基于ARM的智能导航盲杖系统设计

摘 要： 针对目前市场上盲用导航产品的不足，采用基于ARM11的S3C6410微处理器和基于Win CE软件，设计了智能导航盲杖系统。通过GPS模块，该系统可以提供盲用定位与导航功能。利用超声波测障模块，系统能够实现一定范围内的障碍物告警，极大地解决了盲人独立出行困难的问题。
关键词： ARM11; WinCE；盲用导航；GPS；超声波

　目前市场上现有的GPS产品主要集中在车载导航或面向正常人的手持导航系统，视障人士很难享受到与正常人一样的导航服务。迄今为止，国内还没有一款专门为视障人士开发的GPS导航系统。为提高视障人士的生活水平，为他们的出行带来便利，开发出适用于特殊群体的GPS导航系统势在必行。
　本文采用了基于ARM11-Win CE平台的嵌入式系统作为系统的控制平台，以提高系统的性能、集成度以及可扩展性；运用GPS定位技术和TTS文语转换系统，实现了对视障人士的GPS定位及电子地图导航；利用超声波测距功能，系统可以提供一定距离内的障碍物探测与告警。为实现上述功能，采用Trimble公司的GPS接收模块Lassen iQ实现了GPS定位功能，处理器采用三星公司的S3C6410(ARM1176JZF-S核心)芯片，操作系统为Windows CE 6.0。
1 系统硬件设计
1.1 系统整体结构
　本智能导航盲杖系统是为了实现GPS定位、电子地图查询、路径选择以及超声波探测、语音输出等主要功能，系统设计图如图1所示。各个功能模块实现功能如下：

　(1)GPS信号接收模块：接收GPS信号，输出当前经纬度、移动方向与速度、时间等信息。完成与中央处理器的通信，报告工作状态，并接收中央处理器的控制[1]。
　(2)存储模块：存储系统程序、电子地图数据以及GPS获取的信息等，可以进行存储、读取、查询信息等操作。
　(3)超声波测障模块：发送和接收超声波脉冲，反馈给中央处理器并接收其控制信号。
　(4)人机接口模块：包括显示和键盘输入、语音输出，采用中央处理器控制和监测。
　(5)中央处理器：控制并接收GPS模块、超声波测障模块产生的信号，监视键盘状态，并控制LCD显示、语音输出等。
1.2 系统主要模块设计
　(1)GPS模块。系统选择Trimble公司的Lassen iQ GPS接收器作为GPS信号接收模块，其接口电路如图2所示。为了利于在户外手持使用，系统要考虑体积、功耗以及精度的需求。系统选用的GPS模块面积仅有8 cm2，功耗小于89 mW，而其GPS定位精度可达10 m，速度精度能够达到0.1 km/h，GPS方向可精确到2°，基本能够满足本系统的要求。

　(2)中央处理器。系统选用Samsung公司的S3C6410A-XH66作为中央处理器。