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基于RFID的盲人导航系统设计与实现

作　者: 韩娜
导　师: 黄永平
学　校: 吉林大学
专　业: 软件工程
关键词: 嵌入式Linux系统射频识别盲人导航防冲突算法路况识别
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

现今，盲人的外出主要依靠传统的盲道、手杖等。已经面世的盲人导航系统大多基于超声波识别系统，现有的超声波导盲产品往往只能够判别出前方是否有障碍以及障碍的距离，而这些并不能够给盲人带来实质性的帮助。而GPS全球定位系统进行导航则存在着一个精度的问题，最多只能提供一个大概的地点，而且存在着危险性。因此设计并实现基于RFID射频识别技术的手持式盲人导航系统是非常有意义的工作。本课题完成了以PXA270为主控模块、以RFID为核心技术的手持式盲人导航系统。该系统针对盲人出行不便而研发的一款协助盲人能自行方便到达目的地的综合系统。系统具有基于RFID和Zigbee技术的导航、基于超声波的智能路况探测、盲文输入法、环境数据采集与交互、路况语音提示、手机、无线传输及全球定位等功能于一体。硬件上，在主控模块基础上扩展了语音提示、盲人键盘、Zigbee无线通讯、GSM、GPS等模块。同时该系统还配备集成了RFID射频识别模块和超声波模块的盲人手杖，该手杖通过Zigbee与主控模块通讯。RFID射频识别模块读取盲道上的电子标签并传输给主控模块处理，以语音提示的方式对盲人行走进行全程高精度导航，同时纠正行走错误；超声波模块利用超声波测距原理，对超声波的采样进行分析，完成了对几种常见路况的识别。整个系统包含多个处理器，在主控模块的控制下并行高效的工作。软件系统基于Linux操作系统，采用多线程的编程模式，确保了系统的实时性和可靠性。更为重要的是本课题结合盲人道路的特殊情况，设计了一种有效的移动防冲突算法，用以解决越来越多的RFID使用所带来的读写器之间的冲突问题。整个设计综合应用了嵌入式系统开发、RFID技术以及Zigbee无线通讯等技术，使开发出的手持式盲人导航系统具有技术先进、性能良好、功能完善、通用性强、成本低廉的特点，能够快速应用于盲人残障人群，实用价值较高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11
  1.3 RFID 的优点  11
  1.4 本文研究的内容和安排  11-13
第2章盲人导航系统硬件设计  13-19
  2.1 系统主要功能  13
  2.2 硬件模块的选型  13-14
  2.3 RFID 系统设计  14-16
  2.4 ZigBee 无线通信系统  16-17
    2.4.1 Zigbee 技术  16
    2.4.2 Zigbee 网络节点  16-17
  2.5 超声波与键盘模块  17-18
  2.6 GSM 硬件模块  18
  2.7 GPS 硬件模块  18-19
第3章盲人导航系统设计  19-28
  3.1 Linux 操作系统  19-21
    3.1.1 特点和优势  19
    3.1.2 系统设计思路  19
    3.1.3 系统开发环境  19-21
  3.2 嵌入式 Linux 的移植  21-28
    3.2.1 系统引导程序 bootloader 的实现  21-24
    3.2.2 嵌入式 Linux 内核的移植  24-26
    3.2.3 嵌入式文件系统的移植  26-28
第4章应用软件设计  28-47
  4.1 系统功能  28-31
    4.1.1 参数与指标  28-29
    4.1.2 系统模块  29-31
  4.2 实现原理  31-43
    4.2.1 RFID 的移动防冲突算法  31-37
    4.2.2 系统数据路的实现  37-38
    4.2.3 系统导航路径的制定  38-39
    4.2.4 超声波路况采样  39-40
    4.2.5 盲文输入法的实现  40
    4.2.6 Zigbee 无线传输的实现  40-43
  4.3 软件实现  43-47
    4.3.1 系统软件的主流程图  43-44
    4.3.2 Zigbee 接口查询流程图  44
    4.3.3 键盘接口查询流程图  44-45
    4.3.4 GSM 接口查询流程图  45
    4.3.5 Dijkstra 算法流程图  45-47
第5章盲人导航系统测试  47-52
  5.1 测试目标  47
  5.2 模块测试  47-50
    5.2.1 RFID 读写器和 Zigbee 测试  47-48
    5.2.2 超声波采集数据测试  48
    5.2.3 GSM 测试  48
    5.2.4 GPS 测试  48-49
    5.2.5 sqlite 数据库测试  49-50
    5.2.6 mplayer 解码器测试  50
  5.3 系统集成测试指标  50
  5.4 系统集成测试结果  50-52
第6章工作总结与展望  52-53
参考文献  53-55
致谢  55

基于RFID的盲人导航系统设计与实现

内容摘要

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