專利名稱：基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子導(dǎo)向領(lǐng)域，特別涉及一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法。
背景技術(shù)：
據(jù)國家權(quán)威部門統(tǒng)計，中國是世界上盲人最多的國家，約有500萬，占世界盲人總數(shù)的18%。在他們的日常出行中會有諸多不便。傳統(tǒng)的盲人輔助工具是導(dǎo)盲杖，但是由于導(dǎo)盲杖只能檢測一個一個路面點的信息并且在使用過程中需要盲人使用者注意力高度集中，容易造成使用者疲勞。西班牙的一家研究機構(gòu)利用蝙蝠的超聲波定位原理，生產(chǎn)出一套盲人使用的設(shè)備，該設(shè)備使用者需進行訓(xùn)練，使用舌頭發(fā)出震動，然后通過導(dǎo)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為聲波來進行定位。但是使用較麻煩，所以為了更好的輔助盲人出行，避免傳統(tǒng)導(dǎo)盲杖的弊端，設(shè)計出更加便攜式行走輔助工具，我們進行了電子導(dǎo)行儀的研究。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有發(fā)明存在的不足，本發(fā)明提出了一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法，以達到為普通盲人提供一種便攜實用的電子導(dǎo)行儀的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，此外，在殼體外部還設(shè)置有探測模塊、用于連接探測模塊的半圓形卡口及長方形面板，所述的探測模塊包括四個傳感器和固定支架，所述的四個傳感器包括上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器，所述的四個傳感器成四棱錐型排列，每相鄰兩路傳感器之間成A度角，其中上路傳感器斜向上放置，且其與所對應(yīng)的下路傳感器所構(gòu)成的面與水平面保持垂直；所述的四個傳感器通過焊接固定在成四棱錐型的固定支架上，所述的四棱錐型固定支架的頂端還焊接有中空管，四個傳感器的輸出引線置于所述中空管內(nèi)與殼體內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的長方形面板為可活動板，其一側(cè)設(shè)置有3個半圓形卡口，且其半徑與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口相同，長方形面板上的半圓形卡口與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口拼接后，用于固定中空管；所述的A的取值范圍為25。 30。；利用所述的導(dǎo)行儀上的半圓形卡口及長方形面板，實現(xiàn)對探測模塊的固定，其中，探測模塊的中線與水平面所成的夾角Al可為0°角或15°角或30°角；基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行控制方法，過程如下步驟I :設(shè)置使用者的佩戴高度及探測模塊中線與水平面所成的角度；所述的佩戴高度是指導(dǎo)行儀與地面的距離；探測模塊中線與水平面所呈的角度可為0°或15°或30°角，由使用者根據(jù)需要自行設(shè)置；步驟2:四個傳感器工作，采集行走過程反射回來的電壓信號，并傳送給主控制模塊，主控制模塊利用電壓與距離特性曲線，將電壓信號轉(zhuǎn)換為距離信息；其中，每組電壓信號包括4路信息，分別來自上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器；步驟3 :主控制處理單元利用步驟2的距離信息，計算障礙物的距離及大小，其中，計算障礙物的距離的方法為利用下路傳感器所測得的信息計算障礙物的距離，計算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，其特征在于在殼體外部還設(shè)置有探測模塊和用于連接探測模塊的圓形卡口，所述的探測模塊包括四個傳感器和固定支架，所述的四個傳感器包括上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器，所述的四個傳感器成四棱錐型排列，每相鄰兩路傳感器之間成A度角，其中上路傳感器斜向上放置，且其與所對應(yīng)的下路傳感器所構(gòu)成的面與水平面保持垂直；所述的四個傳感器通過焊接固定在成四棱錐型的固定支架上，所述的四棱錐型固定支架的頂端還焊接有中空管，四個傳感器的輸出引線置于所述中空管內(nèi)與殼體內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊連接；所述的長方形面板為可活動板，其一側(cè)設(shè)置有3個半圓形卡口，且其半徑與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口相同，長方形面板上的半圓形卡口與導(dǎo)行儀上的半圓形卡口拼接后，用于固定中空管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，其特征在于所述的A的取值范圍為25° 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀，其特征在于利用所述的導(dǎo)行儀上的半圓形卡口及長方形面板，實現(xiàn)對探測模塊的固定，其中，探測模塊的中線與水平面所成的夾角Al可為0°角或15°角或30°角。
4.采用權(quán)利要求I所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :設(shè)置使用者的佩戴高度及探測模塊中線與水平面所成的角度； 所述的佩戴高度是指導(dǎo)行儀與地面的距離； 探測模塊中線與水平面所呈的角度可為0°或15°或30°角，由使用者根據(jù)需要自行設(shè)置； 步驟2 :四個傳感器工作，采集行走過程反射回來的電壓信號，并傳送給主控制模塊，主控制模塊利用電壓與距離特性曲線，將電壓信號轉(zhuǎn)換為距離信息；其中，每組電壓信號包括4路信息，分別來自上路傳感器、下路傳感器、左路傳感器和右路傳感器； 步驟3 :主控制處理單元利用步驟2的距離信息，計算障礙物的距離及大??； 步驟4 :將步驟3的計算結(jié)果輸出，如果有障礙物則進行報警提示，并根據(jù)分析將障礙物的方位信息及大小信息進行語音輸出，輔助使用者行走。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于步驟3所述的計算障礙物的距離，方法為利用下路傳感器所測得的信息計算障礙物的距離，計算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀的控制方法，其特征在于步驟3所述的計算障礙物大小，方法為利用上路傳感器和下路傳感器所測得的信息計算障礙物的高度，利用左路傳感器及右路傳感器所測得的信息計算障礙物的寬度； 所述的計算障礙物的大小，具體方法為 首先對下路傳感器反饋的距離數(shù)據(jù)進行分析 若下路傳感器所反饋的距離值一直保持在a值附近，其中所述的a為導(dǎo)行儀中下路傳感器采集到的到路面的距離信息值，則表明地面沒有出現(xiàn)障礙物，路面平穩(wěn)； 若下路傳感器所反饋的距離值與a的差值的絕對值大于所設(shè)定的檢測門限Cl，則說明檢測到路面不平整如果上述差值為正，則表明前方路面有深坑；如果上述差值為負，則表明前方路面有突起，在路面上出現(xiàn)了障礙物； 所述的檢測門限cl的范圍為5cm IOcm ； 然后對同一組電壓數(shù)據(jù)中上路傳感器所反饋的距離數(shù)據(jù)進行分析 若上路傳感器所反饋的距離值保持b值不變，所述的b為沒有障礙物時上路傳感器所反饋的距離值，則說明上路傳感器還未接觸到障礙物；繼續(xù)對后面采集的每一組電壓信息中的上路傳感器所反饋的距離值進行分析； 若某一時刻發(fā)現(xiàn)上路傳感器所反饋的距離值發(fā)生了變化，且上述距離值與b值之差大于所設(shè)定的門限Cl，則可利用此時刻上路傳感器所反饋的距離值計算障礙物的高度，計算公式為
全文摘要
基于紅外傳感器的電子導(dǎo)行儀及控制方法，屬于電子導(dǎo)向領(lǐng)域。包括AD轉(zhuǎn)換模塊、主控制處理模塊、晶振及鎖相環(huán)電路、語音模塊、電源管理模塊和按鍵模塊，上述模塊統(tǒng)一密封在殼體內(nèi)，此外，在殼體外部還設(shè)置有探測模塊和用于連接探測模塊的圓形卡口。本發(fā)明所開發(fā)的系統(tǒng)為便攜式導(dǎo)行儀，體積小，方便使用者攜帶，易于使用；系統(tǒng)價格低廉，適合大部分視力障礙人群使用；具有語音提示功能，能更好的輔助盲人行走。
文檔編號A61H3/06GK102631279SQ20121007708
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者劉紀紅, 王倩倩, 程新 申請人:東北大學(xué)