[发明专利]用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法

摘要

用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法，属于盲人助行导航技术领域。为了解决目前用于导盲的服务机器人在保证定位精度的同时，过密的铺设超声波信标使成本增加的问题。助行小车通过布置在所述室内的棚顶的超声波接收阵列，实现小范围高精度定位，通过安装在小车后轮的编码器与电子罗盘的航迹推算组合实现大范围低精度的惯性导航，利用扩展卡尔曼滤波进行数据融合；如果助行小车行进过程中遇到障碍物，则通过避障系统进行提示使用者障碍物的方位，还可以通过语音和主控系统进行交互，询问当前位置及指定目的地，主控系统控制通过语音播报、提示导航路线。它用于盲人导航。

主权项

用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车的定位方法，盲人导航助行小车包括车体(7)、超声波避障模块、避障控制模块、微震马达(3)、超声波发射头(6)、第一超声波控制模块、第二超声波控制模块、射频模块、超声波接收阵列、主控模块、语音系统、2个编码器、编码器连接板和电子罗盘；超声波避障模块、避障控制模块、超声波发射头(6)、第一超声波控制模块、主控模块和提示系统均设置在车体(7)上，其中，超声波避障模块安装在车体(7)的前端，超声波发射头(6)设置在车体(7)的顶端，并指向室内的棚顶；微震马达(3)安装在车体(7)扶手处；第二超声波控制模块、射频模块和超声波接收阵列均设置在所述室内的棚顶；超声波避障模块检测的避障信号输入至避障控制模块，避障控制模块根据避障信号控制微震马达(3)震动；主控模块的避障控制信号输入至避障控制模块，超声波接收阵列接收定位的地址数据输入至第二超声波控制模块，第二超声波控制模块通过射频模块将地址数据发送至第一超声波控制模块，第一超声波控制模块将接收的地址数据输入至主控模块，主控模块将发射控制信号输入至第一超声波控制模块，第一超声波控制模块将发射控制信号输入至超声波发射头(6)；语音系统将目的地信号输入至主控模块，主控模块根据当前时刻的地址数据确定当前车体(7)的位置，再结合目的地信号规划导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统，语音系统根据目的地导航信号进行语音提示；所述车体(7)上还设置3个轮，3个轮包括1个前轮(9)和2个后轮(8)，前轮(9)设置在车体(7)前端的底部，2个后轮(8)设置在车体(7)后端的底部；2个编码器分别安装在2个后轮(8)上，2个编码器的脉冲数据均通过编码器连接板输入至主控模块；电子罗盘将当前检测到的绝对角度值输入至主控模块，当主控模块接收不到当前时刻的地址数据时，主控模块根据输入的当前时刻脉冲数据、绝对角度值和上一时刻的地址数据确定当前车体(7)的位置，再结合目的地信号规划导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统；其特征在于，所述定位方法是通过在主控模块内嵌入软件实现，所述软件包括如下步骤：接收当前时刻超声波接收阵列定位的地址数据的步骤；接收当前时刻电子罗盘输入的绝对角度值的步骤；接收当前时刻两个编码器的脉冲数据的步骤；根据接收的脉冲数据，分别获得2个后轮(8)的当前移动距离；当没收到当前时刻的地址数据时，则将绝对角度值通过扩展卡尔曼滤波的状态更新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体(7)的位置数据的步骤；当收到当前时刻的地址数据时，则将当前时刻的地址数据和电子罗盘数据通过扩展卡尔曼滤波的状态更新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体(7)的位置数据的步骤。