新型智能手杖应用技术探索历程与市场研
究报告
1 创新技术
1.1 功能板块
智能手杖以单片机系统为核心，由导航系统、红外线测障传感器、语音播报系统、健康检测系统、便捷折叠功能区、特殊体感区6 部分组成。
1.2 导航系统
智能手杖采取我国自主产权的北斗卫星导航系统（BDS）已可实现精准定位与导航，并适配生产。在全球范围内为用户提供精准定位、导航和授时服务定位精度可缩小到10m，测速精度可达0.2m/s，授时精度为10ns。空面段、地面段和用户段3 部分构成信息网，用户语音输入目的地名称后，经大数据分析智能匹配出行路线；通过红外传感器感应到安全距离内的人群，并提醒行人注意避让用户群体；此外，还配置有方位检测模块，用于检测行走方向。
智能手杖通过App 平台，将各项功能实况与监护人的手机绑定，确定使用者的具体位置并实时更新数据，及时掌握用户位置与安全情况。
1.3 红外线测障系统
红外测障传感器不间断向外发出调制光线，当遇到障碍物被反射回来时，与红外测距模块连接的A/D 转换器件将模拟信号转变为数字信号，从而引起STM32 单片机I/O 口的电平跳变。这种测障方法受外界干扰程度小，且更加稳定。其成本主要取决于单片机计算系统、红外线测障系统、供电系统以及红绿灯
识别系统。红外传感器在售均价在100 元左右，尺寸较小的可低至60～70 元，高精度红外测距仪售价在100～150 元左右。此外，国家对老年和残障群体用品设补贴，基本保证售价在可接受范围内。红外测障传感器工作原理如图1所示。
图1 红外测障传感器工作原理
1.4 健康监测系统
基于逐步成熟的5G 通信技术，健康监测系统在智能手杖中得到了很好的应用。在使用过程中，通过语音系统输入，经互联网与云端数据库比对，可将筛选完成的信息通过语音模块反馈给用户。手杖内植入体感传感器，可实时监测用户心率、血压、体温等生命体征和运动步数，并在专属App中备份待查。当数据超出正常值时，手杖将自动语音提醒，并向绑定手机发出短信提示。
1.5 红绿灯同步系统
智能识别系统能通过互联网将所在地区的红绿灯信息实时同步，帮助视力障碍群体在出行时判断红绿灯变化，降低危险发生几率，有效应对出行时红绿灯的识别问题，为出行带来了极大的安全保障。
1.6 语音系统
语音系统采用SYN6288 芯片，采用最小的SSOP28L 贴片封装，功耗较低、音色圆润、性价比高。在识别文本、数字和字符串上有高度准确性，语音合成效果显著，在休眠状态下可降低功耗；芯片内有多种提示音效，其各项指标可以满足在室外严酷环境下应用。
若用户需要探测前方障碍物，可直接语音输入，通过检测反馈给红外测障处理器，判断需要探测的方向和距离，完成一次循环后，自行重置程序，等待下次的语音输入。
1.7 便捷功能区
为将便捷功能最大化，手杖设置有折叠功能区，力争实现一杖多用。“不倒翁”式设计能保证手杖在无人握持的状态下也能竖直站立；不同角度的LED 警示灯提示他人及时注意避让，以免发生意外；当手杖发生震动或倾斜超正常范围时，即意味着用户可能摔倒，手杖会自动触发内置报警装置。手杖外层金属壳可滑动组成便捷雨伞或折叠凳子，此外手杖还设有防滑、指南针、手电筒和收音机等装置，以满足用户的不同需求。智能手杖功能与结构图解如图2所示。
图2 智能手杖功能与结构图解
2 市场研究报告
2.1 应用背景
（1）用户需求：截至2018年底，我国拥有60 周岁及以上的人口达24949 万人，占总人口的17.9%。其中，65周岁及以上人口16658 万人，占据总人口的11.9%；2019年，我国中、重度视力障碍和失明的整体患病率分别为：3.23%（4592 万）、0.33%（467 万）和0.61%（869 万）。
（2）社会环境：现阶段我国社会生产力分布不均，大多数地区还没有足够的资金和能力承办社会福利事业。随着老龄人口的日益增多，养亲和敬老已经转变为社会普遍问题；同时，社会上还拥有数量庞大的视力障碍群体，解决社会特殊群体的服务问题将日益严峻。
（3）国家宏观支持：经济管理部门将利用市场机制，制定一些优惠，扶持福利性服务行业，积极发展和丰富社会服务行业，鼓励和引导特殊群体服务产业的市场发展，坚持扩大内需，降低发展成本。
2.2 市场调研与数据分析
（1）目前市场的在售手杖无法有效解决用户跌倒的问题。在受访者中，37.09%的用户表示有跌倒经历，且11.29%的受访者表示曾用过或者正在使用智能或多功能手杖，其中4.30%的受访者认为使用这类产品不能解决跌倒问题。
（2）用户痛点：在售手杖存在的最突出的问题为无法提供安全保护。在手杖的需求类型调查中，有近40%的受访者认为智能手杖的安全保护性能需要提升，占据最大比例。另外，坚固耐用占19%，价格低廉占13%。
（3）存在的问题：手杖易开裂或者折断；手杖调节装置按键多，连接处不稳定；障碍检测系统智能技术应用较少；屏幕显示按键操作复杂；价格昂贵，性价比不高。
3 结语
新型智能手杖具备实时定位导航功能，同时辅以5G 通信紧急求助、红外测障与夜间警示照明功能，并将缩放雨伞、折叠椅、防震减滑、拾取物品、伸缩自由等功能进行融合，实现多种便捷服务于一体，有效提高安全和便捷性能，为老人和视力障碍群体提供精准服务。