[实用新型]基于激光三维扫描的盲人导航装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及电子信息类，特别涉及一种盲人导航装置，尤指一种利用激光三维扫描获取道路障碍信息，并通过信息处理系统处理后进行语音提示的盲人导航装置。 

背景技术

我国有1600万盲人群体，他们出行时会面临各种复杂、多变的交通环境，目益增多的机动车辆、道路中的各种障碍物都将威胁到盲人的出行。利用电子信息技术，开发有效的盲人导航装置将大大增加盲人群体的出行便利。目前，盲人导航装置主要是采用被动式成像方法获取道路障碍物信息，存在着分辨率不高的缺陷。同时，该方法可难以获取周围运动物体的运动信息，不能有效地提示盲人避开机动车等高速物体。 

发明内容

本发明为了克服现有的盲人导航手段的不足，提供一种基于激光三维扫描的盲人导航装置，可以实现对道路障碍的位置、尺寸、运动等综合信息提取，为盲人提供安全有效的导航手段。 

本发明通过以下技术方案实现： 

供一种基于激光三维扫描的盲人导航装置，由激光信号发生模块、扫描发射接收模块、探测处理模块、信息处理导航模块组成。激光信号发生模块中的激光器输出激光信号，并通过信号调制器按照一定频率进行调制，产生激光探测信号。激光探测信号通过扫描发射接收模块中的扫描机构，在垂直和水平两个方向上进行立体空间扫描，对前方道路中的各种目标进行探测，并接收回波信号。探测处理模块对激光回波信号进行处理，通过滤波放大、相位检测、时延检测、多普勒频移检测，输出激光回波的时延、相位和频移数据。信息处理导航模块对探测数据进行处理，结合扫描空间信息，得到前方障碍物的位置、尺寸、运动速度等信息，并对各障碍物危险程度进行判断，将可能对盲人行走产生危险的障碍物及运动车辆的方位、速度等信息通过语音告知盲人。同时，信息处理导航模块中内置的GPS模块通过接收GPS卫星导航系统的定位数据，提供给盲人具体的位置，以及达到理想目的地的路线语音提示。 

本发明中的立体空间扫描，水平和垂直扫描速率设计大于10转/秒，也即空间扫描周期约为100毫秒，可以满足盲人导航的速度要求。水平和垂直扫描角度设计大于170度，可以满足盲人前方道路的有效覆盖。出射激光发射角设计优于1毫弧度，对于10米范围内的障碍物的分辨率可以达到1cm，可以有效满足对障碍物探测的分辨率要求。 

本技术发明与现有技术相比，其显著的优点是：(1)采用高相干性窄发散角激光作为探 测信号源对前方障碍物进行探测，有效提高了对障碍物探测的分辨率。(2)采用激光进行立体空间扫描，扫描视场范围大，避免了探测导航盲区，可以对脚下和高处的障碍物进行告警。 

(3)采用激光调制和多普勒检测手段，在得到障碍物方位、距离信息外，还可以得到障碍物的相对运动信息，可以实现对诸如运动车辆等目标的告警，使盲人可以有效避开危险目标。 

附图说明

图1是本装置的结构示意图。 

图2是信号探测处理模块结构框图。 

图3是信息处理导航模块结构框图 

其中 

1——激光器  2——激光调制器  3——垂直扫描镜  4——扫描电机A 

5——水平扫描镜  6——扫描电机B  7——发射接收镜  8——探测器A  9——探测器B 

10——信号探测处理模块  11——信息处理导航模块  12——语音提示喇叭 

13——分光镜  14——角度检测器A  15——角度检测器B  16——底座 

具体实施方式

在图1中，激光器1、激光调制器2、垂直扫描镜3、电机A4、水平扫描镜5、电机B6、发射接收镜7、探测器A8、探测器B9、信号探测处理模块10、信息处理导航模块11、语音提示喇叭12、分光镜13、角度检测器A14、角度检测器B15都安置在底座16上。底座16构造成手杖形状，便于盲人把持。 

激光调制器2与激光器1连接，对输出激光按照特定频率进行调制。调制后的激光信号照射到分光镜13上，部分信号光经过透射照射到垂直扫描镜3上，经过垂直扫描镜3反射后照射到水平扫描镜5上，经过水平扫描镜5反射后照射到发射接收镜7上，经过发射接收镜7透射对 

前方障碍物进行探测。垂直扫描镜3由电机A4驱动实现垂直方向激光扫描，水平扫描镜5由电机B6驱动实现水平方向激光扫描。激光回波光通过发射接收镜7，照射到探测器A8上，探测器A8与信号探测处理模块10连接，将探测光信号转变为电信号输入到信号探测处理模块10中。