用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法
【专利摘要】用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法，属于盲人助行导航【技术领域】。为了解决目前用于导盲的服务机器人在保证定位精度的同时，过密的铺设超声波信标使成本增加的问题。助行小车通过布置在所述室内的棚顶的超声波接收阵列，实现小范围高精度定位，通过安装在小车后轮的编码器与电子罗盘的航迹推算组合实现大范围低精度的惯性导航，利用扩展卡尔曼滤波进行数据融合；如果助行小车行进过程中遇到障碍物，则通过避障系统进行提示使用者障碍物的方位，还可以通过语音和主控系统进行交互，询问当前位置及指定目的地，主控系统控制通过语音播报、提示导航路线。它用于盲人导航。
【专利说明】用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及属于盲人助行导航【技术领域】。
【背景技术】
[0002]老龄化已经成为全球性问题，另据世界卫生组织最新估计，全球约有4500万盲 人。随着社会的发展和科技的进步，已经有许多公共设施及专用设备得到了应用，但是出行 困难依然是老年人群体和盲人群体最困扰的问题。为了方便老年人和盲人出行，具有辅助 行走、康复训练、导盲等功能的助行系统已逐渐成为国内外机器人与康复医学领域的研究 热点。
[0003]服务机器人是一种可以帮助人类完成服务性工作的半自主或全自主工作的机器 人。根据数据资料显示，全球范围内的服务机器人有着广泛的市场。近年来，服务机器人市 场发展保持了较快的增长速度。随着劳动力价格日趋上涨，从事保安、看护、清洁工作的简 单劳动力越来越少，但全球人口老龄化的加剧，看护等工作的人员需求却越来越多。为了弥 补这种供需的巨大差异，服务机器人市场由此产生。
[0004] 目前用于导盲的服务机器人在定位时多采用超声波网络定位，超声波网络定位系 统需要一个光速级的同步信号来进行测距时间上的同步，通过收到的超声波信标的数据解 算出机器人当前的位置。超声波网络定位系统能在信标覆盖区域重合的位置提供高精度的 定位，但是由于超声波信标铺设的密度会直接影响定位的精度，过密的铺设又无疑会增加 成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决目前用于导盲的服务机器人在保证定位精度的同时，过 密的铺设超声波信标使成本增加的问题，本发明提供一种用于大型室内公共场所的盲人导 航助行小车及其定位方法。
[0006] 本发明的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，
[0007] 盲人导航助行小车包括车体、超声波避障模块、避障控制模块、微震马达、超声波 发射头、第一超声波控制模块、第二超声波控制模块、射频模块、超声波接收阵列、主控模 块、语音系统、2个编码器、编码器连接板和电子罗盘；
[0008] 超声波避障模块、避障控制模块、超声波发射头、第一超声波控制模块、主控模块 和提示系统均设置在车体上，其中，超声波避障模块安装在车体的前端，超声波发射头设置 在车体的顶端，并指向室内的棚顶；微震马达安装在车体扶手处；
[0009] 第二超声波控制模块、射频模块和超声波接收阵列均设置在所述室内的棚顶；
[0010] 超声波避障模块检测的避障信号输入至避障控制模块，避障控制模块根据避障信 号控制微震马达震动；
[0011] 主控模块的避障控制信号输入至避障控制模块，
[0012] 超声波接收阵列接收定位的地址数据输入至第二超声波控制模块，第二超声波控 制模块通过射频模块将地址数据发送至第一超声波控制模块，第一超声波控制模块将接收 的地址数据输入至主控模块，主控模块将发射控制信号输入至第一超声波控制模块，第一 超声波控制模块将发射控制信号输入至超声波发射头；
[0013] 语音系统将目的地信号输入至主控模块，主控模块根据当前时刻的地址数据确定 当前车体的位置，再结合目的地信号规划导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统， 语音系统根据目的地导航信号进行语音提示；
[0014] 所述车体上还设置3个轮，
[0015] 3个轮包括1个前轮和2个后轮，前轮设置在车体前端的底部，2个后轮设置在车 体后端的底部；2个编码器分别安装在2个后轮上，2个编码器的脉冲数据均通过编码器连 接板输入至主控模块；
[0016] 电子罗盘将当前检测到的绝对角度值输入至主控模块，
[0017] 当主控模块接收不到当前时刻的地址数据时，主控模块根据输入的当前时刻脉冲 数据、绝对角度值和上一时刻的地址数据确定当前车体的位置，再结合目的地信号规划导 航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统。
[0018] 盲人导航助行小车包括3个超声波避障模块，1号超声波避障模块设置在车体的 前端的左侧，2号超声波避障模块设置在车体的前端的正前侧，3号超声波避障模块设置在 车体的前端的右侧，3个超声波避障模块检测到的避障信号均发送给避障控制模块。
[0019] 盲人导航助行小车包括2个微震马达，当1号超声波避障模块检测到障碍物，避障 控制模块控制1号微震马达震动，当3号超声波避障模块检测到障碍物，避障控制模块控制 2号微震马达震动，当2号超声波避障模块检测到障碍物，避障控制模块控制1号微震马达 和2号微震马达同时震动；
[0020] 2个微震马达分别安装在车体的左右扶手上。
[0021] 盲人导航助行小车还包括蜂鸣器，当超声波避障模块检测到障碍物时，避障控制 模块控制蜂鸣器蜂鸣。
[0022] 所述语音系统包括语音模块、麦克风和扬声器；
[0023] 麦克风接收语音命令，并将所述语音命令输入至语音模块，语音模块将将语音命 令转换成目的地信号，
[0024] 语音模块将目的地导航信号转换成目的地语音提示信号输入至扬声器，扬声器根 据目的地语音提示信号进行语音提示。
[0025] 所述盲人导航助行小车还包括播报按钮；
[0026] 该播报按钮用于控制语音模块接收或停止接收麦克风采集的语音指令。。
[0027] 所述超声波接收阵列包括四个超声波接收模块;所述四个超声波接收模块在棚顶 呈正方形设置，所述正方形的边长;
[0028] Η为超声波发射头与四个超声波接收模块形成的平面的距离；
[0029] 炉:为超声波发射头的发射角。
[0030] 所述盲人导航助行小车还包括显示装置，主控模块控制所述显示装置显示车体的 当前位置
[0031] 所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车的定位方法，所述定位方法是 通过在主控模块内嵌入软件实现，所述软件包括如下步骤：
[0032]接收当前时刻超声波接收阵列定位的地址数据的步骤；
[0033] 接收当前时刻电子罗盘输入的绝对角度值的步骤；
[0034] 接收当前时刻两个编码器的脉冲数据的步骤；
[0035]根据接收的脉冲数据，分别获得2个后轮的当前移动距离；
[0036]当没收到当前时刻的地址数据时，则将绝对角度值通过扩展卡尔曼滤波的状态更 新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体的位置数据的步骤；
[0037]当收到当前时刻的地址数据时，则将当前时刻的地址数据和电子罗盘数据通过扩 展卡尔曼滤波的状态更新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体的位置数据的步 骤。
[0038]本发明的有益效果在于，本发明的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车集 定位、导航、语首交互、实时避障为一体，在大型公共场所为盲人提供助行服务。盲人可以通 过语音和助行小车系统进行交互，询问当前位置及指定目的地，助行小车系统也可以通过 语音播报、提示导航路线；助行小车通过超声波网络定位系统（布置在关键位置的超声波 接收阵列）实现小范围高精度定位，通过编码器与电子罗盘的航迹推算组合实现大范围低 精度的惯性导航，利用扩展卡尔曼滤波进行数据融合；如果助行小车行进过程中遇到障碍 物，则会激活在小车周围布置的超声波避障系统，通过声音提示和安装在助行小车两个把 手内的微震马达提醒使用者障碍物的方位。
[0039]本发明的助行小车结合了航迹推算成本低，方法简单的优点和超声波定位高精度 的优点，同时又避免了航迹推算误差积累和超声波网络定位系统信标铺设密度大的缺点， 极大地提高了定位精度,降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 图1为本发明的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车的电气原理示意图。
[0041] 图2为本发明所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车的结构示意图。
[0042] 图3为图2的A向视图。
[0043] 图4为图3的B向视图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0044] 一：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述的 用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，盲人导航助行小车包括车体7、超声波避障 模块、避障控制模块、微震马达3、超声波发射头 6、第一超声波控制模块、第二超声波控制 模块、射频模块、超声波接收阵列、主控模块、语音系统、2个编码器、编码器连接板和电子罗 盘；
[0045] 超声波避障模块、避障控制模块、超声波发射头6、第一超声波控制模块、主控模块 和提示系统均设置在车体7上，其中，超声波避障模块安装在车体7的前端，超声波发射头 6设置在车体7的顶端，并指向室内的棚顶；微震马达3安装在车体7扶手处；
[0046] 第二超声波控制模块、射频模块和超声波接收阵列均设置在所述室内的棚顶；
[0047] 超声波避障模块检测的避障信号输入至避障控制模块，避障控制模块根据避障信 号控制微震马达3震动；
[0048] 主控模块的避障控制信号输入至避障控制模块，
[0049]超声波接收阵列接收定位的地址数据输入至第二超声波控制模块，第二超声波控 制模块通过射频模块将地址数据发送至第一超声波控制模块,第一超声波控制模块将接收 的地址数据输入至主控模块，主控模块将发射控制信号输入至第一超声波控制模块，第一 超声波控制模块将发射控制信号输入至超声波发射头6 ;
[0050]语音系统将目的地信号输入至主控模块，主控模块根据当前时刻的地址数据确定 当前车体7的位置，再结合目的地信号规划导航路径,输出目的地导航信号输入至语音系 统，语音系统根据目的地导航信号进行语音提示；
[0051] 所述车体7上还设置3个轮，
[0052] 3个轮包括1个前轮9和2个后轮8,前轮9设置在车体7前端的底部，2个后轮8 设置在车体7后端的底部；2个编码器分别安装在2个后轮8上，2个编码器的脉冲数据均 通过编码器连接板输入至主控模块；
[0053] 电子罗盘将当前检测到的绝对角度值输入至主控模块，
[0054]当主控模块接收不到当前时刻的地址数据时，主控模块根据输入的当前时刻脉冲 数据、绝对角度值和上一时刻的地址数据确定当前车体7的位置，再结合目的地信号规划 导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统。本实施方式中，
[0055] 根据超声波网络定位系统的工作原理，第二超声波控制模块的工作流程如下： [0056] (1)启动超声波接收阵列，模块初始化后，进入等待状态并等待接收定位信号。
[0057] (2)主控模块控制第一超声波控制模块向超声波发射头发送定位指令，超声波发 射头接收到定位指令后首先通过射频模块向超声波接收阵列发送同步信号并等待信号返 回。
[0058] (3)超声波接收阵列收到同步信号后返回确认信号并开始计时，超声波接收阵列 开始接收超声波。
[0059] (4)超声波发射头接收到确认信号之后开始发射40kHz超声波，并且开始进入等 待状态，等待预设的时间。
[0060] (5)超声波接收阵列每一个接收模块接收到超声波之后便屏蔽相应的接收模块并 记录时间，当超声波接收阵列全部接收到超声波信号或者超过最大接收时间时，停止计时， 没有收到超声波的超声波接收模块相应的接收时间记录为溢出标志。
[0061] (6)当预设的时间到达之后，第二超声波控制模块发送返回数据指令到超声波接 收阵列，并等待数据返回。
[0062] (7)超声波接收阵列接收到返回数据指令之后，将超声波接收阵列的计时时间打 包成数据帧返回，之后进入等待状态。
[0063] (8)超声波发射头接收到数据帧之后将数据返回给主控模块，并进入等待状态，等 待下次测量命令。
[0064] 本实施方式中，在小车的2个后轮上分别安装两个编码器，同时在小车上安装一 个电子罗盘，通过记录小车两后轮的脉冲数，便可以通过编码器航迹推算计算出相对于上 一时刻助行机器人的行走距离及旋转角度。同时根据电子罗盘当前输出的绝对角度值、超 声波定位的坐标，通过扩展卡尔曼滤波进行数据融合，得出当前位置的最优估计值。
[0065]本实施方式中，主控模块主要完成以下工作：
[0066] (1)定期向第一超声波发射控制模块发送定位指令，并循环检测超声波接收阵列 返回的数据帧，如果收到便执行相应的坐标计算程序；
[0067] (2)定期向电子罗盘发送测量指令，并循环检测电子罗盘返回的数据帧，如果收到 便将当前绝对角度值更新；
[0068] (3)循环检测编码器的脉冲数，如果收到脉冲，根据旋转方向确定脉冲值正负并记 录，计算出移动距离；
[0069] (4)检测语音系统发送的数据帧，如果收到则根据相应的数据帧执行相应的处理 函数；
[0070] (5)定期得出当前位置的最优估计值；
[0071]主控模块的程序可以写在一个主循环之中，每次循环对各个端口进行检测，如果 满足要求便执行相应的操作，这是最原始的编写裸机程序，面向过程的思路，如果其中某个 端口出现错误卡住，会导致整个程序卡死出错，这是非常不好的编程方法。
[0072]由于这几项工作各自可以独立执行，只是存在变量之前的调用。又因为Linux和 Qt对多线程有着非常好的支持，因此主控程序采用多线程的思路编写，界面显示为主线程， 分别为超声波网络定位系统，电子罗盘、编码器、语音模块建立四个次线程，各自的检测程 序在各自的线程中独立运行，这样能将每个模块之间的影响降到最低。
【具体实施方式】 [0073] 二：本实施方式是对一所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，盲人导航助行小车包括3个超声波避障模块，i号超声 波避障模块I 2设置在车体7的前端的左侧，2号超声波避障模块11设置在车体7的前端的 正前侧，3号超声波避障模块10设置在车体 7的前端的右侧，3个超声波避障模块检测到的 避障信号均发送给避障控制模块。
[0074]【具体实施方式】三：本实施方式是对【具体实施方式】二所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，盲人导航助行小车包括2个微震马达3,当1号超声波 避障模块I2检测到障碍物，避障控制模块控制1号微震马达3震动，当3号超声波避障模 块10检测到障碍物，避障控制模块控制2号微震马达3震动，当2号超声波避障模块11检 测到障碍物，避障控制模块控制1号微震马达3和2号微震马达 3同时震动；
[0075] 2个微震马达3分别安装在车体7的左右扶手上。
[0076]超声波避障模块需要实时监测周围出现的障碍物，当障碍物接近到预定距离时， 相应的把手产生震动。
[0077]【具体实施方式】四：本实施方式是对【具体实施方式】三所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，盲人导航助行小车还包括蜂鸣器，当超声波避障模块 检测到障碍物时，避障控制模块控制蜂鸣器蜂鸣。
[0078]【具体实施方式】五：本实施方式是对【具体实施方式】一所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，所述语音系统包括语音模块、麦克风2和扬声器5 ; [0079]麦克风2接收语音命令，并将所述语音命令输入至语音模块，语音模块将将语音 命令转换成目的地信号，
[0080]语首t旲块将目的地导航彳3号转换成目的地语音提示信号输入至扬声器5,扬声器 5根据目的地语音提示信号进行语音提示。
[0081]【具体实施方式】六：本实施方式是对【具体实施方式】五所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，所述盲人导航助行小车还包括播报按钮4 ;
[0082]该播报按钮4用于控制语音模块接收或停止接收麦克风2采集的语音指令。
[0083]【具体实施方式】七：本实施方式是对【具体实施方式】一所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，
[0084]所述超声波接收阵列包括四个超声波接收模块；所述四个超声波接收模块在棚顶 呈正方形设置，所述正方形的边长3 s
[0085] Η为超声波发射头6与四个超声波接收模块形成的平面的距离；
[0086]，为超声波发射头6的发射角。
[0087] 本实施方式中，对超声波接收阵列的布置：
[0088] 在一定的距离内，超声波发射信号的覆盖范围可以看做是圆锥面，发射模块发射 的超声波信号覆盖到天花板上可近似成一个半径为R的圆，圆的半径与发射角的关系见下 式：
[0089] Ε二 2
[0090] 其中於为所用超声波传感器的发射角，η为超声波发射端到超声波接收端的垂直 距离。根据超声波网络定位系统的工作原理，布置的原则便是：在尽可能收到多的超声波的 情况下，布置的越分散，精度越高。为了让超声波网络定位系统能够存在同时收到超声波接 收阵列中4路超声波数据的位置，因此超声波接收阵列里面4路超声波都必须安装在以R 为半径的圆内。如果一个超声波阵列中的4路超声波安装正方形布置，则为了能够存在同 时收到4路超声波数据的位置，只能布置在以R为半径的圆的内接正方形的顶点处。此时， 相邻2路超声波接收模块最大间距为：
[0091] L =屬讀=芯權雙 2
[0092] 有了上述公式，就能够确定超声波接收阵列中4路超声波应该如何布置了。通过 超声波发射头的技术资料得知发射角为50度。因此只要确定了超声波发射模块与接收模 块间的垂直距离便可以根据上式计算出超声波接收阵列大致的布置位置。例如走廊棚顶到 地面的距离大约3米，超声波发射模块距离地面大约1. 3米，因此根据上式可以算出
[0093] ￡ = >/2 y R- *^2 x /f x tan 2 二 (3 -1.3)x tan-= 1.12 m: M
[0094] 因此超声波接收阵列大致按照lm*lm的正方形布置。
【具体实施方式】 [0095] 八：本实施方式是对一所述的用于大型室内公共场所 的盲人导航助行小车的进一步限定，所述盲人导航助行小车还包括显示装置1，主控模块控 制所述显示装置1显示车体7的当前位置。
[0096]【具体实施方式】九：本实施方式是【具体实施方式】一所述的用于大型室内公共场所的 盲人导航助行小车的定位方法，所述定位方法是通过在主控模块内嵌入软件实现，所述软 件包括如下步骤：
[0097]接收当前时刻超声波接收阵列定位的地址数据的步骤；
[0098]接收当前时刻电子罗盘输入的绝对角度值的步骤；
[0099]接收当前时刻两个编码器的脉冲数据的步骤；
[0100]根据接收的脉冲数据，分别获得2个后轮8的当前移动距离；
[0101]当没收到当前时刻的地址数据时，则将绝对角度值通过扩展卡尔曼滤波的状态更 新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体7的位置数据的步骤；
[0102]当收到当前时刻的地址数据时，则将当前时刻的地址数据和电子罗盘数据通过扩 展卡尔曼滤波的状态更新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体7的位置数据的 步骤。
[0103] 扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter，简称EKF),应用非线性领域之中。EKF 的基本思想就是将非线性系统线性化之后，便可以通过卡尔曼滤波进行滤波。因此扩展卡 尔曼滤波在计算之中需要不断地修改系统状态方程和观测方程来实现高精度，高效率的递 归滤波。
[0104] 对本发明的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车进行实验：
[0105] 在超声波定位实验之前，首先要对单个超声波的测距精度进行测试，我们将小车 固定到超声波接收模块附近位置不动，采集收到的超声波接收模块距离数据进行分析。
[0106] 实验结果显示，在室内比较拥挤的环境之中，当超声波接收模块的最大增益设 置为11时，超声波接收模块会很敏感。对采集的71组测距数据分析发现，实际距离应 为1505mm，采集的71组数据平均值为l 556mm，误差为51mm，最大偏差为354mra，标准差为 105. 33mm。这已经超出了最大误差的范围，会造成超声波定位误差很大，无法高精度定位。
[0107] 之后，将超声波接收模块的最大增益设置为6,对采集的210组测距数据分析发 现，实际距离为1505mm，采集数据的平均值为1504· 2圓，误差为0· 8mm，最大偏差为6mra，标 准差为1.283mm。数据稳定，误差小，满足高精度定位要求。这说明在拥挤的环境中需要设 置超声波接收端为低敏感度以减小误差。
[0108] 在设置完增益后，进行了超声波定位实验。将助行机器人小车放置在坐标为 (1100,0)的位置，沿着y轴走一条直线，通过超声波定位采集的定位数据。定位数据几乎和 真实数据相差无几，行走路线和真实路线几乎重合，说明超声波网络定位系统能够实现高 精度定位，满足设计要求。本发明排除了接收增益的干扰，实现了高精度定位。
【权利要求】
1.用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于，盲人导航助行小车包括 车体（7)、超声波避障模块、避障控制模块、微震马达（3)、超声波发射头（6)、第一超声波 控制模块、第二超声波控制模块、射频模块、超声波接收阵列、主控模块、语音系统、2个编码 器、编码器连接板和电子罗盘； 超声波避障模块、避障控制模块、超声波发射头（6)、第一超声波控制模块、主控模块和 提示系统均设置在车体（7)上，其中，超声波避障模块安装在车体（7)的前端，超声波发射 头（6)设置在车体（7)的顶端，并指向室内的棚顶；微震马达（3)安装在车体（7)扶手处； 第二超声波控制模块、射频模块和超声波接收阵列均设置在所述室内的棚顶； 超声波避障模块检测的避障信号输入至避障控制模块，避障控制模块根据避障信号控 制微震马达（3)震动； 主控模块的避障控制信号输入至避障控制模块， 超声波接收阵列接收定位的地址数据输入至第二超声波控制模块，第二超声波控制模 块通过射频模块将地址数据发送至第一超声波控制模块，第一超声波控制模块将接收的地 址数据输入至主控模块，主控模块将发射控制信号输入至第一超声波控制模块，第一超声 波控制模块将发射控制信号输入至超声波发射头（6); 语音系统将目的地信号输入至主控模块，主控模块根据当前时刻的地址数据确定当前 车体（7)的位置，再结合目的地信号规划导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统， 语音系统根据目的地导航信号进行语音提示； 所述车体（7)上还设置3个轮， 3个轮包括1个前轮（9)和2个后轮（8)，前轮（9)设置在车体（7)前端的底部，2个后 轮⑶设置在车体⑵后端的底部；2个编码器分别安装在2个后轮⑶上，2个编码器的 脉冲数据均通过编码器连接板输入至主控模块； 电子罗盘将当前检测到的绝对角度值输入至主控模块， 当主控模块接收不到当前时刻的地址数据时，主控模块根据输入的当前时刻脉冲数 据、绝对角度值和上一时刻的地址数据确定当前车体（7)的位置，再结合目的地信号规划 导航路径，输出目的地导航信号输入至语音系统。
2·根据权利要求1所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车,其特征在于， 盲人导航助行小车包括3个超声波避障模块，1号超声波避障模块（12)设置在车体（7)的 前端的左侧，2号超声波避障模块（11)设置在车体（ 7)的前端的正前侧，3号超声波避障模 块（10)设置在车体（7)的前端的右侧，3个超声波避障模块检测到的避障信号均发送给避 障控制模块。
3. 根据权利要求2所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 盲人导航助行小车包括2个微震马达（3)，当1号超声波避障模块（12)检测到障碍物，避障 控制模块控制1号微震马达（ 3)震动，当3号超声波避障模块（10)检测到障碍物，避障控 制模块控制2号微震马达（ 3)震动，当2号超声波避障模块（11)检测到障碍物，避障控制 模块控制1号微震马达（3)和2号微震马达（3)同时震动； 2个微震马达（3)分别安装在车体（7)的左右扶手上。
4. 根据权利要求3所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 盲人导航助行小车还包括蜂鸣器，当超声波避障模块检测到障碍物时，避障控制模块控制 蜂鸣器蜂鸣。
5. 根据权利要求1所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 所述语音系统包括语音模块、麦克风（2)和扬声器（5) ; 麦克风（2)接收语音命令，并将所述语音命令输入至语音模块，语音模块将将语音命 令转换成目的地信号， 语音模块将目的地导航信号转换成目的地语音提示信号输入至扬声器（5)，扬声器 (5)根据目的地语音提示信号进行语音提示。
6. 根据权利要求5所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 所述盲人导航助行小车还包括播报按钮（4);该播报按钮（4)用于控制语音模块接收或停 止接收麦克风（2)采集的语音指令。
7. 根据权利要求1所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 所述超声波接收阵列包括四个超声波接收模块；所述四个超声波接收模块在棚顶呈正方形 设置，所述正方形的边长1 Η为超声波发射头（6)与四个超声波接收模块形成的平面的距离； #为超声波发射头（6)的发射角。
8. 根据权利要求1所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车，其特征在于， 所述盲人导航助行小车还包括显示装置1，主控模块控制所述显示装置1显示车体（7)的当 前位置。
9·权利要求1所述的用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车的定位方法，其特征 在于，所述定位方法是通过在主控模块内嵌入软件实现，所述软件包括如下步骤： 接收当前时刻超声波接收阵列定位的地址数据的步骤； 接收当前时刻电子罗盘输入的绝对角度值的步骤； 接收当前时刻两个编码器的脉冲数据的步骤； 根据接收的脉冲数据，分别获得2个后轮（8)的当前移动距离； 当没收到当前时刻的地址数据时，则将绝对角度值通过扩展卡尔曼滤波的状态更新方 程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体（7)的位置数据的步骤； 当收到当前时刻的地址数据时，则将当前时刻的地址数据和电子罗盘数据通过扩展卡 尔曼滤波的状态更新方程与获得的当前移动距离进行融合，获得车体（7)的位置数据的步 骤。
【文档编号】G05D1/02GK104216410SQ201410493884
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月24日 优先权日:2014年9月24日
【发明者】刘文涛, 罗阳 申请人:哈尔滨工业大学