專利名稱：應(yīng)用于盲人的管理和導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
001本發(fā)明涉及應(yīng)用于盲人的計算機輔助導(dǎo)航和生命管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
002失明的人生活在一個不同的世界。從一個地方走到另一個地方這個簡單的動作變得困難，而且常常是危險的。步行手杖和導(dǎo)盲犬幫助避開一些障礙，但不能解決導(dǎo)航和感知環(huán)境(比如，左邊有一扇窗戶，右邊有一個桌子，等等)這樣更大的問題。其它問題有閱讀標(biāo)識和印刷品。令人吃驚的是，很少的盲人閱讀盲文。因此舉例來說，在一個不熟悉的建筑里，按下希望到達樓層的正確電梯按鈕這樣一個簡單的動作都會是一項艱難的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
003通過計算機輔助通信和導(dǎo)航系統(tǒng)可以解決這些和其它問題，該系統(tǒng)采用計算機或其它處理器與射頻識別(RFID)標(biāo)簽進行無線通信來幫助盲人。儀表化的通信模塊從一個或更多個射頻識別標(biāo)簽讀取器(以下簡稱“標(biāo)簽讀取器”)接收信息，并向盲人提供音頻信息，以及可選的刺激信息。在一個實施例中，步行手杖配備了標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，一個或更多個腳鐲配備了標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，盲人的鞋配備了標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，提供無線(或有線)耳機，從而為一只或兩只耳朵提供音頻信息。在一個實施例中，音頻信息由通過骨骼耦合聲音的一個或更多個換能器提供。骨骼耦合的運用允許盲人從和正常聽力合作的通信模塊聽到聲音信息。
004在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)與放置在地毯上的射頻識別標(biāo)簽進行通信。在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)與沿著墻壁和/或護壁板放置的射頻識別標(biāo)簽進行通信。在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)與沿著地板中的導(dǎo)軌放置的射頻識別標(biāo)簽進行通信。在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)與放置在家具、櫥柜、容器(比如藥丸瓶，食品容器等等)中的射頻識別標(biāo)簽進行通信。在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)將來自射頻識別標(biāo)簽的信息轉(zhuǎn)播給計算機監(jiān)視系統(tǒng)。
005在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)包括配備給第一個無線通信收發(fā)器的計算機系統(tǒng)和配備給第二個無線通信收發(fā)器的通信模塊。通信模塊有一個識別碼，并被配置成與計算機系統(tǒng)采用雙向握手通信機制進行通信，使得計算機系統(tǒng)可以向通信模塊發(fā)送指令，并接收來自通信模塊的指令確認(rèn)。通信模塊可以向計算機系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，并依照識別碼接收來自計算機系統(tǒng)的確認(rèn)。配置計算機系統(tǒng)向通信模塊發(fā)送指令，并從通信模塊接收與佩帶通信模塊的用戶的一個或更多個行為相關(guān)的數(shù)據(jù)。配置計算機系統(tǒng)保留至少一部分用戶行為的記錄。
006在一個實施例中，通信模塊包括聲音輸入裝置，聲音輸出裝置，振動裝置，紅外接收器，紅外發(fā)送器，射頻識別標(biāo)簽讀取器，全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器，慣性運動單元(比如加速計或陀螺儀)等裝置中的至少一個。在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)包括至少一個射頻定位系統(tǒng)。
007在一個實施例中，通信和導(dǎo)航系統(tǒng)包括部署在一個區(qū)域，比如一座房子、谷倉、院子、農(nóng)場等等周圍的一個或更多個定位系統(tǒng)單元。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元使用紅外線輻射定位和跟蹤通信模塊。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元使用聲波定位和跟蹤通信模塊。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元使用電磁波定位和跟蹤通信模塊。在一個實施例中，也可配置定位系統(tǒng)單元作為家庭安防系統(tǒng)的運動探測器工作。
008在一個實施例中，通信模塊包括聲音輸入裝置。在一個實施例中，通信模塊包括聲音輸出裝置。在一個實施例中，通信模塊包括振動裝置。在一個實施例中，通信模塊包括鍵盤輸入裝置。在一個實施例中，通信模塊包括紅外接收器。在一個實施例中，通信模塊包括紅外發(fā)送器。在一個實施例中，通信模塊包括全球定位系統(tǒng)接收器。在一個實施例中，通信模塊包括慣性運動單元。在一個實施例中，通信模塊包括兩軸慣性運動單元。在一個實施例中，通信模塊包括三軸慣性運動單元。在一個實施例中，通信模塊包括加速計。在一個實施例中，通信模塊包括射頻定位系統(tǒng)。在一個實施例中，通信模塊包括射頻識別標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括射頻識別標(biāo)簽，該標(biāo)簽被配置成向用戶提供位置描述信息。
009在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括視頻傳感器。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括面部識別系統(tǒng)。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括視頻監(jiān)視器。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括一個或更多個中繼器。
010在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括一個或更多個部署在一個區(qū)域周圍的定位系統(tǒng)單元。在一個實施例中，配置一個或更多個定位系統(tǒng)單元使用紅外線輻射定位和跟蹤通信模塊。在一個實施例中，配置一個或更多個定位系統(tǒng)單元使用聲波定位和跟蹤通信模塊。在一個實施例中，配置一個或更多個定位系統(tǒng)單元使用電磁波定位和跟蹤通信模塊。
011在一個實施例中，通信裝置包括蜂窩式移動電話。在一個實施例中，通信裝置包括全球定位系統(tǒng)接收器。在一個實施例中，通信裝置被配置成當(dāng)射頻識別標(biāo)簽讀取器處于從一個或更多個位置射頻識別標(biāo)簽讀取位置信息的讀取范圍內(nèi)時，從這些一個或更多個位置射頻識別標(biāo)簽獲取位置信息；并且通信裝置被配置成當(dāng)可從全球定位系統(tǒng)接收器獲得位置信息時，從全球定位系統(tǒng)接收器獲取位置信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成為用戶提供沿途點信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成向用戶提供全球定位系統(tǒng)沿途點信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成向用戶提供射頻識別位置標(biāo)簽沿途點信息。
012在一個實施例中，通信裝置被配置成向用戶提供射頻識別位置標(biāo)簽沿途點信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成從蜂窩式移動電話網(wǎng)絡(luò)接收沿途點信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成利用蜂窩式移動電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送位置信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成在用戶進入一座建筑時接收建筑布局圖信息。在一個實施例中，通信裝置被配置成接收本地區(qū)域布局圖信息。
013在一個實施例中，通信裝置被配置成存儲選定區(qū)域的人行道布局圖信息。在一個實施例中，人行道布局圖信息包括存在潛在危險的位置，如街道十字路口。在一個實施例中，人行道布局圖信息包括存在潛在危險的位置，如車道。在一個實施例中，人行道布局圖信息包括存在潛在危險的位置，如臺階。
014在一個實施例中，通信裝置被配置成跟蹤用戶的運動，并為用戶計算一條返回指定起始點的返回路徑。
015在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括慣性運動單元。在一個實施例中，通信裝置被配置成使用位置數(shù)據(jù)和來自慣性運動單元的數(shù)據(jù)判定用戶面對哪個方向。在一個實施例中，所述系統(tǒng)包括電子指南針。


016圖1A顯示佩戴應(yīng)用于盲人的管理和導(dǎo)航系統(tǒng)的元件的用戶。
017圖1B顯示了通信和導(dǎo)航系統(tǒng)的各種系統(tǒng)元件。
018圖2顯示了通信和導(dǎo)航系統(tǒng)的元件之間的通信。
019圖3A是戴在手腕、腰部等地方的通信模塊的框圖。
020圖3B是戴在腳踝、鞋等地方的標(biāo)簽讀取器模塊的框圖。
021圖3C是戴在耳朵上的耳機模塊的框圖。
022圖4顯示了被射頻識別標(biāo)簽標(biāo)記的路徑。
023圖5顯示了被射頻識別標(biāo)簽標(biāo)記的雙向路徑的一個實施例。
024圖6顯示了用于控制導(dǎo)航和管理系統(tǒng)的功能，以及顯示來自導(dǎo)航和管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的遙控器。
025圖7是遙控器的框圖。
026圖8是中繼器單元的框圖。
027圖9是基礎(chǔ)單元的框圖。
028圖10是一座房子部分平面圖的建筑類型圖，顯示了感知用戶在房子附近運動的位置傳感器和射頻識別標(biāo)簽的布局示例。
具體實施例方式
029圖1A顯示佩戴應(yīng)用于盲人的管理和導(dǎo)航系統(tǒng)的元件的用戶101。在圖1A中，顯示了用戶101戴著通信模塊102，腳踝模塊151、152和耳機160。同時還顯示了安裝在手杖上的模塊153。如下所述，通信模塊102，腳踝模塊151、152和耳機160使用戶101通過跟隨射頻識別標(biāo)簽170的軌跡來行走。
030腳踝模塊151、152(和，可選地，安裝于手杖上的模塊153)讀取射頻識別標(biāo)簽170并將來自射頻識別標(biāo)簽170的信息傳遞給通信模塊102。通信模塊102利用來自射頻識別標(biāo)簽170的信息確定用戶行進的方向，速度和路徑。通信模塊102使用耳機160向用戶101提供音頻的方向信息和路線查找信息。用戶101可以使用耳機160中的麥克風(fēng)向通信模塊102發(fā)送語音命令。用戶101也可以使用通信模塊102上鍵盤的按鈕控制系統(tǒng)運行和向系統(tǒng)輸入命令。
031圖1B顯示了用于幫助盲人101的通信和導(dǎo)航系統(tǒng)100的各種元件。在系統(tǒng)100中，圖1A顯示的元件與圖1B顯示的元件一起工作，以提供附加的功能和性能。出于解釋的目的，而不作為限制，這里描述的系統(tǒng)100是盲人使用的系統(tǒng)。本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員能認(rèn)識到系統(tǒng)100的很多方面同樣可以適用于部分失明的、或患有阿爾茨海默氏病，或其它殘疾的人。系統(tǒng)100包括用于控制系統(tǒng)100、收集數(shù)據(jù)并向看管人和/或用戶101提供數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102。典型地，該系統(tǒng)包括一個無線通信模塊102和一個無線基礎(chǔ)單元104。通信模塊102與用戶101攜帶的一個或更多個標(biāo)簽讀取器進行通信。腳鐲或用戶的鞋可以配備標(biāo)簽讀取器151和152。在一個實施例中，用戶步行手杖的頂端配備了標(biāo)簽讀取器153。計算機103和/或用戶101配備了基礎(chǔ)單元104，并且基礎(chǔ)單元104允許計算機103和/或用戶101與通信模塊102通信。在一個實施例中，通信模塊102與嵌入環(huán)境的射頻識別標(biāo)簽進行通信。射頻識別標(biāo)簽提供識別碼來識別位置、物體、環(huán)境等等。通信模塊102讀取射頻識別標(biāo)簽，并將來自射頻識別標(biāo)簽的信息轉(zhuǎn)播給計算機103和/或用戶101。在一個實施例中，嵌入用戶101的射頻識別標(biāo)簽包括一個或更多個生物統(tǒng)計傳感器，以允許計算機103和/或用戶101監(jiān)視用戶101的健康和身體狀況。在一個實施例中，嵌入的射頻識別標(biāo)簽包括一個溫度傳感器，使監(jiān)測系統(tǒng)可以監(jiān)測用戶的體溫。在一個實施例中，嵌入的射頻識別標(biāo)簽包括一個或更多個生物統(tǒng)計傳感器，用于測量用戶的健康，比如體溫、血壓、脈搏、呼吸、血氧等等。
032系統(tǒng)100還可以包括下列可選裝置中的一個或更多個一個或更多個視頻監(jiān)視器105，一個或更多個喇叭107，一個或更多個攝像機106。系統(tǒng)100還可以包括下列可選裝置中的一個或更多個顯示用戶位置的遙控器/顯示器112，一個或更多個用戶控制的房門控制器111，一個監(jiān)視用戶的房子119，和周圍環(huán)境情況傳感器(比如雨，風(fēng)，溫度，日光等等)129。在一個實施例中，周圍環(huán)境情況傳感器是無線傳感器，其與計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102進行無線通信。
033在一個實施例中，系統(tǒng)100可以被用作計算機化系統(tǒng)，用于訓(xùn)練用戶101。在訓(xùn)練期間，系統(tǒng)100為用戶101提供導(dǎo)航輸入或指令。音頻指令可通過喇叭107或音頻裝置160提供。后文描述的用戶跟蹤系統(tǒng)可以用于在用戶101沒有正確執(zhí)行任務(wù)時提供矯正的指令，和/或在用戶正確執(zhí)行任務(wù)時提供鼓勵。
034在一個實施例中，提供調(diào)制解調(diào)器130用于和電話系統(tǒng)連接，使系統(tǒng)100與看管人和/或用戶101可以通過蜂窩式移動電話、文字消息、呼機等等進行通信。提供網(wǎng)絡(luò)連接108(比如因特網(wǎng)連接，局域網(wǎng)連接，廣域網(wǎng)連接等等)以使看管人和/或用戶101可以與系統(tǒng)100通信，并且使系統(tǒng)100可以接收最新的軟件，最新的狀態(tài)信息等等。這樣，比如在一個實施例中，用戶101與系統(tǒng)103聯(lián)系，以獲取布局圖信息，求助等等。
035在一個實施例中，通信模塊102在用戶處于安全環(huán)境時(比如朝正確的方向行走等等)提供積極的強化(比如令人愉快的聲音)，和/或在用戶處于不安全環(huán)境時(比如朝危險的區(qū)域行走等等)提供負面的強化(比如警告聲音，警告消息，振動等等)。在一個實施例中，用戶101可以選擇引發(fā)聲音和振動的情況。因此，比如為了聽清周圍的環(huán)境而不受通信模塊102發(fā)出的聲音影響，有經(jīng)驗的用戶可能會選擇讓通信模塊102振動來進行導(dǎo)航通信。相反，經(jīng)驗不足的用戶可以選擇使用通信模塊102的立體聲聲音輸入來幫助引導(dǎo)用戶101到達想去的位置。
036在一個實施例中，系統(tǒng)100用傳感器129探測火或煙霧。在一個實施例中，系統(tǒng)100從房屋報警系統(tǒng)接收報警數(shù)據(jù)。在一個實施例中，采用麥克風(fēng)304探測消防警報。當(dāng)系統(tǒng)100探測到火或煙霧報警，系統(tǒng)100會指示用戶離開，并通報看管人。通過使用喇叭107，通過電話，呼機，和/或用調(diào)制解調(diào)器130連接到電話系統(tǒng)的文本消息發(fā)送，和/或通過使用網(wǎng)絡(luò)連接108(比如，電子郵件即時消息發(fā)送等等)通報看管人和/或用戶101。配置調(diào)制解調(diào)器130來打電話，然后用數(shù)據(jù)(比如使用文本消息發(fā)送的情形)和/或合成聲音與用戶通信?？垂苋撕?或用戶101還可以使用調(diào)制解調(diào)器130與計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102聯(lián)系，并用聲音識別指令和/或數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)100。
037在一個實施例中，系統(tǒng)100用攝像機106記錄用戶的導(dǎo)航的視頻。回放這些視頻可以幫助看管人和/或用戶101了解導(dǎo)航是如何進展的和發(fā)現(xiàn)問題。
038系統(tǒng)100使用來自通信模塊102的數(shù)據(jù)和/或來自一個或更多個攝像機106的視頻處理監(jiān)視用戶對指令的反應(yīng)。另外，看管人和/或用戶101可以實時地確定用戶對指令的反應(yīng)。在一個實施例中，看管人或指導(dǎo)者與用戶101和系統(tǒng)100一起工作，讓用戶適應(yīng)系統(tǒng)。
039射頻識別或RFID是使用無線電波自動識別人或物體的技術(shù)的一般專業(yè)術(shù)語。識別的方法有幾種，但最常用的是在與天線連接的微芯片上存儲識別人或物體的序列號，以及可能的其它信息(芯片和天線一起被稱作射頻識別發(fā)射應(yīng)答器或射頻識別標(biāo)簽)。天線使芯片能夠發(fā)送識別信息給讀取器。讀取器將射頻識別標(biāo)簽反射回的無線電波轉(zhuǎn)換為可以傳到計算機的數(shù)字信息，計算機可使用該數(shù)字信息。
040射頻識別系統(tǒng)包括一個標(biāo)簽，該標(biāo)簽由具有天線的微芯片和具有天線的詢問器或讀取器組成。讀取器發(fā)出電磁波。標(biāo)簽天線被調(diào)諧來接收這些電磁波。無源射頻識別標(biāo)簽從讀取器產(chǎn)生的電場獲取能量，并用此能量向微芯片的電路供電。該芯片然后調(diào)制標(biāo)簽傳回給讀取器的電磁波，讀取器將新的電磁波轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
041無線電波穿越大多數(shù)非金屬材料，因此為了耐風(fēng)雨和更好的耐用性可以將標(biāo)簽嵌入包裝或裝入保護塑料。并且標(biāo)簽具有可以為全世界生產(chǎn)的每件產(chǎn)品存儲唯一序列號的微芯片。
042射頻識別系統(tǒng)使用很多不同的頻率，但一般最常使用的頻率是低頻(在125KHz附近)，高頻(13.56MHz)和超高頻或UHF(850-900MHz)。有些應(yīng)用也使用微波(2.45GHz)。
043不同的頻率有不同的特性，這使它們對于不同的應(yīng)用更有用。比如，低頻標(biāo)簽比超高頻標(biāo)簽更便宜，使用更少的功率，能更好地穿透非金屬物質(zhì)。使用低頻標(biāo)簽近距離掃描水分含量多的物體，如水果，就很理想。超高頻一般提供更廣的范圍，能更快速地傳輸數(shù)據(jù)。但是超高頻會使用更多的功率，而且不太可能穿透材料。還有因為超高頻更容易被“導(dǎo)向”，因此它需要標(biāo)簽和讀取器間的路徑?jīng)]有障礙物。
044大多數(shù)國家都將頻譜段中的125kHz或134kHz區(qū)域分配給低頻系統(tǒng)，全世界都將13.56MHz用于高頻系統(tǒng)。但是超高頻射頻識別系統(tǒng)僅僅從上個世紀(jì)90年代中期開始出現(xiàn)，各個國家還沒有就將超高頻頻譜中的單個區(qū)域分配給射頻識別系統(tǒng)達成一致。歐洲使用868MHz用于超高頻，美國使用915MHz用于超高頻。直到最近，日本都不允許射頻識別使用任何超高頻頻譜，但正準(zhǔn)備為射頻識別開放960MHz區(qū)域。很多其它設(shè)備使用超高頻頻譜，因此讓所有國家就將某單個超高頻頻段分配給射頻識別這個問題達成一致，還要花費數(shù)年時間。
045有源射頻識別標(biāo)簽有電池，電池用來運轉(zhuǎn)微芯片的電路和向讀取器廣播信號(跟移動電話向基站發(fā)送信號的方式一樣)。無源標(biāo)簽沒有電池。取而代之的是，它們從讀取器獲取能量，讀取器發(fā)出電磁波，導(dǎo)致標(biāo)簽的天線中產(chǎn)生電流。半無源標(biāo)簽使用電池來運轉(zhuǎn)芯片的電路，但從讀取器獲取能量進行通信。有源標(biāo)簽和半無源標(biāo)簽對于跟蹤需要長距離掃描的高價值物品，如軌道上的鐵路車輛，很有用。但它們價格為1美元或更高，使得它們太過昂貴而不能應(yīng)用于價格便宜的物品。無源超高頻標(biāo)簽數(shù)量為100萬或更多時，其當(dāng)前價格低于50美分。相較于有源標(biāo)簽100英尺或100英尺以上的讀取范圍，無源標(biāo)簽的讀取范圍比較短，一般小于20英尺。但是它們比有源標(biāo)簽便宜得多，并且可以隨產(chǎn)品包裝丟棄。
046射頻識別標(biāo)簽可以存儲的信息量與生產(chǎn)廠商和應(yīng)用有關(guān)，但一般一個標(biāo)簽可以存儲2KB數(shù)據(jù)或更多。
047射頻識別標(biāo)簽上的微芯片可以是可讀寫或只讀的。借助可讀寫芯片，當(dāng)標(biāo)簽在讀取器或詢問器的有效范圍內(nèi)時，系統(tǒng)可以向標(biāo)簽添加信息或覆蓋已有信息?？勺x寫標(biāo)簽通常有一個不可被覆蓋的序列號。另外的數(shù)據(jù)區(qū)可以用來存儲標(biāo)簽所依附的物品的額外信息。一些只讀微芯片在生產(chǎn)過程中可使信息存儲在其上。在這種芯片上的信息不可能被修改。其它標(biāo)簽可使序列號被寫入一次，并且此信息以后不能被重寫。
048射頻識別標(biāo)簽遇到的一個問題是當(dāng)兩個讀取器的覆蓋范圍重疊時，一個讀取器發(fā)出的信號會干擾另一個讀取器發(fā)出的信號。這被稱作讀取器沖突。避免這個問題的一個方法是使用時分多址技術(shù)，或簡寫為TDMA。簡單地說，指示讀取器在不同的時間讀取，而不是都試圖在同一時間讀取。
049讀取器的另一個問題是在同一電場讀取很多芯片。當(dāng)超過一個芯片同時反射回信號時就會發(fā)生標(biāo)簽沖突，這使讀取器混淆。不同的生產(chǎn)廠商已經(jīng)開發(fā)出不同的系統(tǒng)，用于使標(biāo)簽一次回應(yīng)一個讀取器。由于讀取標(biāo)簽只需若干毫秒，因此感覺所有標(biāo)簽同時被讀取。
050無源標(biāo)簽(沒有電池的標(biāo)簽)的讀取范圍取決于許多因素工作的頻率，讀取器的功率，來自金屬物品或其它射頻裝置的干擾。一般而言，低頻標(biāo)簽的讀取范圍為1英尺或更短。高頻標(biāo)簽的讀取范圍大約為3英尺，超高頻標(biāo)簽的讀取范圍為10至20英尺。當(dāng)需要更遠的讀取范圍時，如跟蹤鐵路車輛，有源標(biāo)簽采用電池增加讀取范圍至300英尺或更大。
051軟件代理是應(yīng)用程序，其通過建立一系列規(guī)則自動做決定。比如，如果X發(fā)生了，則進行Y。軟件代理對射頻識別非常重要，因為人無法應(yīng)對來自射頻識別標(biāo)簽的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)速度(在很多情形下是實時的)。軟件代理可被用來自動化常規(guī)判定，以及在需要注意的情形下提醒用戶。
052大部分無源射頻識別標(biāo)簽只是反射來自讀取器的電波。能量獲取(energy harvest)是一項由貼有標(biāo)簽的物體收集來自讀取器的能量，立即存儲該能量并用不同的頻率將該能量發(fā)回的技術(shù)。這種方法可以極大地提高無源射頻識別標(biāo)簽的性能。
053圖3A是通信模塊102的框圖。通信模塊102被配置為攜帶，和/或戴在手腕、腰部和胸部上等等。在通信模塊102中，處理器301配備了聲音傳感裝置(比如，麥克風(fēng))304，振動裝置305，發(fā)音裝置(比如，喇叭)306，和第一射頻收發(fā)器302。聲音傳感裝置被配置成感知聲波(音速波和/或超音速波)，比如，麥克風(fēng)，換能器等等。為了方便，不作為限制，這里指的聲音傳感裝置是麥克風(fēng)，并理解也可以使用其它聲換能器。為了方便，不作為限制，這里指的發(fā)音裝置是喇叭，并理解發(fā)音裝置是被配置成產(chǎn)生聲波(音速波和/或超音速波)，比如喇叭、換能器、蜂鳴器等等。電源303提供電力為麥克風(fēng)304、振動裝置305、喇叭306和電擊裝置307、第一射頻收發(fā)器302和處理器301供電。在一個實施例中，麥克風(fēng)304、振動裝置305和喇叭306都是可選的，并可被省略。通信模塊102可以包括燈(沒有顯示)，用于向指導(dǎo)員或攝像機106提供視覺指示。在一個實施例中，還提供了干預(yù)傳感器(tamper sensor)330。
054麥克風(fēng)304用來獲得聲波，比如由用戶101、其它人發(fā)出的聲音，和/或由聲定位裝置(音速或超音速)產(chǎn)生的聲波等等。在一個實施例中，系統(tǒng)100包括面部識別處理，用來幫助用戶101知道誰在房間內(nèi)，誰在門旁邊等等。處理器301處理由麥克風(fēng)獲得的聲音，如果需要，將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102進行進一步處理。喇叭306被用于向用戶101發(fā)出愉快的和/或警告聲音，并向用戶101提供信息和指令。麥克風(fēng)304和/或喇叭306還可以與聲定位系統(tǒng)一起使用，以使用聲波定位用戶。在聲定位系統(tǒng)中，麥克風(fēng)304和/或喇叭306與放置在房屋或院子附近的聲源或傳感器進行聲音通信來定位用戶101。振動器的使用方式與蜂窩式移動電話上的振動器類似，在不影響區(qū)域內(nèi)其它人的情況下警告用戶101。振動器還可以用來警告用戶101不正?；驖撛谖ｋU的情況(比如，偏離路線，接近樓梯井等等)。盲人趨向于比看得見的人更依賴它們的聽覺。因此，在一個實施例中，可配置振動器提供不同類型的振動(比如，不同的頻率，不同的強度，不同的模式等等)，以向用戶101發(fā)送信息而不干擾用戶的聽力。
055當(dāng)通信模塊已經(jīng)被干預(yù)時(比如，從用戶那被去除)，可選的干預(yù)傳感器能夠感知。
056第一射頻收發(fā)器302直接或通過中繼器與基礎(chǔ)單元通信。在一個實施例中，射頻收發(fā)器302提供雙向通信，因此通信模塊102可以向計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102發(fā)送信息，以及接收來自計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102的指令。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102，以及第一射頻收發(fā)器302使用握手協(xié)議進行通信，以驗證數(shù)據(jù)被接收到。
057圖3A還顯示了位置查找系統(tǒng)和與一個或更多個射頻識別標(biāo)簽通信的第二射頻收發(fā)器309。比如，窗戶、家具、食物貯存器、藥品貯存器等等可以配備射頻識別標(biāo)簽。用戶101可以使用標(biāo)簽讀取器309讀取各種射頻識別標(biāo)簽，從而獲得關(guān)于用戶的環(huán)境的信息。比如在一個實施例中，窗戶配備的射頻識別標(biāo)簽可以包括描述怎樣打開窗戶、窗外景色、戶外天氣等的信息。在圖3A中，通信模塊102包括一個或更多個定位和跟蹤系統(tǒng)，比如IR(紅外)系統(tǒng)301，GPS定位系統(tǒng)302，IMU303和/或第三射頻收發(fā)器304。跟蹤系統(tǒng)可以單獨使用，也可以配合使用，以確定用戶101的位置，幫助用戶101到達想去的位置。處理器301配備了IR系統(tǒng)301，GPS定位系統(tǒng)302，IMU303，和第三射頻收發(fā)器304，并且它們由電源303提供電力。處理器301控制IR系統(tǒng)301，GPS定位系統(tǒng)302，IMU303和第三射頻收發(fā)器304的運行，并控制電源何時向IR系統(tǒng)301，GPS定位系統(tǒng)302，IMU303提供電力。在圖3中將第一、第二和第三射頻收發(fā)器分開是出于描述的目的，不作為限制。在一個實施例中，第一射頻收發(fā)器302，和/或第二射頻收發(fā)器309，和/或第三射頻收發(fā)器304被組合成一個或更多個收發(fā)器。在一個實施例中，第一射頻收發(fā)器302，和/或第二射頻收發(fā)器309，和/或第三射頻收發(fā)器304工作在不同的頻率。
058在一個實施例中，第三射頻收發(fā)器304是只接收的裝置，它從作為無線電定位系統(tǒng)一部分的一個或更多個無線電定位發(fā)送器接收無線電定位信號。在一個替代實施例中，第三射頻收發(fā)器304是一個只發(fā)送的裝置，它向作為無線電定位系統(tǒng)一部分的一個或更多個無線電定位接收器發(fā)送無線電定位信號。在一個替代實施例中，第三射頻收發(fā)器304向作為無線電定位系統(tǒng)一部分的一個或更多個無線電定位收發(fā)器發(fā)送無線電定位信號并從其接收無線電定位信號。用于無線電定位系統(tǒng)的技術(shù)在本領(lǐng)域是公知的，比如GPS、DECCA、LORAN等等。來自無線電定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)被提供給計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102，以允許計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102確定通信模塊102的位置。在一個實施例中，通過測量由通信模塊102發(fā)送的信號的強度和一個或更多個中繼器113接收到的信號的強度來估計中繼器與通信模塊102之間的距離，提供無線電定位。在一個實施例中，通過測量一個或更多個中繼器113發(fā)送的信號和通信模塊102接收的信號的強度來估計中繼器與通信模塊102之間的距離，提供無線電定位。在一個實施例中，采用中繼器113和通信模塊102之間的無線電頻率傳播對應(yīng)的時延來估計通信模塊102的位置。
059圖3B是腳踝模塊151、152的框圖。腳踝模塊151、152可以戴在腳踝上，嵌在用戶鞋內(nèi)，附著在用戶的鞋上，和/或配備在用戶的步行手杖上。模塊151、152包括配備給處理器381的射頻識別標(biāo)簽讀取器389。標(biāo)簽讀取器389讀取放置在地板上，或墻上相對低位置的射頻識別標(biāo)簽，以提供導(dǎo)航信息，從而幫助用戶101沿著一行射頻識別標(biāo)簽170從一個位置走到另一個位置。處理器381通過射頻收發(fā)器384與處理器通信。在一個實施例中，為處理器381配備IMU383，以提供關(guān)于用戶的腳和/或手杖運動的額外信息。在一個實施例中，為處理器381配備振動器205。在一個實施例中，為處理器381配備干預(yù)傳感器380。
060圖3C是耳朵模塊160的框圖。模塊160包括處理器301配備的麥克風(fēng)304，揚聲器306和射頻收發(fā)器309。模塊160與用于蜂窩式移動電話的藍牙耳機在本質(zhì)上是類似的，因為它提供與通信模塊102的音頻通信。在一個實施例中，耳機160還包括處理器301配備的攝像機390。
061各種定位系統(tǒng)都有優(yōu)點和缺點。在一個實施例中，系統(tǒng)100使用射頻識別標(biāo)簽系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、IMU、無線電定位系統(tǒng)、IR系統(tǒng)和聲音系統(tǒng)中的一個或更多個的組合，對用戶101進行定位。協(xié)同使用這些系統(tǒng)中的一個或更多個對用戶101進行定位，而用戶101到達想去的位置。
062IMU303使用一個或更多個加速計和/或陀螺儀感知通信模塊的運動。可以綜合這些運動判定位置。IMU303提供相對低的功率要求和相對高的短期準(zhǔn)確性。IMU提供相對低的長期準(zhǔn)確性。慣性運動單元(IMU)可以在室內(nèi)或室外工作，并且它一般比其它定位系統(tǒng)消耗更少的功率。然而，隨著時間的推移，IMU系統(tǒng)容易發(fā)生偏移，而且如果不定期進行重新校準(zhǔn)，IMU系統(tǒng)就趨向于失去準(zhǔn)確性。在一個實施例中，通過使用來自射頻識別標(biāo)簽、GPS系統(tǒng)、聲音系統(tǒng)、IR系統(tǒng)、和/或射頻定位系統(tǒng)中的一個或更多個的數(shù)據(jù)不時對IMU系統(tǒng)進行重新校準(zhǔn)。在一個實施例中，使用IMU303來減少對GPS系統(tǒng)、IR系統(tǒng)、和/或射頻定位系統(tǒng)的功率要求。在一個實施例中，當(dāng)IMU303感知到通信模塊102是靜止的或相對靜止時，GPS系統(tǒng)、IR系統(tǒng)、和/或射頻定位系統(tǒng)被置于低功率或待機模式。如果IMU303感知到通信模塊102是相對靜止的(比如，靜止或以相對低的速率運動)，則用戶要么沒有移動，要么移動得足夠慢，不需要立即跟蹤。在一個實施例中，IMU303是一個三軸系統(tǒng)，因此通信模塊102在任意方向的運動都被感知為運動，并可以用來激活一個或更多個其它傳感系統(tǒng)。因此，比如，如果用戶之前一直躺著，然后站起來，那么IMU303將感知這個“站立”運動，并且通信模塊將激活一個或更多個跟蹤系統(tǒng)。
063在一個實施例中，系統(tǒng)100假設(shè)用戶101不會以相對不變的，相對低的速率行進很長時間。這樣，在一個實施例中，IMU自校準(zhǔn)至恒定的偏移誤差(比如在X、Y或Z方向上的恒定斜率)，而與恒定的X、Y方向偏移誤差的偏差(比如斜率的變化)被認(rèn)為是用戶101的運動。
064在一個實施例中，IMU303是至少兩軸的IMU，它感知至少兩個方向的運動。在一個實施例中，IMU303是至少三軸的IMU，它感知至少三個方向的運動。在一個實施例中，IMU提供用于確定用戶101步法的數(shù)據(jù)，比如跑、走、上樓梯、下樓梯、絆倒、蹣跚等等。
065IMU可以單獨使用或者與其它跟蹤裝置組合使用，用來獲得關(guān)于用戶101運動的反饋。因此，例如，如果用戶101表明想去建筑中的25號房間，導(dǎo)航系統(tǒng)就能夠提供引導(dǎo)信息幫助用戶101。在一個實施例中，引導(dǎo)信息包括指令(比如向左轉(zhuǎn)，向前直行30英尺等等)。在一個實施例中，引導(dǎo)信息可以包括使人想起飛機下滑道導(dǎo)航系統(tǒng)的音調(diào)信息。因此比如如果用戶向左轉(zhuǎn)得太多，導(dǎo)航系統(tǒng)可以在左耳播放一個音調(diào)(或耦合聲音至身體左邊的骨骼中)。在一個實施例中，隨著導(dǎo)航錯誤的增加，音調(diào)會變得越來越大聲。
066IMU303可以測量動態(tài)加速和靜態(tài)加速作用力，包括因重力引起的加速，因此IMU303可以被用來測量傾斜，以及水平和垂直運動。當(dāng)IMU303被定向成X和Y軸都與地球表面平行時，它可用作具有翻滾軸和俯仰軸的兩軸傾斜傳感器。90度的翻滾指示用戶101正側(cè)躺著。另外，當(dāng)IMU303表明沒有任何運動時，無論用戶101的方位如何，如前所述，說明用戶101正在睡覺或沒有活動，和系統(tǒng)被關(guān)閉。因此，IMU303可以探測到用戶什么時候沒有站立。
067用戶使用麥克風(fēng)304向系統(tǒng)100發(fā)送語音命令。
068通信模塊102向計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102發(fā)送低電池警告，以警告看管人和/或用戶101通信模塊102需要更換新電池。
069全球定位系統(tǒng)(GPS)是準(zhǔn)確的，但在室內(nèi)工作效果常常不好，并且有時沒有足夠的垂直準(zhǔn)確性來區(qū)分建筑的樓層。GPS接收器還需要一定量的信號處理，并且這些處理會消耗功率。在功率有限的裝置中，如通信模塊102中，GPS系統(tǒng)消耗的功率會縮短電池壽命。但是GPS具有能在很大區(qū)域工作的優(yōu)勢，因此在定位逃離封閉區(qū)域的用戶，或定位處在其它定位系統(tǒng)的工作范圍之外的用戶時，全球定位系統(tǒng)尤其有用。
070全球定位系統(tǒng)往往在戶外工作得很好，但在建筑內(nèi)工作效果不好。因此，在一個實施例中，在射頻識別標(biāo)簽不可用的戶外環(huán)境，系統(tǒng)100使用全球定位系統(tǒng)；在全球定位系統(tǒng)不可用或不可靠的室內(nèi)環(huán)境，系統(tǒng)100使用射頻識別標(biāo)簽。這樣，用戶101使用系統(tǒng)100可以通過第一座建筑的各處，離開該座建筑，走向第二座建筑，并通過第二座建筑的各處。系統(tǒng)100在用戶路程的不同部分期間使用不同的導(dǎo)航系統(tǒng)。
071在一個實施例中，建筑在入口處附近設(shè)有向系統(tǒng)102提供關(guān)于建筑布局圖導(dǎo)航信息的數(shù)據(jù)端口。當(dāng)用戶101進入此建筑，系統(tǒng)102從數(shù)據(jù)端口獲取建筑布局圖信息，從而使用戶能夠通過此建筑的各處地方。在一個實施例中，數(shù)據(jù)端口提供的布局圖信息包括動態(tài)信息，比如建筑區(qū)域、因為清潔而被關(guān)閉的休息室等等。
072在一個實施例中，全球定位系統(tǒng)302工作在待機模式，并且定期激活或被指示激活。全球定位系統(tǒng)可以被計算機系統(tǒng)103，和/或用戶101或通信模塊指示激活。當(dāng)全球定位系統(tǒng)被激活時，它獲得用戶101的定位信息(如果全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號可用)，并更新IMU。在一個實施例中，也為計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102配備全球定位系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)使用來自其全球定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)向通信模塊102中的全球定位系統(tǒng)302發(fā)送位置和/或同步數(shù)據(jù)，使得全球定位系統(tǒng)302更迅速地?zé)釂?，更快地獲取定位點，從而使用更少的功率。
073在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元118被放置在房屋或建筑周圍，用來確定用戶101的運動和位置。在一個實施例中，為了節(jié)約通信模塊102中的功率，定位系統(tǒng)單元118向通信模塊102中的一個或更多個傳感器發(fā)送紅外光、聲波和/或電磁波。在一個實施例中，為了節(jié)約定位系統(tǒng)單元118中的功率，通信模塊102向定位系統(tǒng)單元118發(fā)送紅外光、聲波和/或電磁波。
074例如，放置在門口附近或走廊中(例如，參見圖10)的定位系統(tǒng)單元118可被用來確定用戶101什么時候從一間房間移動至另一間房間。即使不能對用戶進行房間內(nèi)的精確定位(比如，由于盲點)，但放置成感知用戶穿過門口的運動的定位系統(tǒng)單元118使系統(tǒng)100通過監(jiān)視用戶從一個房間移動至另一個房間知道用戶在哪個房間。
075在一個實施例中，每個定位發(fā)送器(或者在通信模塊102中，或者在定位系統(tǒng)單元118中)發(fā)送編碼的脈沖模式使發(fā)送器能夠被識別。在一個實施例中，為了節(jié)約功率，定位接收器(或者在通信模塊102中，或者在定位系統(tǒng)單元118中)在接收到的脈沖模式變化時就通知計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102。因此，比如，當(dāng)定位接收器進入發(fā)送第一個編碼的第一定位發(fā)送器的工作范圍時，定位接收器向計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102發(fā)送“定位傳感器消息”。在一個實施例中，只要定位接收器繼續(xù)接收到來自同一個定位發(fā)送器的脈沖模式，定位接收器就不再發(fā)送定位傳感器消息。在一個替代實施例中，只要定位接收器繼續(xù)接收到來自同一個定位發(fā)送器的脈沖模式，定位接收器就向計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102定期發(fā)送定位傳感器消息。當(dāng)脈沖模式停止時，定位接收器發(fā)送“定位傳感器丟失”消息。
076房屋內(nèi)和/房屋外的運動探測器一般都與家庭安防系統(tǒng)一同配備。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元118被配置為運動探測器，并且通信模塊102中的IR系統(tǒng)301(比如，發(fā)送器和/或接收器)與這些IR運動探測器通信，以避免在運動探測器探測用戶運動時要不然發(fā)生假報警。在一個實施例中，通信模塊發(fā)送IR信號，運動探測器識別此信號來自通信模塊102，因此，運動探測器知道其感知的運動是由于用戶而不是侵入者引起的。在一個實施例中，當(dāng)通信模塊102探測到來自運動探測器的IR發(fā)送，通信模塊就發(fā)送一個運動探測器識別的響應(yīng)IR信號。在一個實施例中，系統(tǒng)100使用的IR跟蹤系統(tǒng)也用作家庭安防系統(tǒng)的一部分，用來跟蹤用戶的運動和房屋內(nèi)不是由用戶引起的其它運動。聲音運動探測器和/或微波運動探測器可以與通信模塊102一起使用，使用方式與IR運動探測器類似。
077與甚高頻(VHF)基于無線電的系統(tǒng)(比如，全球定位系統(tǒng)或甚高頻無線電定位系統(tǒng)等等)不一樣，IR系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)和/或毫米波系統(tǒng)，以及一些微波系統(tǒng)都不能很有效地穿透墻壁。因此，IR系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，和/或微波/毫米波系統(tǒng)可被用于系統(tǒng)100中，以在沒有房屋或建筑布局圖的情況下對用戶101進行定位。工作在能夠穿透墻壁的頻率的無線電系統(tǒng)可以與房屋的布局圖一起使用。
078在一個實施例中，IR系統(tǒng)被聲波系統(tǒng)或超聲波系統(tǒng)代替或增強。在一個實施例中，聲波系統(tǒng)或超聲波系統(tǒng)的運行類似于IR系統(tǒng)的運行，只是使用的是聲波而不是紅外波。
079在一個實施例中，聲波系統(tǒng)或超聲波系統(tǒng)包括與射頻系統(tǒng)類似的測距功能。在一個實施例中，測距功能使用雙頻率相位比較系統(tǒng)測量從聲音發(fā)送器到聲音接收器之間的距離。
080在一個實施例中，可以使用IR系統(tǒng)301向攝像機106發(fā)送IR信號。
081在一個實施例中，系統(tǒng)100定期對用戶進行定位(比如，與通信模塊102通信)，并且如果無法找到用戶(比如，系統(tǒng)100不能與通信模塊102取得聯(lián)系)，系統(tǒng)100會向看管人和/或用戶101報警。在一個實施例中，系統(tǒng)100對用戶進行定位，而且如果用戶逃離某區(qū)域，或處于危險區(qū)域(比如，在水池、懸崖旁邊等等)，系統(tǒng)100會向看管人和/或用戶101報警。
082在一個實施例中，可以使用系統(tǒng)100與用戶通信。系統(tǒng)100接收關(guān)于用戶的運動、行動和環(huán)境的反饋，從而學(xué)習(xí)用戶行為和詞匯的各個方面。在一個實施例中，配置系統(tǒng)100識別用戶發(fā)出的聲音(如命令)，通信模塊102中麥克風(fēng)發(fā)出的聲音，以及通信模塊102和處理器130中的信號處理能力。這個用戶“語音識別”系統(tǒng)以聲音特征為基礎(chǔ)來識別，比如，基于共振峰結(jié)構(gòu)，音質(zhì)，音量，頻譜分析等等。計算機識別出用戶語音隱含的消息時，則系統(tǒng)130可以相應(yīng)地響應(yīng)，或者通過向看管人和/或用戶101提供消息來響應(yīng)，或者通過在用戶環(huán)境中采取行動來響應(yīng)。因此，例如，用戶101可以向系統(tǒng)100詢問室外溫度，設(shè)置房屋的自動調(diào)溫器，開燈和關(guān)燈等等。在一個實施例中，系統(tǒng)130配備了用于聯(lián)系看管人的通信接入(比如，因特網(wǎng)接入，蜂窩式移動電話接入，尋呼機接入等等)。在一個替代例子中，如果用戶發(fā)出聲音表示需要幫助，則系統(tǒng)130可以聯(lián)系看管人或緊急服務(wù)。
083在一個實施例中，系統(tǒng)100識別用戶101的說話，因此如果陌生人或未知人員進入?yún)^(qū)域并發(fā)出聲音，系統(tǒng)100就能夠識別陌生人或未知人員在區(qū)域內(nèi)并采取適當(dāng)行動(比如，通知看管人，緊急服務(wù)，安全服務(wù)等等)。
084在一個實施例中，系統(tǒng)100使用傳感器129監(jiān)測周圍環(huán)境條件，比如室內(nèi)溫度、戶外溫度、雨、濕度、降水、日光等等，并使用這些信息照料用戶的健康。使用日光傳感器和/或可以從計算機103獲得的和/或用于用戶101的時刻，系統(tǒng)100可被用于幫助用戶101了解外面是白天還是黑夜，早上還是晚上，下雨，陰天等等。
085圖6是用于控制系統(tǒng)100以及從系統(tǒng)100接收信息的遙控器112的框圖。遙控器112包括一個麥克風(fēng)604，一個喇叭606，一個鍵盤(或小鍵盤)612，一個顯示器613，以及第一射頻收發(fā)器602，所有這些都配備給處理器601。
086遙控器112使用射頻收發(fā)器602與計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102通信，以接收狀態(tài)信息和向系統(tǒng)100發(fā)送指令?？垂苋耸褂眠b控器112可以檢查用戶101的位置、健康和狀態(tài)?？垂苋撕?或用戶101還可以使用遙控器112向系統(tǒng)100和用戶101發(fā)送指令。比如，看管人使用麥克風(fēng)604可以和用戶101講話。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102向顯示器613發(fā)送顯示信息，顯示用戶101的位置。如果無法確定用戶的位置，系統(tǒng)100可以發(fā)送“用戶沒有找到”的消息，并嘗試使用網(wǎng)絡(luò)連接108、調(diào)制解調(diào)器130、和/或遙控器112聯(lián)系看管人和/或用戶101。如果系統(tǒng)100確定用戶已經(jīng)逃離，系統(tǒng)100就發(fā)送“用戶丟失”消息，并嘗試使用網(wǎng)絡(luò)連接108、調(diào)制解調(diào)器130、和/或遙控器112聯(lián)系看管人和/或用戶101。
087系統(tǒng)100的每個無線單元都包括一個用于與基礎(chǔ)單元104(或中繼器113)通信的無線通信收發(fā)器302。因此，下面的討論一般都以通信模塊102作為示例，并不作為限制。類似地，下面的討論一般以基礎(chǔ)單元104作為示例，并不作為限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員同樣知道，中繼器113有利于增大通信模塊102的工作范圍，但在所有配置中并不是必需的。
088當(dāng)通信模塊102探測到需要報告的情況時，通信模塊102與中繼器單元113通信，并提供關(guān)于發(fā)生事件的數(shù)據(jù)。中繼器單元113將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到基礎(chǔ)單元104，基礎(chǔ)單元104將信息轉(zhuǎn)送給計算機103和/或用戶101。計算機103和/或用戶101評估數(shù)據(jù)，并采取適當(dāng)?shù)男袆?。如果計算機103和/或用戶101確定是緊急情況，那么計算機103和/或用戶101通過電話通信、因特網(wǎng)、遙控器112、監(jiān)視器108、計算機監(jiān)視器等等聯(lián)系看管人。如果計算機103和/或用戶101確定情況應(yīng)當(dāng)報告，但不是緊急情況，那么計算機103和/或用戶101先將數(shù)據(jù)記入日志，在以后當(dāng)看管人和/或用戶101請求來自計算機103和/或給用戶101的狀態(tài)報告時才向看管人和/或用戶101報告。
089在一個實施例中，通信模塊102有內(nèi)部電源(比如，電池、太陽能電池、燃料電池等等)。為了節(jié)約功率，通信模塊102通常被置于低功率模式。在一個實施例中，使用要求功率相對小的傳感器，而通信模塊102在低功率模式下定期讀取傳感器讀數(shù)，并對讀數(shù)進行評估，從而確定是否存在需要將數(shù)據(jù)發(fā)給中心計算機103和/或用戶101的情況(在后文中稱作異常情況)。在一個實施例中，使用功率相對高的傳感器，而在低功率模式下通信模塊102周期性地讀取和評估傳感器讀數(shù)。這種傳感器讀數(shù)包括，例如來源于麥克風(fēng)304的聲音樣本，來自位置傳感器301、302、303和/或304、射頻識別標(biāo)簽170的位置讀數(shù)，等等。如果探測到異常情況，通信模塊102就“醒來”，并通過中繼器113與基礎(chǔ)單元104開始通信。在設(shè)定的間隔，通信模塊102也“醒來”，并向基礎(chǔ)單元104發(fā)送狀態(tài)信息(比如，功率級、自檢信息等等)，并監(jiān)聽一段時間指令。在一個實施例中，通信模塊102還包括干預(yù)探測器。當(dāng)探測到通信模塊102被干預(yù)時(比如，有人移走了通信模塊102或用戶不知何故失去了通信模塊102等等)，通信模塊102向基礎(chǔ)單元104報告這些干預(yù)。
090在一個實施例中，通信模塊102提供雙向通信，并被配置為接收來自基礎(chǔ)單元104的數(shù)據(jù)和/或指令。因此，比如，基礎(chǔ)單元104可以指示通信模塊102執(zhí)行附加的測量、轉(zhuǎn)為待機模式、醒來、報告電池狀態(tài)、改變醒來間隔、執(zhí)行自檢和報告結(jié)果等等。在一個實施例中，通信模塊102定期報告其總體健康和狀態(tài)(比如，自檢結(jié)果、電池健康情況等等)。
091在一個實施例中，當(dāng)來自麥克風(fēng)304的音頻數(shù)據(jù)超出量閾值和/或其它傳感器表明音頻數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被數(shù)字化并存儲時，通信模塊102采樣、數(shù)字化并存儲這些數(shù)據(jù)。比如，當(dāng)發(fā)送聲音命令時，用戶101可以按下小鍵盤333上的一個按鈕，表明正在下達一個聲音命令。用戶101還可以使用小鍵盤333向通信模塊101輸入命令。
092在一個實施例中，通信模塊102提供了兩種醒來模式。第一種醒來模式用于讀取傳感器測量值(如果認(rèn)為必要，還要報告這些測量值)，第二種醒來模式用于監(jiān)聽來自于中心計算機103和/或發(fā)給用戶101的指令。這兩種醒來模式或它們的組合，可以在不同的間隔出現(xiàn)。
093在一個實施例中，通信模塊102使用擴頻技術(shù)與中繼器單元113通信。在一個實施例中，通信模塊102使用碼分多址(CDMA)技術(shù)。在一個實施例中，通信模塊102使用跳頻擴頻。在一個實施例中，通信模塊102擁有一個地址碼或識別(ID)碼，該碼將通信模塊102和系統(tǒng)100的其它射頻單元區(qū)分。通信模塊102將它的識別碼附在發(fā)出的通信包中，這樣中繼器113就可識別出來自通信模塊102的發(fā)送。中繼器113將通信模塊102的識別碼附在發(fā)送給通信模塊102的數(shù)據(jù)和/或指令上。在一個實施例中，通信模塊102忽略地址是其它射頻單元的數(shù)據(jù)和/或指令。
094在一個實施例中，通信模塊102包括重置功能。在一個實施例中，重置功能由通信模塊102上的重置開關(guān)激活。在一個實施例中，當(dāng)向通信模塊102加電時重置功能被激活。在一個實施例中，當(dāng)通信模塊102通過有線連接與計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102連接用于編程時，重置功能被激活。在一個實施例中，重置功能在指定的時間間隔內(nèi)是活動的。在重置間隔期間，收發(fā)器302處于接收狀態(tài)，可接收來自計算機103和/或發(fā)給用戶101的識別碼。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101無線傳送想要的識別碼。在一個實施例中，識別碼通過將通信模塊102連接至計算機被設(shè)定，此連接通過電連接器建立，比如，USB連接、火線連接等等。在一個實施例中，通過用于連接到電源303的連接器發(fā)送已調(diào)制的控制信號(電源線載波信號)，提供到通信模塊102的電連接。在一個實施例中，外部編程器提供了電力和控制信號。
095在一個實施例中，通信模塊102與中繼器113在900MHz頻帶上通信。這個頻帶提供良好的發(fā)送，穿透墻壁以及其它在建筑結(jié)構(gòu)中和附近通常會發(fā)現(xiàn)的障礙物。在一個實施例中，通信模塊102與中繼器113在高于和/或低于900MHz頻帶的頻帶上通信。在一個實施例中，通信模塊102、中繼器113和/或基礎(chǔ)單元104在無線電頻率信道發(fā)送之前或在開始發(fā)送之前監(jiān)聽此無線電頻率信道。如果該信道正在使用中(如被其它裝置占用，如另一個中繼器、無繩電話等等)，那么傳感器、中繼器和/或基礎(chǔ)單元改變到另外的無線電頻率信道。在一個實施例中，通信模塊102、中繼器和/或基礎(chǔ)單元通過監(jiān)聽無線電頻率信道的干擾，并用算法選擇下一個避免干擾的用于發(fā)送的無線電頻率信道來協(xié)調(diào)跳頻。因此，比如，在一個實施例中，如果通信模塊102感知到危險情況(比如，用戶101被哽住或因疼痛而哭泣)，并進入連續(xù)發(fā)送模式，通信模塊102會在發(fā)送前測試(如監(jiān)聽)信道，以避免被阻塞、在使用或堵塞的信道。在一個實施例中，通信模塊102連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到來自基礎(chǔ)單元104的確認(rèn)消息已經(jīng)收到。在一個實施例中，通信模塊發(fā)送具有正常優(yōu)先級(如狀態(tài)信息)的數(shù)據(jù)，且不期待確認(rèn)，并且通信模塊發(fā)送優(yōu)選級提高的數(shù)據(jù)直到接收確認(rèn)。
096配置中繼器單元113轉(zhuǎn)播通信模塊102和基礎(chǔ)單元104之間的通信流量。中繼器單元113一般在有幾個其它中繼器單元的環(huán)境中工作。在一個實施例中，中繼器113有內(nèi)部電源(比如，電池、太陽能電池、燃料電池等等)。在一個實施例中，家庭電力配備中繼器113。在一個實施例中，當(dāng)中繼器單元113不發(fā)送或不期待發(fā)送時，它進入低功率模式。在一個實施例中，中繼器113使用擴頻技術(shù)與基礎(chǔ)單元104和通信模塊102通信。在一個實施例中，中繼器113使用跳頻擴頻與基礎(chǔ)單元104和通信模塊102通信。在一個實施例中，中繼器單元113有地址或識別(ID)碼，且中繼器單元113將其地址附在起源于中繼器(即不是轉(zhuǎn)發(fā)的包)的輸出通信包上。
097在一個實施例中，基礎(chǔ)單元104通過發(fā)送地址為通信模塊單元102的通信包與通信模塊102通信。中繼器113接收地址為通信模塊單元102的通信包。中繼器113向通信模塊102發(fā)送地址為通信模塊102的通信包。在一個實施例中，通信模塊單元102、中繼器單元113和基礎(chǔ)單元104使用跳頻擴頻(FHSS)，也稱作信道跳頻，進行通信。
098跳頻無線系統(tǒng)提供了避免其它干擾信號和沖突的優(yōu)勢。另外，在同一頻率不連續(xù)發(fā)送的系統(tǒng)有調(diào)節(jié)優(yōu)勢。信道跳頻發(fā)送器連續(xù)發(fā)送一段時間后，或遭遇到干擾時會改變頻率。這些系統(tǒng)可能有更高的發(fā)送功率，且對帶內(nèi)毛刺(spur)的限制也比較寬松。FCC規(guī)定限制發(fā)送器必須改變頻率前在一個信道的發(fā)送時間為1200毫秒(根據(jù)信道帶寬，平均時間段為10-20秒)。改變信道以重新開始發(fā)送是有最小的頻率階躍。
099在一個實施例中，通信模塊單元102，中繼器單元110和基礎(chǔ)單元104使用跳頻擴頻通信，其中通信模塊單元102，中繼器單元110和基礎(chǔ)單元104的跳頻不同步，這樣通信模塊102和中繼器單元113在任何指定時刻都處于不同的信道。在這種系統(tǒng)中，基礎(chǔ)單元104使用跳頻與通信模塊102通信，基礎(chǔ)單元104使用的跳頻與中繼器單元113而不是通信模塊單元102同步。中繼器單元113則使用跳頻向通信模塊單元轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，中繼器單元113使用的跳頻與通信模塊單元102同步。這樣的系統(tǒng)在很大程度上避免了基礎(chǔ)單元104和中繼器單元110發(fā)送之間的沖突。
100在一個實施例中，射頻單元102、114-122使用跳頻擴頻，而且不同步。因此在任何指定時刻，單元102、114-122中的任意兩個或更多個不可能在同一頻率上發(fā)送。這樣，在很大程度上避免了沖突。在一個實施例中，系統(tǒng)100不探測但容忍沖突。如果沖突的確發(fā)生了，因沖突引起的數(shù)據(jù)丟失會在下一次通信模塊單元傳送通信模塊數(shù)據(jù)時被有效重新傳送。當(dāng)單元102、114-122和中繼器單元113工作在異步模式，那么第二次沖突極不可能發(fā)生，因為導(dǎo)致沖突的單元已經(jīng)跳至不同的信道。在一個實施例中，單元102、114-122，中繼器單元113和基礎(chǔ)單元104使用相同的跳躍速率。在一個實施例中，單元102、114-122，中繼器單元113，和基礎(chǔ)單元104使用相同的偽隨機算法控制信道跳頻，但使用不同的開始速度。在一個實施例中，跳躍算法的開始速度從單元102、114-122，中繼器單元113或基礎(chǔ)單元104的識別碼計算獲得。
101在一個替代實施例中，基礎(chǔ)單元104通過發(fā)送地址為中繼器單元113的通信包與通信模塊102通信，其中發(fā)送給中繼器單元113的包包括通信模塊單元102的地址。中繼器單元113從包中提取出通信模塊102的地址，創(chuàng)建并發(fā)送地址為通信模塊單元102的包。
102在一個實施例中，配置中繼器單元113提供通信模塊102與基礎(chǔ)單元104之間的雙向通信。在一個實施例中，配置中繼器113接收來自基礎(chǔ)單元104的指令。因此，比如，基礎(chǔ)單元104可以指示中繼器向通信模塊102發(fā)送指令；進入待機模式；“醒來”；報告電源狀態(tài)；改變醒來間隔；執(zhí)行自檢和報告結(jié)果等等。
103配置基礎(chǔ)單元104直接或通過中繼器113從很多射頻單元接收測量的通信模塊數(shù)據(jù)?；A(chǔ)單元104還向中繼器單元113和/或通信模塊單元102發(fā)送指令。當(dāng)基礎(chǔ)單元104接收到來自通信模塊102的表明可能有緊急情況(比如，用戶身體不適)的數(shù)據(jù)時，計算機103和/或用戶101會嘗試通知看管人和/或用戶101。
104在一個實施例中，計算機104維護著關(guān)于射頻單元102、114-112和中繼器單元113的健康狀況、電源狀態(tài)(比如，電池充電)和當(dāng)前工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101通過向每一個單元102、114-122發(fā)送指令進行自檢并報告結(jié)果，從而自動地執(zhí)行日常維護。計算機103和/或用戶101收集和記錄這些診斷結(jié)果。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101向每個射頻單元102、114-122發(fā)送指令，告訴單元在“醒來”間隔之間等待多長時間。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101基于射頻單元的健康狀況、電源狀態(tài)、位置，使用情況等等為不同射頻單元安排不同的醒來間隔。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101基于通信模塊單元收集的數(shù)據(jù)的類型和緊急程度(比如，通信模塊102比水單元120有更高的優(yōu)先級，被檢查的頻率應(yīng)該相對高一些)為不同的通信模塊單元安排不同的喚醒間隔。在一個實施例中，基礎(chǔ)單元104向中繼器113發(fā)送指令，以將通信模塊信息路由繞過故障的中繼器113。
105在一個實施例中，計算機103和/或用戶101生成顯示信息，告訴看管人和/或用戶101哪個射頻單元需要修理或維護。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101根據(jù)每個通信模塊的ID維護顯示每個用戶101的狀態(tài)和/或位置的列表。在一個實施例中，通信模塊102的ID是從嵌入用戶101的射頻識別芯片獲得的。在一個實施例中，通信模塊102的ID被計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102編程寫入通信模塊。在一個實施例中，通信模塊102的ID在工廠被編程寫入通信模塊，這樣每個通信模塊擁有一個唯一的ID。
106在一個實施例中，通信模塊102和/或中繼器單元113測量接收到的無線信號的信號強度(比如，通信模塊102測量從中繼器單元113接收的信號的信號強度，中繼器單元113測量從通信模塊102和/或基礎(chǔ)單元104接收的信號的信號強度)。通信模塊單元102和/或中繼器單元113向計算機103和/或用戶101報告這些信號強度測量結(jié)果。計算機103和/或用戶101評估信號強度測量結(jié)果確定系統(tǒng)100的射頻單元的健康狀況和健壯性。在一個實施例中，計算機103和/或用戶101使用信號強度信息重新路由發(fā)送系統(tǒng)100中的無線通信流量。這樣，如果中繼器單元113脫機或與通信模塊單元102通信有困難，計算機103和/或用戶101可以向不同的中繼器單元發(fā)送指令。
107圖8是中繼器單元113的框圖。在中繼器單元113中，控制器803配備了第一收發(fā)器802和第二收發(fā)器804。控制器803一般為收發(fā)器802，804提供電力、數(shù)據(jù)和控制信息。控制器803配備了電源806。
108當(dāng)向基礎(chǔ)單元104轉(zhuǎn)播通信模塊數(shù)據(jù)時，控制器803從第一收發(fā)器802接收數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)提供給第二收發(fā)器804。當(dāng)將來自基礎(chǔ)單元104的指令轉(zhuǎn)播給通信模塊單元時，控制器803從第二收發(fā)器804接收數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)提供給第一收發(fā)器802。在一個實施例中，控制器803通過在其不期待數(shù)據(jù)期間將收發(fā)器802、804置于低功率狀態(tài)來節(jié)省功率?？刂破?03還監(jiān)視電源806和向基礎(chǔ)單元104提供狀態(tài)信息，比如，自檢信息和/或關(guān)于電源806的健康狀況的信息。在一個實施例中，控制器803定期向基礎(chǔ)單元104發(fā)送狀態(tài)信息。在一個實施例中，控制器803在基礎(chǔ)單元104請求時，向基礎(chǔ)單元104發(fā)送狀態(tài)信息。在一個實施例中，當(dāng)探測到故障情況(比如，電池電量不足，電源故障等等)時，控制器803向基礎(chǔ)單元104發(fā)送狀態(tài)信息。
109圖9是基礎(chǔ)單元104的框圖。在基礎(chǔ)單元104中，控制器903配備了收發(fā)器902和計算機接口904?？刂破?03一般為收發(fā)器902和接口提供數(shù)據(jù)和控制信息。接口904被提供給監(jiān)視計算機103上的端口和/或用戶101。接口904可以是標(biāo)準(zhǔn)的計算機數(shù)據(jù)接口，比如，以太網(wǎng)、無線以太網(wǎng)、火線端口、通用串行總線(USB)端口、藍牙等等。
110在一個實施例中，看管人和/或用戶從計算機103提供的列表中選擇用戶101的年齡和經(jīng)驗水平。計算機103和/或用戶101基于用戶的經(jīng)驗調(diào)整指導(dǎo)環(huán)境。
111在一個實施例中，遠程指導(dǎo)者可以使用因特網(wǎng)或電話調(diào)制解調(diào)器連接計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102，并遠程訓(xùn)練用戶或提供其它與用戶的交互。
112圖10是一座房子部分平面圖的建筑類型圖，顯示了感知用戶在房子附近運動的定位傳感器的布局示例。在圖10中，相對短程的傳感器被放置在門口或主要的過道(比如，大廳、樓梯等等)，以跟蹤在房子各處用戶的一般運動。定位系統(tǒng)單元1020-1423被放置在門口或靠近門口，定位系統(tǒng)單元1024被放置在樓梯。
113在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元1020-1424或者1010-1412是(或包括)與通信模塊102中的紅外系統(tǒng)301通信的紅外傳感器，從而為跟蹤用戶的運動提供相對短程的相對視距通信。當(dāng)用戶經(jīng)過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412，傳感器與通信模塊102通信，表明用戶通過，而且此信息或者通過通信模塊102，或者通過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412被發(fā)送回計算機103和/或用戶101。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412還作為家庭安防系統(tǒng)的行動探測器工作。
114在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412是(或包括)與通信模塊102中的聲音系統(tǒng)通信的聲音傳感器，從而為跟蹤用戶的運動提供相對短程的相對視距通信。當(dāng)用戶經(jīng)過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412時，傳感器與通信模塊102通信，表明用戶通過，而且此信息或者通過通信模塊102，或者通過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412被發(fā)送回計算機103和/或用戶101。在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412還作為家庭安防系統(tǒng)的行動探測器工作。
115在一個實施例中，定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412是(或包括)與通信模塊102中射頻系統(tǒng)304通信的相對低功率的微波發(fā)送器或接收器，為跟蹤用戶的運動提供相對短程的相對視距通信。當(dāng)用戶經(jīng)過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412，傳感器與通信模塊102通信，表明用戶通過，而且將此信息或者通過通信模塊102，或者通過定位系統(tǒng)單元1020-1424或1010-1412發(fā)送回計算機103和/或用戶101。
116在一個實施例中，地毯提供規(guī)定網(wǎng)格上的射頻識別標(biāo)簽1050，這樣鋪設(shè)地毯在該區(qū)域就建立了射頻識別標(biāo)簽的網(wǎng)格。在一個實施例中，射頻識別標(biāo)簽1050和地毯襯墊物一同被提供。
117在一個實施例中，計算機系統(tǒng)103和/或通信模塊102被提供房間的布局圖，并顯示相對布局圖的用戶位置。
118在一個實施例中，系統(tǒng)100的一個或更多個無線電頻率方面使用800MHz和1100MHz之間的頻帶進行一般通信。在一個實施例中，系統(tǒng)100的一個或更多個無線電頻率方面使用800MHz以下的頻率進行緊急或遠程通信。在一個實施例中，通信模塊102中的收發(fā)器的頻率容量是可以調(diào)整的，而且基礎(chǔ)單元104和通信模塊102有選擇地被配置成在仍然提供足夠的通信可靠性的同時，使用節(jié)省功率的通信頻率。在一個實施例中，系統(tǒng)100的一個或更多個無線電頻率方面使用高于1100MHz的頻率進行相對短程通信(比如，在一個房間內(nèi)的通信)。在一個實施例中，基礎(chǔ)單元104和/或一個或更多個中繼器113包括尋向天線，用于確定從通信模塊102接收的輻射的方向。在一個實施例中，基礎(chǔ)單元104和/或一個或更多個中繼器113包括自適應(yīng)天線，用于增加在通信模塊102方向的天線增益。在一個實施例中，基礎(chǔ)單元104和/或一個或更多個中繼器113包括用于消除干擾噪聲的自適應(yīng)天線。
119在一個實施例中，通信模塊102包括無線電頻率、聲音和紅外通信能力。在一個實施例中，系統(tǒng)100與通信模塊102根據(jù)情況使用無線電頻率、聲音或紅外通信，比如，使用聲音、紅外或相對較高頻率的無線電頻率進行相對短程通信，使用相對較低頻率的無線電頻率進行相對遠程通信。
120雖然上面描述了多種實施例，但其它實施例在本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的技能范圍之內(nèi)。因此，雖然是根據(jù)盲人用戶進行描述的，但這樣的描述是為了方便，而不作為限制。此發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)航系統(tǒng)包含射頻識別讀取器模塊；和配置為使用無線雙向握手通信與所述射頻識別讀取器模塊進行通信的通信模塊，所述通信模塊被配置成使用來自所述射頻識別讀取器模塊讀取的多個射頻識別標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，并計算所述射頻識別讀取器模塊位于所述多個所述射頻識別標(biāo)簽中的位置，所述通信模塊被配置成向用戶傳送所述位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含聲音輸入裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含聲音輸出裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含振動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含鍵盤輸入裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含紅外接收器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含紅外發(fā)送器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含全球定位系統(tǒng)接收器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含慣性運動單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含兩軸慣性運動單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含三軸慣性運動單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊單元還包含加速計。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含射頻定位系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述通信模塊還包含射頻識別標(biāo)簽讀取器。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)還包含射頻識別標(biāo)簽，該射頻識別標(biāo)簽被配置成提供對所述用戶的所述位置的描述。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含攝像機。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包含面部識別系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)還包含視頻監(jiān)視器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含一個或更多個中繼器。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含一個或更多個部署在一個區(qū)域周圍的定位系統(tǒng)單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述定位系統(tǒng)單元中的一個或更多個被配置使用紅外線輻射對所述通信模塊進行定位和跟蹤。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述定位系統(tǒng)單元中的一個或更多個被配置使用聲波對所述通信模塊進行定位和跟蹤。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述定位系統(tǒng)單元中的一個或更多個被配置使用電磁波對所述通信模塊進行定位和跟蹤。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述定位系統(tǒng)單元中的一個或多個還包含用于家庭安防系統(tǒng)的運動探測器。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置包含蜂窩式移動電話。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置包含全球定位系統(tǒng)接收器，所述通信裝置被配置成當(dāng)所述射頻識別標(biāo)簽讀取器處于從一個或更多個位置射頻識別標(biāo)簽讀取位置信息的范圍內(nèi)時，從所述一個或更多個位置射頻識別標(biāo)簽獲取位置信息，且所述通信裝置被配置成當(dāng)可從所述全球定位系統(tǒng)接收器獲得位置信息時，從所述全球定位系統(tǒng)接收器獲取位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為向所述用戶提供沿途點信息。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為向所述用戶提供全球定位系統(tǒng)沿途點信息。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為向所述用戶提供射頻識別位置標(biāo)簽沿途點信息。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為向所述用戶提供射頻識別位置標(biāo)簽沿途點信息。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為從蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)接收沿途點信息。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為使用蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送位置信息。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為在所述用戶進入建筑時接收建筑布局圖信息。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置為接收局部區(qū)域布局圖信息。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置成為選定的區(qū)域存儲人行道布局圖信息。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述人行道布局圖信息包含潛在危險的地點如街道十字路口的位置。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述人行道布局圖信息包含潛在危險的地點如車道的位置。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中所述人行道布局圖信息包含潛在危險的地點如臺階的位置。
39.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信裝置被配置成跟蹤用戶行動，并為用戶計算出一條返回指定起始點的返回路徑。
40.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含第二射頻識別讀取器模塊。
41.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含慣性運動單元，所述通信裝置被配置成使用位置數(shù)據(jù)和來自慣性運動單元的數(shù)據(jù)確定所述用戶面朝哪個方向。
42.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包含電子指南針。
全文摘要
計算機輔助通信和導(dǎo)航系統(tǒng)使用計算機或其它處理器與射頻識別(RFID)標(biāo)簽進行無線通信來幫助盲人。盲人佩帶的通信模塊從一個或更多個射頻識別標(biāo)簽讀取器接收信息，并為盲人提供音頻信息，以及可選的刺激信息。在一個實施例中，步行手杖配備了標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，一個或更多個腳鐲或者一只或更多只鞋配備了標(biāo)簽讀取器。在一個實施例中，提供無線(或有線)耳機，從而為一只或兩只耳朵提供音頻信息。在一個實施例中，音頻信息是通過一個或更多個換能器提供的，換能器通過骨骼耦合聲音。骨骼耦合的運用允許盲人從正常聽力合作的通信模塊聽到聲音信息。腳鐲或鞋配備的標(biāo)簽讀取器與通信模塊通信，從而允許盲人用戶通過跟隨射頻識別標(biāo)簽的“蹤跡”行進。
文檔編號A61F9/08GK101076841SQ200580042461
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者L·凱特斯 申請人:L·凱特斯