[发明专利]一种精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及盲人避障导航技术领域，尤其涉及一种精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法。

背景技术

盲人作为社会上的一个特殊群体，需要社会给予他们更多的关怀和照顾，使他们能够更好地独立生活。据《全国防盲治盲规划（2006～2010年）》提供的数据，我国现有盲人约500万，低视力人口约710万。面对如此之大的盲人群体，复杂多变的交通情况，各种导航方法应运而生。目前主要的导航方法应用于盲人拐杖是通过拐杖上的超声波检测模块发送超声波信号，当超声波检测模块接收到返回超声波信号时判断盲人正前方一定距离内存在障碍物，然后通过声音信号将障碍物信息反馈给盲人。由此可见目前的导航方法只能检测盲人正前方的障碍物，而对于盲人左前方或者右前方的障碍物却无法检测；此外，目前的检测方法只能大概检测障碍物的距离，而不能检测障碍物的方向，而且单纯的通过声音信号进行反馈容易受到周围环境噪声的影响。

发明内容

本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法，具体有以下技术方案实现：

所述精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法，用于盲人拐杖，所述方法包括：

在拐杖上设置可随拐杖转动的信号采集装置，用于输出采集信号；

在拐杖上设置电机振动装置以及语音提示装置，用于向拐杖使用者发送存在障碍物的提示信息与拐杖姿态信息；

在所述信号采集装置与电机振动装置以及语音提示装置间设置数据处理电路，用于接受所述采集信号，将所述采集信号经过数据处理电路中设定的步骤进行处理得到障碍物相对于拐杖的方向以及距离参数，并根据所述参数形成对应的控制信号，再将所述控制信号对应地传输至所述电机振动装置以及语音提示装置。

所述精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法进一步设计在于，所述信号采集模块采用两超声波传感器，所述两超声波传感器分别设置于拐杖的同一高度位置的两侧。

所述精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法进一步设计在于，所述两个超声波传感器通过一个支架与拐杖连接，所述支架设有若干个用于卡接超声波传感器的卡槽。

所述精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法进一步设计在于，所述数据处理电路中设定的步骤包括：

1）对拐杖姿态进行校验，若校验通过向使用者发送拐杖准备工作的姿态信息，

并转至步骤2）；若校验不通过则向使用者发送拐杖姿态异常信息；

2）对障碍物距离进行初步判断，通过信号采集装置测取障碍物分别与第一超声波传感器以及第二超声波传感器间的距离S₁、S₂，并设定一阈值T，若S₁≥T或S₂≥T时，则数据处理电路处于等待状态；若S₁＜T且S₂＜T时，转至步骤3），其中S₁、S₂、T的单位设定为米，T不小于10；

3）对障碍物进行精确定位，以S₁、S₂以及两超声波传感器的间距d所对应的线段围成一三角形，通过三角形中线定理计算所述间距d所对应的线段的中点O距障碍物的间距z，通过余弦定理计算所述中点O与障碍物的连线与所述线段相对于中点设定一侧的夹角α，以及根据z、α不同的取值控制电机振动装置以及语音提示装置在设定的工作模式下工作，所述每个工作模式分别对应一种控制信号，其中z、d的单位设定为米，α的角度设定为度。

所述精确反馈障碍物距离和方向的盲人避障导航方法进一步设计在于，所述步骤1）中对拐杖姿态状态进行校验，当数据处理电路检测到信号采集装置输出的采集信号后，若S₁+d＞S₂且S₁+S₂＞d且S₂+d＞S₁且|S₁-S₂|＜d且|S₁-d|＜S₂且|S₂-d|＜S₁，则数据处理电路向电机振动装置以及语音提示装置输出对应的第一控制信号，提示使用者需要调整拐杖的姿态；否则，所述数据处理电路向电机振动装置以及语音提示装置输出对应的第二控制信号，提示使用者拐杖准备开始工作并转至所述步骤2）。