本發(fā)明屬于室內(nèi)定位與導(dǎo)航領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中國是世界上盲人最多的國家，約有900萬視力障礙或全盲者，占全世界4500萬盲人總數(shù)的1/5左右。人生活過程中95％的信息是通過視覺獲得的。盲人生活在黑暗的世界中，給工作、生活、社交活動帶來了莫大的困難。如何安全行走，是盲人生活中最大的問題。

目前，世界上對解決盲人室外導(dǎo)航問題的研究員比較多，也做的比較好，如盲道，公交站等公共場所的語音播報系統(tǒng)，室外用于盲人導(dǎo)航的全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)導(dǎo)航儀等。然而，對于盲人室內(nèi)導(dǎo)航卻鮮有成果出現(xiàn)。眾所周知，GPS的導(dǎo)航功能已經(jīng)非常成熟，基于GPS的室外盲人導(dǎo)航儀也在日趨完善，但盲人活動大多在于室內(nèi)，即使外出，大多也是去另外的機關(guān)、醫(yī)院、酒店等室內(nèi)建筑，室內(nèi)無GPS情況下行動難題的對于盲人是一塊很大的心病。因此，室內(nèi)導(dǎo)航項目的研究具有極其重要的社會意義與研究價值。

社會上也有其他方案可實現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航，但是各自有其自身的缺點。近年來，世界上許多研究人員都在研發(fā)導(dǎo)盲用機器人，以提高盲人的生活水平和質(zhì)量，如白手杖、穿戴式避障系統(tǒng)、以及輪式導(dǎo)盲機器人。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：提出一種用于室內(nèi)盲人導(dǎo)航的語音導(dǎo)航方法和裝置，該方法主要的目的在于提供高精度的導(dǎo)航信息，解決當(dāng)前實際情況下盲人室內(nèi)行動不便性的難題。

室內(nèi)盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的整體設(shè)計方案：

-終端層：導(dǎo)盲終端(定位、發(fā)送、接收、緊急求助、語音播報功能)

-接入層：導(dǎo)盲分站

-平臺層：交換機，多功能綜合服務(wù)器

-顯控層：上位機(綜合管理軟件系統(tǒng))

語音導(dǎo)盲系統(tǒng)的工作流程如下：

步驟1：當(dāng)啟動導(dǎo)航模式時，MEMS姿態(tài)測量模塊測量導(dǎo)盲終端的姿態(tài)；

步驟2：盲人攜帶的導(dǎo)盲終端會實時向外廣播無線信號，當(dāng)該無線信號被定位分站接收到之后，就能把該導(dǎo)盲終端的身份標(biāo)識號(ID，Identification)號、姿態(tài)信息以及無線信號強度都傳送給定位服務(wù)器，

步驟3：定位服務(wù)器再基于高精度定位算法實現(xiàn)位置解算，從而得到每個盲人的實時 位置。

步驟4：盲人通過語音的形式輸入目的地信息，語音模塊識別后將解碼信息傳給微處理器，微處理器處理后通過無線發(fā)送模塊向外廣播。

步驟5：結(jié)合位置信息以及盲人發(fā)來的目的地信息以及姿態(tài)信息，定位服務(wù)器會規(guī)劃一條最優(yōu)的路徑。

步驟6：定位服務(wù)器實時更新路徑信息，并將路徑控制指令發(fā)給離求助者最近的定位分站。

步驟7：導(dǎo)盲終端收到控制指令后在語音庫中查找對應(yīng)的語音信息，通過語音播報的形式實現(xiàn)導(dǎo)航功能。

基于慣導(dǎo)的室內(nèi)高精度定位算法流程：

步驟1：定位服務(wù)器利用導(dǎo)盲終端傳來的加速度和角加速度數(shù)據(jù)做捷聯(lián)解算，計算速度、位置、姿態(tài)；

步驟2：利用加速度及角速度數(shù)據(jù)做零速判斷，檢測為零速時更新卡爾曼濾波器，修正速度、姿態(tài)、位置等誤差；

步驟3：采用經(jīng)卡爾曼濾波修正后的信息更新粒子濾波器；

步驟4：判斷經(jīng)粒子濾波估計的一步量測是否穿墻；

步驟5：若一步量測穿墻，將粒子濾波器輸出作為最終定位結(jié)果；

步驟6：若一步量測不穿墻，以經(jīng)卡爾曼濾波修正后的信息作為最終輸出；

導(dǎo)盲終端特征在于，由微處理器，無線發(fā)送接收模塊，存儲模塊，語音模塊，供電模塊組成。微處理器主要用于解碼無線接收模塊收到的控制指令，在存儲模塊中查找對應(yīng)的語音信息，將語音信息發(fā)給語音模塊，語音模塊通過揚聲器播報給盲人以實時的語音導(dǎo)航信息；語音模塊還有一個功能是語音交互，使用者通過語音輸入要到達(dá)的目的地，語音模塊識別后將解碼信息傳回微處理器；無線發(fā)送模塊是向外界發(fā)送無線信號；無線接收模塊是用于接收來自定位基站的控制指令；MEMS姿態(tài)測量模塊用于測量導(dǎo)盲終端的姿態(tài)；供電模塊為整個導(dǎo)盲終端進(jìn)行電源供電。

本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果在于，利用了慣性導(dǎo)航精度高的特點，同時避免了傳統(tǒng)的慣導(dǎo)系統(tǒng)中終端進(jìn)行捷聯(lián)解算計算量大的問題，將大量的計算工作都較高定位服務(wù)器；本發(fā)明提出的融合室內(nèi)地圖的回溯粒子濾波算法有效抑制了慣性導(dǎo)航中航向漂移問題，實現(xiàn)高精度定位與導(dǎo)航。導(dǎo)盲終端簡單便攜，系統(tǒng)工程復(fù)雜度低，性價比高。

附圖說明

圖1為室內(nèi)盲人導(dǎo)航系統(tǒng)的整體設(shè)計方案

圖2為語音導(dǎo)盲系統(tǒng)的工作流程圖

圖3為基于慣導(dǎo)的室內(nèi)高精度定位算法流程圖

圖4為語音導(dǎo)盲終端原理圖

圖5實施例1的環(huán)境配置示意

具體實施方式

實施例1

如圖4所示假定在系統(tǒng)中按照50m站間距進(jìn)行定位基站的部署，該定位基站采用的WLAN技術(shù)為WIFI，各技術(shù)參數(shù)如下：

1、并發(fā)識別數(shù)量≥100個、位移速度≤60km/h時，智能卡能被系統(tǒng)正確識別，漏讀率≤10^-4。

2、導(dǎo)盲基站應(yīng)具有數(shù)據(jù)存儲功能，當(dāng)系統(tǒng)通信中斷時，基站能夠暫時存儲相關(guān)信息≥2h，系統(tǒng)通信正常時上傳至監(jiān)控中心。

3、導(dǎo)盲基站的信號輻射半徑不小于100米。