[發(fā)明專利]盲人道路慣導定位系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911404433.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111174780B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許志鑫;劉兒兀;王睿
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/08;G01S5/02;G06V10/80;G06K9/62
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發(fā)明涉及位置服務(wù)(提供定位服務(wù))領(lǐng)域。一種盲人道路慣導定位系統(tǒng)，包括鋪設(shè)有錨點的道路區(qū)域、錨點位置數(shù)據(jù)庫，還包括用戶的可穿戴設(shè)備，采用嵌入式設(shè)備，錨點位置數(shù)據(jù)庫與可穿戴設(shè)備實時通信連接；所述可穿戴設(shè)備包括采集模塊、慣性定位模塊、目標檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、融合模塊和反饋系統(tǒng)；在感興趣區(qū)域人工設(shè)置錨點，錨點位置數(shù)據(jù)庫記錄道路錨點圖像的絕對位置以及ID，等等。本發(fā)明基于慣性導航技術(shù)，同時聯(lián)合目標檢測技術(shù)實現(xiàn)特定標識物識別以消除慣性傳感器累積誤差為用戶提供高精度定位服務(wù)；對盲道實現(xiàn)識別，當用戶在行走過程中逐漸脫離盲道時給出警告反饋信息；識別盲道上的障礙物，當盲道上出現(xiàn)障礙物時給出預警，為用戶行走安全提供保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及位置服務(wù)(提供定位服務(wù))領(lǐng)域。

背景技術(shù)

中國有著全球數(shù)量最多的視障人士，“出行難”是這一人群所面臨的最主要問題。在無人陪伴的情況下，視障人士獨自出行幾乎不可能實現(xiàn)。

目前基于穿戴式設(shè)備的定位方法主要應(yīng)用于室外定位，如定位預警，兒童手環(huán)等，其依靠的主要是GNSS衛(wèi)星信號。

可服務(wù)于視障人士出行的可穿戴設(shè)備還依賴發(fā)明人去開發(fā)。

開發(fā)面臨的諸多問題，例如，UWB系統(tǒng)成本問題、藍牙技術(shù)在復雜空間的穩(wěn)定性問題、系統(tǒng)維護問題等。

具體的，利用慣性傳感器實現(xiàn)定位存在的累積誤差問題是固有的，不可避免的，前人基于零速度檢測對手機的姿態(tài)進行修正是一種解決方法，但是零速度檢測的一個難點是，行人運動過程中零速區(qū)間的時間間隔短難以檢測，如何可靠地檢測零速區(qū)間依然是一個重要問題。

還有，無線信號的諸多問題，例如，穩(wěn)定性問題、設(shè)備部署問題、系統(tǒng)維護問題、抗干擾問題、能耗問題、隱私問題等等問題。

還有，考慮到目標群體是視障人士，要求算法的能耗低、實時性強、可靠性高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開一種盲人道路慣導定位系統(tǒng)。本發(fā)明基于慣性導航技術(shù)，同時聯(lián)合目標檢測技術(shù)實現(xiàn)特定標識物識別以消除慣性傳感器累積誤差為用戶提供高精度定位服務(wù)；對盲道實現(xiàn)識別，當用戶在行走過程中逐漸脫離盲道時給出警告反饋信息；識別盲道上的障礙物，當盲道上出現(xiàn)障礙物時給出預警，為用戶行走安全提供保障。

本發(fā)明給出技術(shù)方案

一種盲人道路慣導定位系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括鋪設(shè)有錨點的道路區(qū)域、錨點位置數(shù)據(jù)庫，還包括用戶的可穿戴設(shè)備，采用嵌入式設(shè)備，錨點位置數(shù)據(jù)庫與可穿戴設(shè)備實時通信連接；

所述可穿戴設(shè)備包括采集模塊、慣性定位模塊、目標檢測網(wǎng)絡(luò)模塊、融合模塊和反饋系統(tǒng)；

在感興趣區(qū)域人工設(shè)置錨點，錨點位置數(shù)據(jù)庫記錄道路錨點圖像的絕對位置以及ID，即在感興趣的區(qū)域中布置錨點圖像，這些圖像的真實位置是已知的；

所述采集模塊包括攝像頭、加速度傳感器、磁場傳感器、陀螺儀傳感器，其中攝像頭對用戶前方的道路圖像進行采集；

所述慣性定位模塊，包括步伐檢測模塊、步長估計模塊以及航向估計模塊，其中：

所述步伐檢測模塊負責檢測用戶是否發(fā)生步伐動作，步伐檢測模塊通過檢測加速度傳感器輸出的加速度模值的高低變化從而判斷用戶是否發(fā)生步伐動作，通過用戶的步伐動作來更新用戶的當前位置；

所述步長估計模塊對不同時刻的步長進行估計，步長估計如公式(1)所示，其中β為常量，根號內(nèi)的差表示當前步伐發(fā)生時間內(nèi)，^ga_max、ga_min分別為地球坐標系加速度垂直分量的最大值與最小值。