[发明专利]一种基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统及其避障方法

权利要求书

1.一种基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，包括眼镜避障部分和拐杖避障部分；所述眼镜避障部分采用无线方式与拐杖避障部分进行连接；所述眼镜避障部分安装在眼镜上，包括第一电池组、第一主控芯片模块、用于控制系统状态的控制模块、用于与拐杖避障部分数据互联的第一无线通信模块、用于探测前方障碍物距离的第一超声波模块组、用于提示用户信息的语音模块和震动模块、以及用于检测用户是否跌倒的意外检测警报模块；所述拐杖避障部分安装在拐杖上，包括第二电池组、第二主控芯片模块、用于与眼睛避障部分连接的第二无线通信模块、用于探测前方障碍物距离的第二超声波模块组、用于探测前进方位的方位模块、用于定位自身位置的GPS模块、以及用于连接云端服务器的GPRS模块；

所述第一主控芯片模块分别与第一电池组、控制模块、第一无线通信模块、第一超声波模块组、语音模块、震动模块和意外检测报警模块电连接，控制各模块有序协同工作；所述第二主控芯片模块分别与第二电池组、第二无线通信模块、第二超声波模块组、方位模块、GPS模块、GPRS模块电连接，并控制各模块有序协同工作。

2.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，所述第一超声波模块组包括若干第一超声波模块；所述第一超声波模块至少设为两个，且关于眼镜中轴线左右对称设置。

3.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，所述第二超声波模块组包括若干第二超声波模块；所述第二超声波模块至少设为五个，分别位于拐杖的上部、中部和下部三处。

4.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，所述控制模块包括五个按钮，分别为开关键、功能键、返回键、加号键和减号键。

5.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，所述方位模块采用指南针模块。

6.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统，其特征在于，所述意外检测报警模块采用六轴传感器模块。

7.一种基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统的避障方法，其特征在于，包括眼镜避障部分和拐杖避障部分，所述眼镜避障部分包括如下步骤：

步骤S11：上电自检并与拐杖无线连接，并等待拐杖响应；

步骤S12：配对成功，默认打开语音提示模式；

步骤S13：获取眼镜及拐杖的距离信息，并判断与前方障碍物的距离；

步骤S14：若超过设定阈值，则发出语音提示用户；

所述拐杖避障部分包括如下步骤：

步骤S21：上电自检并与眼镜无线连接，获取眼镜发出的信号并反馈相应；

步骤S22：GPS模块工作并测量当前拐杖的位置信息；

步骤S23：方位模块工作并获取拐杖当前的方位信息；

步骤S24：将位置信息和方位信息发送至眼镜并进行对用户进行提示。

8.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统的避障方法，其特征在于，所述步骤S12还包括其余两种模式：

震动模式：获取眼镜及拐杖的距离信息，并判断与前方障碍物的距离，若超过设定阈值，则根据距离远近调整震动频率的大小以提醒用户；

音量调节模式：根据加减案件控制语音提示或震动频率的大小。

9.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统的避障方法，其特征在于，所述眼镜避障部分还包括步骤S15：意外摔倒检测：意外检测报警模块上电工作，若检测到摔倒信号，则通过语音提示用户是否需要帮助，若用户没反馈或反馈需要帮助，则将求助信号通过GPRS模块发送至云端服务器。

10.根据权利要求1所述的基于智能避障眼镜及拐杖的避障系统的避障方法，其特征在于，所述步骤S13通过超声波协调融合算法计算出与前方障碍物之间的距离，该算法包括如下步骤：

步骤S131：融合公式为:

x_i,i-1＝x_i+[x_i-1-x_i]*C_i,i-1

上一次权值最新测量数据，其中x_i,i-1为最终所得数据，x_i为第i个超声波模块所得数据，C_i,i-1为权重系数；

步骤S312：由于受检测角度和超声波模块自身因素影响，不同模块采集的数据准确率有所差异，因此，采用权重系数来控制超声波模块在最终数据中所占比重，其计算公式如下:

C_i＝Conf_i-1/[Conf_i+Conf_i-1]

其中，超声波模块权重C_i与数据的准确率有关，数据的准确率通过数据稳定性(Conf_i是指衡量第i个超声波模块的数据稳定度)表现，在一段时间内，数据越稳定趋于平滑，则数据越可靠；

步骤S313：数据稳定度公式如下:

Conf_i＝α*Conf_i′+b*Δx_i

其中，Conf_i′为前一刻所计算的数据稳定度，Δx_i为超声波模块历史数据的方差，α、b为比例系数，其和为1，其取值根据实际情况调整。