基于感覺替代的穿戴式視障者室內(nèi)助行系統(tǒng)研究.pdf

1、國內(nèi)外科研人員在盲人助行領域取得了不少研究成果，但仍然有很大的空間來進行功能的完善和新技術的應用。本文從功能完善、降低成本和提升用戶體驗的角度出發(fā)，提出了一種基于感覺替代理論的穿戴式視障者輔助行走系統(tǒng)的實現(xiàn)方式，系統(tǒng)擁有的功能包括：（1）室內(nèi)環(huán)境下，用戶身前和低空障礙物信息的探測；（2）根據(jù)障礙物的距離信息給予用戶對應強度的聽覺和觸覺提示，以實現(xiàn)障礙物的回避；（3）為后續(xù)基于多傳感器信息融合技術的室內(nèi)定位系統(tǒng)提供了超聲波數(shù)據(jù)采集平臺。<

2、br>　　本文首先明確了感覺替代的生理學基礎，然后基于此提出了基于聽覺和觸覺顯示的助行系統(tǒng)人機交互的實現(xiàn)方案。使用占空比或頻率值正比于障礙物距離值的PWM波對骨傳導耳機和布置在腰間與足部的振子電機進行控制，達到避障提示的目的。
　　助行系統(tǒng)采用模塊化硬件設計，包括核心處理芯片模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，感覺替代模塊，無線通信模塊。其中主控芯片為16位單片機STM32F103，數(shù)據(jù)采集模塊為布置在腰間與足部的HC-SR04超聲波模塊陣列，選

3、用骨傳導耳機和振子電機實現(xiàn)感覺替代的功能，選用藍牙模塊實現(xiàn)10m范圍內(nèi)穩(wěn)定的無線數(shù)據(jù)通信。在軟件實現(xiàn)方面，本文利用版本號為STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.5.0的函數(shù)庫編寫了STM32的控制程序，實現(xiàn)了對7路超聲波模塊的循環(huán)分時觸發(fā)和對耳機與振子的實時控制。
　　另外振動超聲波陣列普遍存在的串擾問題，本文引入了一種減小串擾的EERUF算法，對算法實質(zhì)進行了探究并針對助行系統(tǒng)進了算法的參數(shù)化實現(xiàn)。
　　最