[发明专利]基于红外传感器的电子导行仪及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电子导向领域，特别涉及一种基于红外传感器的电子导行仪及控制方法。 

背景技术

据国家权威部门统计，中国是世界上盲人最多的国家，约有500万，占世界盲人总数的18％。在他们的日常出行中会有诸多不便。传统的盲人辅助工具是导盲杖，但是由于导盲杖只能检测一个一个路面点的信息并且在使用过程中需要盲人使用者注意力高度集中，容易造成使用者疲劳。西班牙的一家研究机构利用蝙蝠的超声波定位原理，生产出一套盲人使用的设备，该设备使用者需进行训练，使用舌头发出震动，然后通过导行系统转换为声波来进行定位。但是使用较麻烦，所以为了更好的辅助盲人出行，避免传统导盲杖的弊端，设计出更加便携式行走辅助工具，我们进行了电子导行仪的研究。 

发明内容

针对现有发明存在的不足，本发明提出了一种基于红外传感器的电子导行仪及控制方法，以达到为普通盲人提供一种便携实用的电子导行仪的目的。 

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于红外传感器的电子导行仪，包括AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块，上述模块统一密封在壳体内，此外，在壳体外部还设置有探测模块、用于连接探测模块的半圆形卡口及长方形面板，所述的探测模块包括四个传感器和固定支架，所述的四个传感器包括：上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器，所述的四个传感器成四棱锥型排列，每相邻两路传感器之间成A度角，其中上路传感器斜向上放置，且其与所对应的下路传感器所构成的面与水平面保持垂直；所述的四个传感器通过焊接固定在成四棱锥型的固定支架上，所述的四棱锥型固定支架的顶端还焊接有中空管，四个传感器的输出引线置于所述中空管内与壳体内的AD转换模块连接；所述的长方形面板为可活动板，其一侧设置有3个半圆形卡口，且其半径与导行仪上的半圆形卡口相同，长方形面板上的半圆形卡口与导行仪上的半圆形卡口拼接后，用于固定中空管； 

所述的A的取值范围为25°～30°； 

利用所述的导行仪上的半圆形卡口及长方形面板，实现对探测模块的固定，其中，探测模块的中线与水平面所成的夹角A1可为0°角或15°角或30°角； 

基于红外传感器的电子导行控制方法，过程如下： 

步骤1：设置使用者的佩戴高度及探测模块中线与水平面所成的角度； 

所述的佩戴高度是指导行仪与地面的距离； 

探测模块中线与水平面所呈的角度可为0°或15°或30°角，由使用者根据需要自行设置； 

步骤2：四个传感器工作，采集行走过程反射回来的电压信号，并传送给主控制模块，主控制模块利用电压与距离特性曲线，将电压信号转换为距离信息；其中，每组电压信号包括4路信息，分别来自上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器； 

步骤3：主控制处理单元利用步骤2的距离信息，计算障碍物的距离及大小，其中，计算障碍物的距离的方法为：利用下路传感器所测得的信息计算障碍物的距离，计算公式为： 

式中，l为使用者与障碍物的实际路面距离，X₂为下路传感器检测到障碍物时所返回的值， 为探测模块中下路传感器与竖直方向所成的角度，其计算公式为 

计算障碍物大小的方法为：利用上路传感器和下路传感器所测得的信息计算障碍物的高度，利用左路传感器及右路传感器所测得的信息计算障碍物的宽度； 

所述的计算障碍物的大小，具体方法为： 

首先对下路传感器反馈的距离数据进行分析： 

若下路传感器所反馈的距离值一直保持在a值附近，其中所述的a为导行仪中下路传感器采集到的到路面的距离信息值，则表明地面没有出现障碍物，路面平稳； 

若下路传感器所反馈的距离值与a的差值的绝对值大于所设定的检测门限c1，则说明检测到路面不平整：如果上述差值为正，则表明前方路面有深坑；如果上述差值为负，则表明前方路面有突起，在路面上出现了障碍物； 

所述的检测门限c1的范围为5cm～10cm； 

然后对同一组电压数据中上路传感器所反馈的距离数据进行分析： 

若上路传感器所反馈的距离值保持b值不变，所述的b为没有障碍物时上路传感器所反馈的距离值，则说明上路传感器还未接触到障碍物；继续对后面采集的每一组电压信息中的上路传感器所反馈的距离值进行分析；