个人雷达辅助的制作方法
【技术领域】
[0001]本文公开的各种示例性实施例大体上涉及使用雷达进行障碍物检测。
【背景技术】
[0002]在全世界，2.85亿人视力受损，其中0.39亿人失明，剩余2.46亿人视力低下。视力受损人员中约90%的人生活在发展中国家。在过去，视力受损人员使用各种低技术方法(例如，棍棒和听觉线索)来在他们在全世界走动时检测障碍物。然而，在现实世界中，并非所有障碍物都是可听的，并且很多障碍物无法在棍棒高度检测。
【发明内容】
[0003]鉴于视觉受损个人当前对便宜的障碍物检测的需要，给出了各种示例性实施例的简要概述。可以在下面的概述中进行一些简化和省略(这旨在重点突出并介绍各个示例性实施例的一些方面)，但是这些简化和省略并不限制本发明的范围。在下面的部分中将给出足以使本领域普通技术人员利用和使用发明构思的优选的示例性实施例的详细描述。
[0004]各种示例性实施例涉及用于检测与区域相交的物体的障碍物检测设备，该设备包括:安装附件；雷达传感器；输出接口 ；存储器，存储一个或多个环境参数；处理器，与所述雷达传感器、所述输出接口、以及所述存储器进行通信，所述处理器被配置为:从所述雷达传感器接收信号信息；从所述存储器获取环境参数；基于所述信号信息来计算一个或多个物体与所述传感器的距离；基于所述环境参数中的至少一个来计算区域；以及确定所述一个或多个物体中的至少一个物体与所述区域相交。在一些实施例中，所述区域包括柱面。在一些实施例中，所述区域包括一个或多个平面。在附加实施例中，所述处理器可以还被配置为:确定所述一个或多个物体中的最近物体；以及通过所述输出接口发送与所述最近物体有关的反馈信息。在其他实施例中，存储器还存储日志。其他实施例包括:在日志中存储反馈信息。
[0005]其他实施例还包括:控制器，与所述存储器和所述处理器进行通信，所述控制器被配置为:从所述存储器获取所述一个或多个环境参数；以及向所述处理器发送对所述环境参数中的至少一个环境参数的一个或多个指示。在其他实施例中，所述控制器与所述雷达传感器进行通信，并且还被配置为:从所述雷达传感器接收信号信息；基于所述信号信息来确定一个或多个新的环境参数；以及向所述处理器发送对所述一个或多个新的环境参数的一个或多个指示。
[0006]在一些实施例中，所述环境参数包括以下各项中的一项或多项:用户高度、用户步长、设备相对于用户的高度范围、设备与用户的距离、区域与设备的距离、以及物体的最小尺寸。在一些实施例中，所述环境参数包括区域参数。在备选实施例中，当计算一个或多个物体与所述传感器的距离时，所述处理器还被配置为通过快速傅里叶变换FFT处理来对信号信息进行处理。在其他实施例中，信号信息包括模数转换器(ADC)数据。在其他实施例中，在通过FFT处理计算距离之前，信号信息由模数处理器接收并且转换为模数转换器(ADC)数据。
[0007]在其他实施例中，处理器还被配置为对所述信号信息进行抽取。在备选实施例中，所述处理器还被配置为对所述信号信息进行滤波。
[0008]—些实施例还包括能量收集器。在其他实施例中，所述能量收集器包括动力收集器。在其他实施例中，所述能量收集器包括光电收集器。在一些实施例中，雷达传感器包括一个或多个发射机和一个或多个接收机。在其他实施例中，雷达传感器被配置为输出线性调频脉冲(chirp)射频(RF)波形。其他实施例还包括:电源；以及控制器，与所述存储器和所述处理器进行通信，所述控制器被配置为:从所述电源接收对电池电量的指示；以及向所述雷达传感器发送关于应当改变传感器参数的一个或多个指示。在其他实施例中，关于应当改变传感器参数的一个或多个指示包括以下各项中的一项或多项:减小线性调频脉冲频率的指示、减小线性调频脉冲范围的指示、使用更少发射机的指示、以及使用更少接收机的指示。
[0009]在一些实施例中，所述输出接口包括音频输出端。在其他实施例中，所述音频输出端包括声音输出端，所述声音输出端包括语音合成器、音调合成器和音频合成器之一。在备选实施例中，所述输出接口包括触觉反馈生成器。在其他实施例中，触觉反馈生成器包括反馈输出端，所述反馈输出端包括以下各项之一:振动电机、低延迟控制芯片、电活化聚合体、压电致动器、静电致动器、亚音速音频表面波致动器、销或盲文显示器。在其他实施例中，所述输出接口包括无线适配器。在一些备选实施例中，所述无线适配器包括蓝牙适配器。在一些备选实施例中，所述无线适配器包括ZigBee适配器。
[0010]在一些实施例中，安装附件包括皮带搭扣、环、夹子或螺纹之一。在一些实施例中，障碍物检测设备包括穿戴式设备。
[0011]应当显而易见的是，通过这种方式，各种示例性实施例使视力受损人员能够在不同的高度检测障碍物。具体地，通过使用修改的雷达平台来检测与用户的平面相交的物体。
【附图说明】
[0012]为了更好地理解各种示例性实施例，参照附图，在附图中:
[0013]图1示出了用于向用户提供与附近物体有关的反馈的系统；
[0014]图2示出了在抽取之前和之后从雷达传感器模型接收的信号的频谱；
[0015]图3示出了安装在棍棒上的障碍物检测设备的实现；
[0016]图4示出了包括雷达检测处理引擎的设备的示例性硬件示意图。
【具体实施方式】
[0017]本文给出的描述和【附图说明】了多个原理。将理解的是，本领域技术人员将能够设想这样的多种布置，所述布置虽然未在本文中明确描述或示出，但是具体实现了这些原理并且包括在本公开的范围内。如本文所使用的，除非另外指示(例如，“否则”或者“在备选方式中”)，否则本文所使用的术语“或”是指非排他性的或(即，和/或)。此外，本文所述的各个实施例不必是互斥的，并且可以被组合以产生包括本文所述的原理的附加实施例。此夕卜，虽然关于用于辅助视觉受损人员的安装的障碍物检测设备描述了多个示例性实施例，但是将理解的是，本文所述的技术和布置可以被实现以促进实现多种类型的数据处理或数据结构的其他类型的系统中的障碍物检测。
[0018]当用于个人移动辅助时，诸如基于超声波和激光的电子传感器等的电子传感器由于多种因素而遭受不准确的障碍物检测。诸如范围和方位角等的因素由于与超声波的方向性和激光设备的平面扫描有关的限制而出现问题。在一个示例中，超声波在用户的非机动化行进速度是较差的障碍物检测器，这是因为方向性的阻碍将确定边缘的空间位置的准确度限制为10-50cm，这取决于与障碍物的距离和障碍物表面与声束之间的角度。基于激光的设备的缺陷之一在于扫描是平面的，这意味着如果障碍物高于或低于扫描平面，则什么都检测不到。可以通过使用多个激光传感器来在一定程度上克服该缺陷，但是这导致更昂贵的设备和更高的功率使用(这因而限制了设备的长时间可用性或者由于增加的电池尺寸而显著地增加了设备的重量)。这些传感器还遭受由于灰尘、雨、飞雪和室外以及室内环境常见的其他空气传播微粒引起的读数不准确。鉴于以上情况，将期望开发低成本的设备来使视力受损人员在不同的高度检测障碍物。
[0019]雷达传感器适于帮助视力受损人员导航通过室内和室外环境；雷达实现可以提供障碍物参数的精确反馈。雷达传感器使用具有非常宽的视角的RF传输，非常宽的视角实现了不同高度的方向确定，从而促进鲁棒且准确的障碍物检测。雷达传感器可以在距离范围(从传感器到检测的物体)以对于用户有用的粒度或者允许在步行或用个人交通工具(例如，自行车、皮艇、直排轮等)移动时进行障碍物检测的距离是准确的，所述粒度包括例如厨房或实验室中的潜在阻碍物的相对短的距离。此外，来自雷达传感器的读数可以被频繁地更新，而不会受到先前读数引起的干扰(例如，串扰)。包括雷达传感器、信号处理设备和障碍物检测反馈设备的系统可以包括在便携式或穿戴式设备中，和/或附接或安装到诸如棍棒等的现有工具上或并入到这些现有工具中。这些设备可以向用户传达与范围、高度、接近速度以及用户的路径附近或用户的路径中的物体的方位角(azimuth)有关的听觉和/或物理(例如，振动、触觉感知或触觉的)反馈。最后，与具有适合范围的激光传感器相比，雷达传感器的成本相对较低。
[0020]现在参照附图公开了多种示例性实施例的广泛方面，在附图中，相似的附图标记指代相似的组件或步骤。
[0021]图1示出了用于向用户提供与附近物体有关的反馈的系统100。系统100包括雷达传感器110、控制器120、数据处理引擎13