户出行提供常用的辅助功能。
6.所述积水探测模块，通过接触式水浸传感器探测前方路面有无积水，如果有积水则通过语音单元提醒用户躲避积水。
7.所述智能避障模块，包括超声波传感器、红外传感器和测距子程序，为视力较弱的用户出行提供辅助导盲功能。
8.所述智能监护模块，包括定位单元、历史轨迹单元、街景查看单元、背景录音单元、电子围栏单元和远程终端。监护人能够通过远程终端获取用户当前位置信息和历史轨迹信息。同时，支持监护人查看用户所在位置附近处的街景信息，以及对背景录音，知悉用户周围环境声音，实现远程监护。当用户活动范围超出监护人预设的安全电子围栏范围时，远程终端将会收到相关提醒信息。
9.所述智能适应模块，采用仿生脚踝设计拐杖底部，遇到崎岖、草地、缓坡等路面可自动偏摆，倾斜贴合路面，增加抓地面积。包括外套管、底座、内导块、避震弹簧、支撑杆、连接塞、固定螺丝、四角底座。
10.进一步地，所述基础功能模块由控制单元、存储单元、语音单元、天气单元、光照单元、电源单元构成。
11.所述控制单元包括微控制器、无线上网单元、按键单元。微控制器作为整个系统的控制中枢，无线上网单元用于与网络和远程终端交互，按键单元用于用户操作相关功能。所
述按键单元包括开关机按键、音量增减按键、戏曲切换按键、紧急呼救按键。用户长按紧急呼救按键三秒钟后，无线上网单元会向远程终端发送呼救信号，远程终端将以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助。所述存储单元用于存放mp3戏曲、救助音频、录音等文件。所述语音单元用来播报当日天气、道路状况、mp3戏曲、救助音频等信息，同时支持录音功能。所述天气单元通过无线上网单元获取天气信息，并通过语音提醒用户增减衣物。所述光照单元包括led灯光、光照传感器、光照度采集子程序。光照度采集子程序通过光照传感器采集与判断周围环境光强，当小于路灯照度标准30lx阈值时，led灯光自动开启照亮路面，并提醒行人及车辆注意躲避。所述电源单元采用可充电式锂电池，为整个系统提供电源支撑，同时能够较好地续航。
12.进一步地，所述积水探测模块包括接触式水浸传感器，其工作原理是利用液体导电原理进行检测。
13.所述接触式水浸传感器由控制器、引出线、积水检测线构成。需要注意的是，所述控制器属于接触式水浸传感器的内嵌控制器，与控制单元中的微控制器不同。引出线用来扩大检测的区域面击。积水检测线安装在智能适应模块四角底座的排水凹槽中，内部包含两条轻质的围绕中轴螺旋的高密度聚乙烯感应线，外层使用一层尼龙进行包裹，能大幅降低误报的概率。正常工作时，内部两根感应线被空气绝缘。当有液体与感应线接触时，两根感应线遇液体导通，形成回路，向控制器传输漏水信号。进而，控制器通知语音单元提醒用户躲避积水。
14.进一步地，所述智能避障模块由超声波传感器、红外传感器和测距子程序构成。
15.拐杖顶部和底部均设有超声波传感器和红外传感器。所述超声波传感器包括发射器、接收器。位于底部的发射器探头会向正前、左前、右前三个方向发出一定频率的脉冲，顶部的发射器向正前方发射脉冲，并在内部开启时间计数周期，无障碍物时接收器不会接收到发出的超声波，若很快便接收到了障碍物反射回来的超声波，传感器会向微控制器持续输出一个高电平信号，信号时长即为计数周期，然后由测距子程序根据时长计算障碍物的距离。当小于预设距离时，启动红外传感器区分行人与障碍物，若前方为行人则不进行语音提醒，反之提醒用户前方存在障碍物。为了避免多组超声波传感器信号交叉，采取轮流探测方式工作。
16.进一步地，所述智能监护模块包括定位单元、历史轨迹单元、街景查看单元、背景录音单元、电子围栏单元和远程终端。
17.所述定位单元采用gps和bds北斗双模定位，提高定位精度的同时为历史轨迹单元、街景查看单元、电子围栏单元提供位置依据。所述历史轨迹单元预设为每隔一分钟获取一次当前位置信息，并将其存储到微控制器中，每三十次周期性将历史位置数据通过无线上网单元发送到远程终端。所述街景查看单元，首先由监护人在远程终端上发起查看请求，然后定位单元返回用户当前所在位置，最后通过调用百度api查看用户所在位置附近处的街景信息。所述背景录音单元，监听远程终端发送的录音请求，由语音单元录制用户周围环境声音，时长为一分钟，录音结束后暂存到存储单元，最后由无线上网单元传输至远程终端。所述电子围栏单元包括运行在远程终端上的范围监控子程序，支持监护人预设用户安全活动范围。范围监控子程序对历史轨迹单元上传的经纬度信息进行校验，当超出预设安全范围时远程终端将会直接提醒监护人。
18.所述远程终端，用于为监护人提供功能操作接口集，由主动定位接口、历史轨迹接口、查看街景接口、背景录音接口、电子围栏接口构成。远程终端可以是便携式智能手机，方便监护人及时接收用户信息。
19.进一步地，所述智能适应模块包括外套管、基座、内导块、第一避震弹簧、第二避震弹簧、支撑杆、连接塞、紧固螺丝、四角底座。所述外套管内部中空，底部具有内凹弧面，弧面中心有孔位供支撑杆穿过。所述基座具有球状导面和中环孔位，球状导面与外套管的内凹弧面相契合。所述内导块为中间有孔位的弧状块体。所述支撑杆由上到下连接外套管、基座、内导块，底端为固定式螺丝，不可拧动，顶端具有螺纹，用于安装紧固螺丝。支撑杆底端与内导块连接之间具有第一避震弹簧，内导块抵止于基座的内表面，起到减小摩擦作用。支撑杆从内导块孔位、基座中环孔位、外套管内凹弧面中心孔位穿过进入到外套管中空部位，内部安装第二避震弹簧，套装连接塞后在支撑杆顶端安装紧固螺丝。
20.所述四角底座安装在基座下面，四角底座采用排水凹槽设计，用于安装积水检测线，同时能够避免积水，增强防滑效果。
21.本发明的又一个方面，提供了一种智能出行辅助系统方法，具体包括：
22.用户长按开关机按键三秒钟后系统开机，主程序、光照度采集子程序、测距子程序完成硬件初始化，系统语音单元播报天气信息，并提醒用户增减衣服。
23.出行时，位于拐杖顶部和底部的超声波传感器会周期性对前方障碍物测距，当小于预设距离且红外传感器判断前方无行人时，将语音提醒用户注意面部、底部存在障碍物。用户休息时可以通过按键单元播放mp3戏曲以及调节音量大小。在遇到崎岖、草地、坑洼等路面时，智能适应模块自动偏摆，外套管、底座、内导块三者紧密贴合，形成全面接触的稳定支撑，提高拐杖稳定性；遇到积水路面时，位于拐杖四角底座中的积水检测线导通，通过语音单元提醒用户躲避积水；傍晚或阴天光照不足时，光照度采集子程序控制led灯光亮起，提醒行人及车辆注意避让；发生紧急情况时，用户长按紧急呼救按键三秒钟，无线上网单元向远程终端发送呼救信号，终端将会以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助。
24.此外，监护人通过远程终端监护用户状态，包括主动定位用户当前位置、查看用户历史活动轨迹、查看用户所在位置附近处的街景信息、主动录制用户活动的背景声音、预设用户出行的安全电子围栏范围。当用户轨迹超出电子围栏范围时，远程终端即时提醒监护人，实现全方位的用户状态监护。
25.本发明提出的系统方案，其优点在于：
26.1.通过语音播报天气、道路状况、mp3戏曲音乐等，为用户出行提供贴心功能。
27.2.具有障碍物测距功能，辅助导盲视力较弱的用户出行。
28.3.具有积水探测功能，语音提醒用户躲避积水，防止摔伤。
29.4.底座采用自适应结构设计，内置避震弹簧，接触路面后能够更顺畅缓冲回弹，从而减小对用户的反冲击力。此外，遇到崎岖、草地、缓坡等路面时能够自动偏摆，为用户提供平稳支撑。
30.5.具有紧急呼救功能，向远程终端发送呼救信息的同时，语音单元播报多组监护人信息引起路人救助，为用户出行提供多一份保障。
31.6.具有远程监护终端，监护人能够随时获取用户出行状态，同时，出现紧急情况
时，监护人可以及时收到呼救信息。
32.综上所述，本发明具有天气播报、mp3戏曲播放、led灯光、道路障碍物检测、路面积水探测、紧急呼救、路面主动适应多个功能，满足用户便捷、安全的智能出行需求。除此之外，监护人通过远程终端全方位监护用户状态，有效解决监护人不能及时接收呼救信息的问题。
附图说明
33.此处所说明的附图是为了更清楚地阐述本发明实施例中的技术方案，并且构成说明书的一部分，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明实施例的智能出行辅助系统结构图；
35.图2是本发明实施例中智能出行辅助系统的详细功能结构图；
36.图3是本发明实施例中微控制器程序运行示意图；
37.图4是本发明实施例中微控制器与传感器连接示意图；
38.图5是本发明实施例中远程终端功能结构图；
39.图6是本发明实施例中智能适应模块剖面结构示意图；
40.附图标记：基础功能模块1、控制单元11、存储单元12、语音单元13、天气单元14、光照单元15、电源单元16、微控制器111、无线上网单元112、按键单元113、开关机按键1131、音量增减按键1132、戏曲切换按键1133、紧急呼救按键1134、led灯光151、光照传感器152、光照度采集子程序153、积水探测模块2、接触式水浸传感器21、控制器211、引出线212、积水检测线213、智能避障模块3、超声波传感器31、红外传感器32、测距子程序33、智能监护模块4、定位单元41、历史轨迹单元42、街景查看单元43、背景录音单元44、电子围栏单元45、范围监控子程序451、远程终端46、主动定位接口461、历史轨迹接口462、查看街景接口463、背景录音接口464、电子围栏接口465、智能适应模块6、外套管61、基座62、内导块63、第一避震弹簧64、第二避震弹簧65、支撑杆66、连接塞67、紧固螺丝68、四角底座69。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰明白，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.在本发明的权利要求书、说明书及上述附图描述中，需要明确的是：术语“安装”、“连接”、“顶部”、“顶端”、“底部”、“底端”等指示方位或位置关系仅为基于所给附图的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指元件或装置必须具有特有的方位或位置；术语“第一”、“第二”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。因此，以上均不能理解为对本发明的限制。
43.参考图1至图6所示，一种智能出行辅助系统，由基础功能模块1、积水探测模块2、智能避障模块3、智能监护模块4、智能适应模块5构成。
44.所述基础功能模块1，包括控制单元、存储单元、语音单元、天气单元、光照单元、电源单元，用于为用户出行提供常用的辅助功能。
45.所述积水探测模块2，通过接触式水浸传感器探测前方路面有无积水，如果有积水则通过语音单元提醒用户躲避积水。
46.所述智能避障模块3，包括超声波传感器、红外传感器和测距子程序，为视力较弱的用户出行提供辅助导盲功能。
47.所述智能监护模块4，包括定位单元、历史轨迹单元、街景查看单元、背景录音单元、电子围栏单元和远程终端。监护人能够通过远程终端获取用户当前位置信息和历史轨迹信息。同时，支持监护人查看用户所在位置附近处的街景信息，以及对背景录音，知悉用户周围环境声音，实现远程监护。当用户活动范围超出监护人预设的安全电子围栏范围时，远程终端将会收到相关提醒信息。
48.所述智能适应模块5，采用仿生脚踝设计拐杖底部，遇到崎岖、草地、缓坡等路面可自动偏摆，倾斜贴合路面，增加抓地面积。包括外套管、底座、内导块、避震弹簧、支撑杆、连接塞、固定螺丝、四角底座。
49.进一步地，所述基础功能模块1，由控制单元11、存储单元12、语音单元13、天气单元14、光照单元15、电源单元16构成。
50.所述控制单元11，包括微控制器111、无线上网单元112、按键单元113。微控制器111作为整个系统的控制中枢，使用的芯片型号可以是stm32wle5，该系列具有丰富的利于通信的外设及特性，gpio接口多达43个，足以满足系统需求。无线上网单元112的芯片型号可以是esp8266，用于与网络和远程终端46交互，按键单元113用于用户操作相关功能。所述按键单元113包括开关机按键1131、音量增减按键1132、戏曲切换按键1133、紧急呼救按键1134。用户长按紧急呼救按键1134三秒钟后，无线上网单元111会向远程终端46发送呼救信号，远程终端46将以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元13会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助。所述存储单元12的型号可以是microsd hc，用于存放mp3戏曲、救助音频、录音等文件。所述语音单元13使用的芯片型号可以是wm8978，该芯片是一款低功耗、高质量的立体声多媒体数字信号编译器，兼具音频编码、mp3音频播放、录音等多个功能。语音单元13用来播报当日天气、道路状况、mp3戏曲、救助音频等信息。所述天气单元14通过无线上网单元112获取天气信息，并通过语音提醒用户增减衣物。所述光照单元15包括led灯光151、光照传感器152、光照度采集子程序153，光照传感器的型号可以是bh-1750。光照度采集子程序153通过光照传感器152采集与判断周围环境光强，当小于路灯照度标准30lx阈值时，led灯光151自动开启照亮路面，并提醒行人及车辆注意躲避。所述电源单元16，采用可充电式锂电池，为整个系统提供电源支撑，同时能够较好地续航。
51.进一步地，所述积水探测模块2，包括接触式水浸传感器21，其工作原理是利用液体导电原理进行检测。
52.所述接触式水浸传感器21的型号可以是rs485，由控制器211、引出线212、积水检测线213构成。需要注意的是，所述控制器211属于接触式水浸传感器21的内嵌控制器，与控制单元11中的微控制器111不同。引出线212用来扩大检测的区域面击。积水检测线213安装在四角底座69的排水凹槽中，内部包含两条轻质的围绕中轴螺旋的高密度聚乙烯感应线，外层使用一层尼龙进行包裹，能大幅降低误报的概率。正常工作时，内部两根感应线被空气
绝缘。当有液体与感应线接触时，两根感应线遇液体导通，形成回路，向控制器211传输漏水信号。进而，控制器211通知语音单元13提醒用户躲避积水。
53.进一步地，所述智能避障模块3，由超声波传感器31、红外传感器32和测距子程序33构成。
54.拐杖顶部和底部均设有超声波传感器31和红外传感器32。所述超声波传感器31的型号可以是hy-srf05，包括发射器311、接收器312。位于底部的发射器探头会向正前、左前、右前三个方向发出一定频率的脉冲，顶部的发射器向正前方发射脉冲，并在内部开启时间计数周期，无障碍物时接收器不会接收到发出的超声波，若很快便接收到了障碍物反射回来的超声波，传感器会向微控制器111持续输出一个高电平信号，信号时长即为计数周期，然后由测距子程序33根据时长计算障碍物的距离。当小于预设距离时，启动红外传感器32区分行人与障碍物，若前方为行人则不进行语音提醒，反之提醒用户前方存在障碍物，红外传感器的型号可以是hc-sr501。为了避免多组超声波传感器31信号交叉，采取轮流探测方式工作。
55.进一步地，所述智能监护模块4，包括定位单元41、历史轨迹单元42、街景查看单元43、背景录音单元44、电子围栏单元45和远程终端46。
56.所述定位单元41的芯片型号可以是bh-atgm332d，采用gps和bds北斗双模定位，提高定位精度的同时为历史轨迹单元42、街景查看单元43、电子围栏单元45提供位置依据。所述历史轨迹单元42预设为每隔一分钟获取一次当前位置信息，并将其存储到微控制器111中，每三十次周期性将历史位置数据通过无线上网单元112发送到远程终端46。所述街景查看单元43，首先由监护人在远程终端46上发起查看请求，然后定位单元41返回用户当前所在位置，最后通过调用百度api查看用户所在位置附近处的街景信息。所述背景录音单元44，监听远程终端46发送的录音请求，由语音单元13录制用户周围环境声音，时长为一分钟，录音结束后暂存到存储单元12，最后由无线上网单元112传输至远程终端46。所述电子围栏单元45，包括运行在远程终端46上的范围监控子程序451，支持监护人预设用户安全活动范围。范围监控子程序451对历史轨迹单元上传的经纬度信息进行校验，当超出预设安全范围时远程终端46将会直接提醒监护人。
57.所述远程终端46，用于为监护人提供功能操作接口集，由主动定位接口461、历史轨迹接口462、查看街景接口463、背景录音接口464、电子围栏接口465构成。远程终端46可以是便携式智能手机，方便监护人及时接收用户信息。
58.进一步地，所述智能适应模块6，包括外套管61、基座62、内导块63、第一避震弹簧64、第二避震弹簧65、支撑杆66、连接塞67、紧固螺丝68、四角底座69。所述外套管61内部中空，底部具有内凹弧面，弧面中心有孔位供支撑杆66穿过。所述基座62具有球状导面和中环孔位，球状导面与外套管的内凹弧面相契合。所述内导块63为中间有孔位的弧状块体。所述支撑杆66由上到下连接外套管61、基座62、内导块63，底端为固定式螺丝，不可拧动，顶端具有螺纹，用于安装紧固螺丝68。支撑杆66底端与内导块63之间具有第一避震弹簧64，内导块63抵止于基座62的内表面，起到减小摩擦作用。支撑杆66从内导块孔位、基座中环孔位、外套管内凹弧面中心孔位穿过进入到外套管中空部位，内部安装第二避震弹簧65，套装连接塞67后在支撑杆66顶端安装紧固螺丝68。
59.所述四角底座69安装在基座62下面，四角底座69采用排水凹槽设计，用于安装积
水检测线213，同时能够避免积水，增强防滑效果。
60.本发明的另一个方面，提供了一种智能出行辅助系统方法，包括：
61.用户长按开关机按键1131三秒钟后系统开机，主程序、光照度采集子程序153、测距子程序33完成硬件初始化，系统语音单元13播报天气信息，并提醒用户增减衣服。
62.出行时，位于拐杖顶部和底部的超声波传感器31会周期性对前方障碍物测距，当小于预设距离且红外传感器32判断前方无行人时，将语音提醒用户注意面部、底部存在障碍物。用户休息时可以通过按键单元113播放mp3戏曲以及调节音量大小。在遇到崎岖、草地、坑洼等路面时，智能适应模块6自动偏摆，外套管61、基座62、内导块63三者紧密贴合，形成全面接触的稳定支撑，提高拐杖稳定性；遇到积水路面时，位于拐杖四角底座69中的积水检测线213导通，通过语音单元13提醒用户躲避积水；傍晚或阴天光照不足时，光照度采集子程序153控制led灯光151亮起，提醒行人及车辆注意避让；发生紧急情况时，用户长按紧急呼救按键1134三秒钟，无线上网单元112向远程终端46发送呼救信号，终端将会以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元13会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助。
63.此外，监护人通过远程终端46监护用户状态，包括主动定位接口461，查看用户当前位置信息；历史轨迹接口462，查看用户历史活动轨迹；查看街景接口463，查看用户所在位置附近处的街景信息；背景录音接口464，主动录制用户活动的背景声音；电子围栏接口465，预设用户出行的安全电子围栏范围，当用户轨迹超出电子围栏范围时，远程终端46即时提醒监护人，实现全方位的用户状态监护。
64.本发明的硬件：一个拐杖、一个stm32wle5系列微控制器、一张无线上网芯片、一张存储卡、一张具有录音功能的语音芯片、一个led灯、一张定位芯片、一部便携式智能手机、可充电式锂电源、光照传感器、接触式水浸传感器、超声波传感器、红外传感器，以及外套管、基座、内导块、避震弹簧、支撑杆、连接塞、紧固螺丝、四角底座，共同构成整个系统。
65.本发明以stm32微控制器作为开发板，对整套系统进行智能控制。系统模块通过传感器网络采集数据，搭配运行在微控制器中的程序，实现天气播报、道路障碍物播报、路面积水探测、紧急呼救等出行辅助功能。同时，监护人通过远程终端能够全方位监护用户状态，有效解决监护人不能及时收到呼救信息的问题。
66.本发明系统具有天气播报、mp3戏曲播放、led灯光、道路障碍物检测、路面积水探测、紧急呼救等多个功能，使用户的出行更加便捷、智能、安全，满足用户的智能化出行需求。其次，监护人能够通过远程终端全面掌握用户状态，为用户出行增加一份保障。
67.以上所述仅作为本发明的较佳实施例，并不用做限制本发明。对于本领域内的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能出行辅助系统，其特征在于，包括基础功能模块、积水探测模块、智能避障模块、智能监护模块、智能适应模块；所述基础功能模块，包括控制单元、存储单元、语音单元、天气单元、光照单元、电源单元，用于为用户出行提供常用的辅助功能；所述积水探测模块，通过接触式水浸传感器探测前方路面有无积水，如果有积水则通过语音单元提醒用户躲避积水；所述智能避障模块，包括超声波传感器、红外传感器和测距子程序，为视力较弱的用户出行提供辅助导盲功能；所述智能监护模块，包括定位单元、历史轨迹单元、街景查看单元、背景录音单元、电子围栏单元和远程终端；监护人能够通过远程终端获取用户当前位置信息和历史轨迹信息，同时，支持监护人查看用户所在位置附近处的街景信息，以及对背景录音，知悉用户周围环境声音，实现远程监护；当用户活动范围超出监护人预设的安全电子围栏范围时，远程终端将会收到相关提醒信息；所述智能适应模块，采用仿生脚踝设计拐杖底部，遇到崎岖、草地、缓坡等路面可自动偏摆，倾斜贴合路面，增加抓地面积，包括外套管、底座、内导块、避震弹簧、支撑杆、连接塞、固定螺丝、四角底座。2.根据权利要求1所述的智能出行辅助系统，其特征在于：所述基础功能模块由控制单元、存储单元、语音单元、天气单元、光照单元、电源单元构成；所述控制单元包括微控制器、无线上网单元、按键单元；微控制器作为整个系统的控制中枢，无线上网单元用于与网络和远程终端交互，按键单元用于用户操作相关功能；所述按键单元包括开关机按键、音量增减按键、戏曲切换按键、紧急呼救按键；用户长按紧急呼救按键三秒钟后，无线上网单元会向远程终端发送呼救信号，远程终端将以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助；所述存储单元用于存放mp3戏曲、救助音频、录音文件；所述语音单元用来播报当日天气、道路状况、mp3戏曲、救助音频，同时支持录音功能；所述天气单元通过无线上网单元获取天气信息，并通过语音提醒用户增减衣物；所述光照单元包括led灯光、光照传感器、光照度采集子程序；光照度采集子程序通过光照传感器采集与判断周围环境光强，当小于路灯照度标准30lx阈值时，led灯光自动开启照亮路面，并提醒行人及车辆注意躲避；所述电源单元采用可充电式锂电池，为整个系统提供电源支撑，同时能够较好地续航。3.根据权利要求1所述的智能出行辅助系统，其特征在于：所述积水探测模块包括接触式水浸传感器；所述接触式水浸传感器由控制器、引出线、积水检测线构成，需要注意的是，所述控制器属于接触式水浸传感器的内嵌控制器，与控制单元中的微控制器不同；引出线用来扩大检测的区域面击；积水检测线安装在智能适应模块四角底座的排水凹槽中，内部包含两条轻质的围绕中轴螺旋的高密度聚乙烯感应线，外层使用一层尼龙进行包裹，能大幅降低误报的概率；正常工作时，内部两根感应线被空气绝缘，当有液体与感应线接触时，两根感应线遇液体导通，形成回路，向控制器传输漏水信号，进而，控制器通知语音单元提醒用户躲避积水。4.根据权利要求1所述的智能出行辅助系统，其特征在于：所述智能避障模块由超声波传感器、红外传感器和测距子程序构成，拐杖顶部和底部
均设有超声波传感器和红外传感器；所述超声波传感器包括发射器、接收器；位于底部的发射器探头会向正前、左前、右前三个方向发出一定频率的脉冲，顶部的发射器向正前方发射脉冲，并在内部开启时间计数周期，无障碍物时接收器不会接收到发出的超声波，若很快便接收到了障碍物反射回来的超声波，传感器会向微控制器持续输出一个高电平信号，信号时长即为计数周期，然后由测距子程序根据时长计算障碍物的距离，当小于预设距离时，启动红外传感器区分行人与障碍物，若前方为行人则不进行语音提醒，反之提醒用户前方存在障碍物；为了避免多组超声波传感器信号交叉，采取轮流探测方式工作。5.根据权利要求1所述的智能出行辅助系统，其特征在于：所述智能监护模块包括定位单元、历史轨迹单元、街景查看单元、背景录音单元、电子围栏单元和远程终端；所述定位单元采用gps和bds北斗双模定位，提高定位精度的同时为历史轨迹单元、街景查看单元、电子围栏单元提供位置依据；所述历史轨迹单元预设为每隔一分钟获取一次当前位置信息，并将其存储到微控制器中，每三十次周期性将历史位置数据通过无线上网单元发送到远程终端；所述街景查看单元，首先由监护人在远程终端上发起查看请求，然后定位单元返回用户当前所在位置，最后通过调用百度api查看用户所在位置附近处的街景信息；所述背景录音单元，监听远程终端发送的录音请求，由语音单元录制用户周围环境声音，时长为一分钟，录音结束后暂存到存储单元，最后由无线上网单元传输至远程终端；所述电子围栏单元包括运行在远程终端上的范围监控子程序，支持监护人预设用户安全活动范围；范围监控子程序对历史轨迹单元上传的经纬度信息进行校验，当超出预设安全范围时远程终端将会直接提醒监护人；所述远程终端，用于为监护人提供功能操作接口集，由主动定位接口、历史轨迹接口、查看街景接口、背景录音接口、电子围栏接口构成，远程终端可以是便携式智能手机，方便监护人及时接收用户信息。6.根据权利要求1所述的智能出行辅助系统，其特征在于：所述智能适应模块包括外套管、基座、内导块、第一避震弹簧、第二避震弹簧、支撑杆、连接塞、紧固螺丝、四角底座；所述外套管内部中空，底部具有内凹弧面，弧面中心有孔位供支撑杆穿过；所述基座具有球状导面和中环孔位，球状导面与外套管的内凹弧面相契合；所述内导块为中间有孔位的弧状块体；所述支撑杆由上到下连接外套管、基座、内导块，底端为固定式螺丝，不可拧动，顶端具有螺纹，用于安装紧固螺丝，支撑杆底端与内导块连接之间具有第一避震弹簧，内导块抵止于基座的内表面，起到减小摩擦作用；支撑杆从内导块孔位、基座中环孔位、外套管内凹弧面中心孔位穿过进入到外套管中空部位，内部安装第二避震弹簧，套装连接塞后在支撑杆顶端安装紧固螺丝；所述四角底座安装在基座下面，四角底座采用排水凹槽设计，用于安装积水检测线，同时能够避免积水，增强防滑效果。7.一种智能出行辅助系统方法，其特征在于：用户长按开关机按键三秒钟后系统开机，主程序、光照度采集子程序、测距子程序完成硬件初始化，系统语音单元播报天气信息，并提醒用户增减衣服；出行时，位于拐杖顶部和底部的超声波传感器会周期性对前方障碍物测距，当小于预设距离且红外传感器判断前方无行人时，将语音提醒用户注意面部、底部存在障碍物；用户休息时可以通过按键单元播放mp3戏曲以及调节音量大小；在遇到崎岖、草地、坑洼等路面
时，智能适应模块自动偏摆，外套管、底座、内导块三者紧密贴合，形成全面接触的稳定支撑，提高拐杖稳定性；遇到积水路面时，位于拐杖四角底座中的积水检测线导通，通过语音单元提醒用户躲避积水；傍晚或阴天光照不足时，光照度采集子程序控制led灯光亮起，提醒行人及车辆注意避让；发生紧急情况时，用户长按紧急呼救按键三秒钟，无线上网单元向远程终端发送呼救信号，终端将会以强提醒方式播放预设铃声，同时语音单元会重复播报多组监护人联系信息引起行人救助；此外，监护人通过远程终端监护用户状态，包括主动定位用户当前位置、查看用户历史活动轨迹、查看用户所在位置附近处的街景信息、主动录制用户活动的背景声音、预设用户出行的安全电子围栏范围；当用户轨迹超出电子围栏范围时，远程终端即时提醒监护人，实现全方位的用户状态监护。

技术总结
本发明公开了一种智能出行辅助系统及方法，涉及智能出行技术领域，其中的一种智能出行辅助系统包括基础功能模块、积水探测模块、智能避障模块、智能监护模块、智能适应模块。本发明主要面向行动不便的用户，采用STM32作为开发板，利用传感器网络采集数据，并搭配运行在微控制器上的程序，为用户出行提供天气播报、MP3戏曲播放、LED灯光、道路障碍物检测、路面积水探测、紧急呼救等辅助功能，使用户的出行更加便捷、智能、安全。本发明具有远程监护终端，监护人能够通过远程终端全面掌握用户出行状态，除此之外，能有效解决监护人不能及时接收呼救信息的问题，为用户出行增加一份保障。为用户出行增加一份保障。为用户出行增加一份保障。


技术研发人员：徐明伟 何茂伟 张珊珊 张家媛 肖俨洛 卢星翰 曾康康 张峂 刘伯阳 赵占山
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/9