[发明专利]盲人道路惯导定位系统

说明书

本发明涉及位置服务(提供定位服务)领域。一种盲人道路惯导定位系统，包括铺设有锚点的道路区域、锚点位置数据库，还包括用户的可穿戴设备，采用嵌入式设备，锚点位置数据库与可穿戴设备实时通信连接；所述可穿戴设备包括采集模块、惯性定位模块、目标检测网络模块、融合模块和反馈系统；在感兴趣区域人工设置锚点，锚点位置数据库记录道路锚点图像的绝对位置以及ID，等等。本发明基于惯性导航技术，同时联合目标检测技术实现特定标识物识别以消除惯性传感器累积误差为用户提供高精度定位服务；对盲道实现识别，当用户在行走过程中逐渐脱离盲道时给出警告反馈信息；识别盲道上的障碍物，当盲道上出现障碍物时给出预警，为用户行走安全提供保障。

技术领域

本发明涉及位置服务(提供定位服务)领域。

背景技术

中国有着全球数量最多的视障人士，“出行难”是这一人群所面临的最主要问题。在无人陪伴的情况下，视障人士独自出行几乎不可能实现。

目前基于穿戴式设备的定位方法主要应用于室外定位，如定位预警，儿童手环等，其依靠的主要是GNSS卫星信号。

可服务于视障人士出行的可穿戴设备还依赖发明人去开发。

开发面临的诸多问题，例如，UWB系统成本问题、蓝牙技术在复杂空间的稳定性问题、系统维护问题等。

具体的，利用惯性传感器实现定位存在的累积误差问题是固有的，不可避免的，前人基于零速度检测对手机的姿态进行修正是一种解决方法，但是零速度检测的一个难点是，行人运动过程中零速区间的时间间隔短难以检测，如何可靠地检测零速区间依然是一个重要问题。

还有，无线信号的诸多问题，例如，稳定性问题、设备部署问题、系统维护问题、抗干扰问题、能耗问题、隐私问题等等问题。

还有，考虑到目标群体是视障人士，要求算法的能耗低、实时性强、可靠性高等。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，公开一种盲人道路惯导定位系统。本发明基于惯性导航技术，同时联合目标检测技术实现特定标识物识别以消除惯性传感器累积误差为用户提供高精度定位服务；对盲道实现识别，当用户在行走过程中逐渐脱离盲道时给出警告反馈信息；识别盲道上的障碍物，当盲道上出现障碍物时给出预警，为用户行走安全提供保障。

本发明给出技术方案

一种盲人道路惯导定位系统，其特征在于，系统包括铺设有锚点的道路区域、锚点位置数据库，还包括用户的可穿戴设备，采用嵌入式设备，锚点位置数据库与可穿戴设备实时通信连接；

所述可穿戴设备包括采集模块、惯性定位模块、目标检测网络模块、融合模块和反馈系统；

在感兴趣区域人工设置锚点，锚点位置数据库记录道路锚点图像的绝对位置以及ID，即在感兴趣的区域中布置锚点图像，这些图像的真实位置是已知的；

所述采集模块包括摄像头、加速度传感器、磁场传感器、陀螺仪传感器，其中摄像头对用户前方的道路图像进行采集；

所述惯性定位模块，包括步伐检测模块、步长估计模块以及航向估计模块，其中：

所述步伐检测模块负责检测用户是否发生步伐动作，步伐检测模块通过检测加速度传感器输出的加速度模值的高低变化从而判断用户是否发生步伐动作，通过用户的步伐动作来更新用户的当前位置；

所述步长估计模块对不同时刻的步长进行估计，步长估计如公式(1)所示，其中β为常量，根号内的差表示当前步伐发生时间内，^ga_max、ga_min分别为地球坐标系加速度垂直分量的最大值与最小值。