专利名称：基于激光三维扫描的盲人导航装置的制作方法我国有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，日益增多的机动车辆、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。
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。( 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。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A5—— 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 BlO——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 如图3所示，在信息处理导航模块11中，由数据输入接口接收来自信号探测处理模块10的激光回波时延、相位和多普勒频移信息，并同时接收来自角度检测器15、角度检测器16的扫描方位信息。FPGA与数据输入接口、SRAM连接，DSP与FPGA连接，通过DSP中的嵌入式处理算法对激光回波时延、多普勒频移数据以及扫描方位数据进行处理，得到扫描空间中的各障碍物位置、尺寸和速度信息，并按照障碍物距离远近、尺寸大小和运动速度快慢进行危险等级评定，对有可能对盲人行走造成危险的障碍物目标通过语音合成器进行提示。盲人键盘与DSP连接，输入导航目的地信息。GPS接收模块与DSP连接，得到盲人当前所在位置信息，并通过调入SRAM中的内置地图，由DSP计算出最佳导航路径，通过语音合成器给出导航语音提示。电池供电模块对信息导航处理模块及整个装置进行供电。


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。激光信号发生模块发射经过频率调制的探测激光信号，通过扫描发射接收模块在垂直和水平两个方向上进行立体空间扫描。探测处理模块对激光回波信号进行处理，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，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信息通过语音告知盲人。同时，内置的GPS模块通过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。