基于红外传感器的电子导行仪及控制方法

摘要

基于红外传感器的电子导行仪及控制方法，属于电子导向领域。包括AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块，上述模块统一密封在壳体内，此外，在壳体外部还设置有探测模块和用于连接探测模块的圆形卡口。本发明所开发的系统为便携式导行仪，体积小，方便使用者携带，易于使用；系统价格低廉，适合大部分视力障碍人群使用；具有语音提示功能，能更好的辅助盲人行走。

权利要求

1.一种基于红外传感器的电子导行仪，包括AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块，上述模块统一密封在壳体内，其特征在于：在壳体外部还设置有探测模块和用于连接探测模块的半圆形卡口，所述的探测模块包括四个传感器和固定支架，所述的四个传感器包括：上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器，所述的四个传感器成四棱锥型排列，每相邻两路传感器之间成A度角，其中上路传感器斜向上放置，且其与所对应的下路传感器所构成的面与水平面保持垂直；所述的四个传感器通过焊接固定在成四棱锥型的固定支架上，所述的四棱锥型固定支架的顶端还焊接有中空管，四个传感器的输出引线置于所述中空管内与壳体内的AD转换模块连接；长方形面板为可活动板，其一侧设置有3个半圆形卡口，且其半径与导行仪上的半圆形卡口相同，长方形面板上的半圆形卡口与导行仪上的半圆形卡口拼接后，用于固定中空管。

2.根据权利要求1所述的基于红外传感器的电子导行仪，其特征在于：所述的A的取值范围为25°～30°。

3.根据权利要求1所述的基于红外传感器的电子导行仪，其特征在于：利用所述的导行仪上的半圆形卡口及长方形面板，实现对探测模块的固定，其中，探测模块的中线与水平面所成的夹角A1可为0°角或15°角或30°角。

4.采用权利要求1所述的基于红外传感器的电子导行仪的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设置使用者的佩戴高度及探测模块中线与水平面所成的角度；

所述的佩戴高度是指导行仪与地面的距离；

探测模块中线与水平面所呈的角度可为0°或15°或30°角，由使用者根据需要自行设置；

步骤2：四个传感器工作，采集行走过程反射回来的电压信号，并传送给主控制处理模块，主控制处理模块利用电压与距离特性曲线，将电压信号转换为距离信息；其中，每组电压信号包括4路信息，分别来自上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器；

步骤3：主控制处理模块利用步骤2的距离信息，计算障碍物的距离及大小；

步骤4：将步骤3的计算结果输出，如果有障碍物则进行报警提示，并根据分析将障碍物的方位信息及大小信息进行语音输出，辅助使用者行走。

5.根据权利要求4所述的基于红外传感器的电子导行仪的控制方法，其特征在于：步骤3所述的计算障碍物的距离，方法为：利用下路传感器所测得的信息计算障碍物的距离，计算公式为：式中，l为使用者与障碍物的实际路面距离，X2为下路传感器检测到障碍物时所返回的值， 为探测模块中下路传感器与竖直方向所成的角度,其计算公式为 其中，A1为探测模块的中线与水平面所成的夹角。

6.根据权利要求4所述的基于红外传感器的电子导行仪的控制方法，其特征在于：步骤3所述的计算障碍物大小，方法为：利用上路传感器和下路传感器所测得的信息计算障碍物的高度，利用左路传感器及右路传感器所测得的信息计算障碍物的宽度；

所述的计算障碍物的大小，具体方法为：

首先对下路传感器反馈的距离数据进行分析：

若下路传感器所反馈的距离值一直保持在a值附近，其中所述的a为导行仪中下路传感器采集到的到路面的距离信息值，则表明地面没有出现障碍物，路面平稳；

若下路传感器所反馈的距离值与a的差值的绝对值大于所设定的检测门限c1，则说明检测到路面不平整：如果上述差值为正，则表明前方路面有深坑；如果上述差值为负，则表明前方路面有突起，在路面上出现了障碍物；

所述的检测门限c1的范围为5cm～10cm；

然后对同一组电压数据中上路传感器所反馈的距离数据进行分析：

若上路传感器所反馈的距离值保持b值不变，所述的b为没有障碍物时上路传感器所反馈的距离值，则说明上路传感器还未接触到障碍物；继续对后面采集的每一组电压信息中的上路传感器所反馈的距离值进行分析；

若某一时刻发现上路传感器所反馈的距离值发生了变化，且上述距离值与b值之差大于所设定的门限c1，则可利用此时刻上路传感器所反馈的距离值计算障碍物的高度，计算公式为：h=X1*sinθ+H，

式中，h为障碍物高度，X1为此组电压数据中上路传感器所反馈的距离值，H为佩戴高度，θ为上路传感器与水平面的夹角，其计算公式为θ=|A/2-A1|，其中，A1为探测模块的中线与水平面所成的夹角；

若上路传感器所反馈的距离值一直没有变化，且下路传感器所反馈的距离值又变化到a值，则可利用在变为a值之前的那一组电压数据中的下路传感器所反馈的距离值，计算障碍物的高度，计算公式为：其中，X2为下路传感器所反馈的距离值， 为探测模块中下路传感器与竖直方向所成的角度。

说明书

基于红外传感器的电子导行仪及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于电子导向领域，特别涉及一种基于红外传感器的电子导行仪及控制方法。

背景技术

[0002] 据国家权威部门统计，中国是世界上盲人最多的国家，约有500万，占世界盲人总数的18%。在他们的日常出行中会有诸多不便。传统的盲人辅助工具是导盲杖，但是由于导盲杖只能检测一个一个路面点的信息并且在使用过程中需要盲人使用者注意力高度集中，容易造成使用者疲劳。西班牙的一家研究机构利用蝙蝠的超声波定位原理，生产出一套盲人使用的设备，该设备使用者需进行训练，使用舌头发出震动，然后通过导行系统转换为声波来进行定位。但是使用较麻烦，所以为了更好的辅助盲人出行，避免传统导盲杖的弊端，设计出更加便携式行走辅助工具，我们进行了电子导行仪的研究。

发明内容

[0003] 针对现有发明存在的不足，本发明提出了一种基于红外传感器的电子导行仪及控制方法，以达到为普通盲人提供一种便携实用的电子导行仪的目的。

[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：一种基于红外传感器的电子导行仪，包括AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块，上述模块统一密封在壳体内，此外，在壳体外部还设置有探测模块、用于连接探测模块的半圆形卡口及长方形面板，所述的探测模块包括四个传感器和固定支架，所述的四个传感器包括：上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器，所述的四个传感器成四棱锥型排列，每相邻两路传感器之间成A度角，其中上路传感器斜向上放置，且其与所对应的下路传感器所构成的面与水平面保持垂直；所述的四个传感器通过焊接固定在成四棱锥型的固定支架上，所述的四棱锥型固定支架的顶端还焊接有中空管，四个传感器的输出引线置于所述中空管内与壳体内的AD转换模块连接；所述的长方形面板为可活动板，其一侧设置有3个半圆形卡口，且其半径与导行仪上的半圆形卡口相同，长方形面板上的半圆形卡口与导行仪上的半圆形卡口拼接后，用于固定中空管；

[0005] 所述的A的取值范围为25°～30°；

[0006] 利用所述的导行仪上的半圆形卡口及长方形面板，实现对探测模块的固定，其中，探测模块的中线与水平面所成的夹角A1可为0°角或15°角或30°角；

[0007] 基于红外传感器的电子导行控制方法，过程如下：

[0008] 步骤1：设置使用者的佩戴高度及探测模块中线与水平面所成的角度；

[0009] 所述的佩戴高度是指导行仪与地面的距离；

[0010] 探测模块中线与水平面所呈的角度可为0°或15°或30°角，由使用者根据需要自行设置；

[0011] 步骤2：四个传感器工作，采集行走过程反射回来的电压信号，并传送给主控制模块，主控制模块利用电压与距离特性曲线，将电压信号转换为距离信息；其中，每组电压信号包括4路信息，分别来自上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器；

[0012] 步骤3：主控制处理单元利用步骤2的距离信息，计算障碍物的距离及大小，其中，计算障碍物的距离的方法为：利用下路传感器所测得的信息计算障碍物的距离，计算公式为：

[0013]

[0014] 式中，l为使用者与障碍物的实际路面距离，X2为下路传感器检测到障碍物时所返回的值，为探测模块中下路传感器与竖直方向所成的角度,其计算公式为[0015] 计算障碍物大小的方法为：利用上路传感器和下路传感器所测得的信息计算障碍物的高度，利用左路传感器及右路传感器所测得的信息计算障碍物的宽度；

[0016] 所述的计算障碍物的大小，具体方法为：

[0017] 首先对下路传感器反馈的距离数据进行分析：

[0018] 若下路传感器所反馈的距离值一直保持在a值附近，其中所述的a为导行仪中下路传感器采集到的到路面的距离信息值，则表明地面没有出现障碍物，路面平稳；

[0019] 若下路传感器所反馈的距离值与a的差值的绝对值大于所设定的检测门限c1，则说明检测到路面不平整：如果上述差值为正，则表明前方路面有深坑；如果上述差值为负，则表明前方路面有突起，在路面上出现了障碍物；

[0020] 所述的检测门限c1的范围为5cm～10cm；

[0021] 然后对同一组电压数据中上路传感器所反馈的距离数据进行分析：

[0022] 若上路传感器所反馈的距离值保持b值不变，所述的b为没有障碍物时上路传感器所反馈的距离值，则说明上路传感器还未接触到障碍物；继续对后面采集的每一组电压信息中的上路传感器所反馈的距离值进行分析；

[0023] 若某一时刻发现上路传感器所反馈的距离值发生了变化，且上述距离值与b值之差大于所设定的门限c1，则可利用此时刻上路传感器所反馈的距离值计算障碍物的高度，计算公式为：

[0024] h=X1*sinθ+H，

[0025] 式中，h为障碍物高度，X1为此组电压数据中上路传感器所反馈的距离值，H为佩戴高度，θ为上路传感器与水平面的夹角，其计算公式为θ=|A/2-A1|；

[0026] 若上路传感器所反馈的距离值一直没有变化，且下路传感器所反馈的距离值又变化到a值，则可利用在变为a值之前的那一组电压数据中的下路传感器所反馈的距离值，计算障碍物的高度，计算公式为：

[0027]

[0028] 其中，X2为下路传感器所反馈的距离值；

[0029] 与此同时，左、右两路传感器对障碍物进行宽度检测：

[0030] 若左侧传感器所反馈的距离值与b值的绝对值大于门限c2，则说明左侧传感器检测到了障碍物，记录下左侧传感器所反馈的距离值X3继续对后续的每一组信息进行分析，如果分析出有一组电压数据中，右侧传感器所反馈的距离值与b值的差值大于门限c2，则说明右侧传感器也检测到了障碍物，保存下此时右侧传感器所反馈的距离值X4，然后根据上述保存的两个值，计算障碍物的宽度，计算公式为：

[0031] w=X3*sinθ0+X4*sinθ0

[0032] 式中，w为障碍物的宽度，X3为左侧传感器所反馈的距离值，X4为右侧传感器所反馈的距离值，θ0为左右两路传感器与与探测模块中线的夹角，计算公式为θ0=A/2；

[0033] 若在继续对后续的每一组信息进行分析过程中，右侧传感器所反馈的距离值一直没有变化，且左侧传感器所反馈的距离值又变回a值，则记录下这一组电压数据之前的左侧传感器所反馈的距离值X31，则可根据上述两个值进行宽度估计，计算公式为：

[0034] w=X3*sinθ0-X31*sinθ0

[0035] 若右侧传感器先检测到障碍物，其计算方法与左侧相同；

[0036] 若左路传感器先检测到障碍物，则说明障碍物偏向于使用者身体的左侧，若右路传感器先检测到障碍物，则说明障碍物偏向于使用者身体的右侧，导行仪根据上述信息提供给使用者方位信息。

[0037] 步骤4：将步骤3的计算结果输出，如果有障碍物则进行报警提示，并根据分析将障碍物的方位信息及大小信息进行语音输出，辅助使用者行走。

[0038] 本发明优点：本发明所开发的系统为便携式导行仪，体积小，方便使用者携带，易于使用；系统价格低廉，适合大部分视力障碍人群使用；具有语音提示功能，能更好的辅助盲人行走。

附图说明

[0039] 图1为本发明一种实施方式基于红外传感器的电子导行系统结构图；

[0040] 图2为本发明一种实施方式电源管理模块的电路原理图；

[0041] 图3为本发明一种实施方式单片机的电路原理图；

[0042] 图4为本发明一种实施方式晶振及锁相环电路原理图；

[0043] 图5(a)为本发明一种实施方式探测模块的结构示意图；

[0044] 图5(b)为本发明一种实施方式探测模块的长方形面板结构示意图；

[0045] 图6为本发明一种实施方式传感器发射红外信号示意图；

[0046] 图7(a)为本发明一种实施方式壳体的正面示意图；

[0047] 图7(b)为本发明一种实施方式壳体的背面示意图；

[0048] 图8(a)为本发明一种实施方式A/D外部参考电压接口电路原理图；

[0049] 图8(b)为本发明一种实施方式A/D输入电路原理图；

[0050] 图9左侧为本发明一种实施方式复位和选择键电路原理图，右侧为高度/角度调节键、向上可调键和向下可调键电路原理图；

[0051] 图10为本发明一种实施方式语音模块的电路原理图；

[0052] 图11为本发明一种实施方式基于红外传感器的电子导行仪的控制方法流程；

[0053] 图12为本发明一种实施方式佩戴高度与检测到的水平距离的示意图；

[0054] 图13为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为77.2°时检测范围示意图；

[0055] 图14为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为27.8°时检测范围示意图；

[0056] 图15(a)为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为30°时检测范围示意图；

[0057] 图15(b)为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为45°时检测范围示意图；

[0058] 图15(c)为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为60°时检测范围示意图；

[0059] 图15(d)为本发明一种实施方式传感器与导行仪面板所成角度为75°时检测范围示意图；

[0060] 图16为本发明一种实施方式一般的障碍物高度算法示意图；

[0061] 图17为本发明一种实施方式较小的障碍物高度算法示意图；

[0062] 图18为本发明一种实施方式左路传感器检测到数据后，右路传感器也检测到数据的障碍物宽度算法示意图；

[0063] 图19为本发明一种实施方式左路传感器由检测到数据到不能检测到数据过程中的障碍物宽度算法示意图。

具体实施方式

[0064] 下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细说明。

[0065] 图1给出了本发明的一种实施方式基于红外传感器的电子导行系统的结构框图，包括探测模块、AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块。该探测模块由4路传感器构成，当采集到路面障碍物信息(一般为电压信号)时，将采集到的电压信号传送给AD转换模块进行模数转换，主控制处理单元接收转换后的数字信号，利用四路传感器的几何关系对四路信号进行处理分析，通过语音模块将结果反馈给使用者，给予使用者提示。

[0066] 本发明的一种实施方式，给出电源管理模块的电路原理图如图2所示。基于红外传感器的电子导行系统，使用可充电的5V锂电池作为电源供电，通过电源管理模块对锂电池的电压进行稳压，为红外传感器和主控制处理模块(例如型号为SPCE061A的单片机，如图3所示)分别提供5V和3.3V电压。其中，电源管理模块利用稳压管SPY0029实现对主控制处理模块的供电，其输出端VDD_A、VDD_P、VDD和VDDH分别连接主控制处理模块(例如型号为SPCE061A的单片机)的输入端VDD_A、VDD_P、VDD和VDDH，为主控制处理模块提供3.3V电压。从电源管理模块的V5端引出导线为四路红外传感器提供5V的基准电压。

[0067] 本发明的一种实施方式，给出采用晶振及锁相环电路控制主控制芯片的工作频率的电路原理图，如图4所示。因阻容振荡的电路时钟不如外接晶振准确，因此本实施方式采用外接晶振电路，其中，外接晶振的频率为32768HZ，如图4(a)所示，其输出端OSCO、OSCI分别连接单片机的输入端OSCO、OSCI。锁相环电路用于对系统提供的实时时钟的基频(32768Hz)进行倍频，输出系统时钟，其输出端VCP连接单片机的时钟信号输入端VCP。

[0068] 图5给出探测模块的一种实施方式的结构示意图。其中，四个传感器(1)成四棱锥型排列，每相邻两路传感器之间成A度角(如20°～30°)，且当相邻边角度越小，越可以提前测出障碍物。其中一路传感器斜向上，称之为上路传感器(X1)，与之对应的斜向下的传感器称为下路传感器(X2)，其中，上路传感器(X1)与下路传感器(X2)所构成的面与水平面保持垂直，另两路传感器分别为左路传感器(X3)和右路传感器(X4)，其发射红外信号的角度如图6所示，其中，上、下两路传感器(X1和X2)用于检测高度信息，左、右两路传感器(X3和X4)用于检测宽度信息。

[0069] 所述的四个传感器(X1、X2、X3和X4)通过焊接固定在成四棱锥型的固定支架(2)上，所述的四棱锥型固定支架(2)的顶端还焊接有中空管，四个传感器(X1、X2、X3和X4)的输出引线置于所述中空管内与壳体(8)内的AD转换模块连接。

[0070] 在导行仪的表面，设置有半圆形卡口，首先，手动调节固定支架(2)的倾斜角度，若选择第一个半圆形卡口，可以使固定支架与水平面平行；选择第二个卡口，可以使固定支架与水平面成15度角；选择第三个卡口，可以使固定支架与水平面成30度角，之后，将长方形面板(9)上设置有半圆形卡口的一端与导行仪上的半圆形卡口拼接，对探测模块中固定支架(2)的固定，从而实现探测模块不同角度的选取。

[0071] 所述的长方形面板(9)可沿导行仪(8)表面的右侧移动，且可完全移出。

[0072] 壳体(8)的示意图如图7所示。电子导行系统的电路结构封装在壳体内部，在壳体正面(如图8(b))设置有用于采集数据的四路传感器、用于调整高度的按键。另外在壳体正面的右侧还设有耳机插口，可通过耳机清晰地给使用者提示。在壳体(8)的背面还设置有电源开关，用于控制电子导行系统的开关。这样设计出的电子导行仪形体小巧，可以悬挂在胸前或是以绑带的形式佩戴在腰间。由于受传感器使用有效范围的限制，所以在合适的佩戴高度使用时更加适用于身体较矮小的人使用（如小学生）。

[0073] 所述的封装在壳体(8)内部的电路结构包括AD转换模块、主控制处理模块、晶振及锁相环电路、语音模块、电源管理模块和按键模块。本发明的一种实施方式，主控制处理模块采用凌阳单片机SPCE061A，其本身自带AD转换控制功能，当IO为悬浮输入时，可作为AD的输入端。所以利用四路传感器采集路面信息，将得到的电压信息输出给单片机AD转换模块的输入端IOA0-IOA3，进行AD转换，如图8(b)所示，图8(a)为AD转换的外部参考电压的输入接口，其中VRT和VREF2均与单片机的VREF2端口相连，用来调整参考电压。

[0074] 电子导行仪的壳体(8)上有四个按键(如图8所示)，分别为高度/角度键(4)，向上可调键(5)，向下可调键(6)，和复位和确认选择键(7)(此键长按时作为复位键使用)，其对应的电路如图6所示。图6(a)中，复位键和确认电路，由一个开关(S1)，并联电容(C37)，和一个与二者串联的电阻(R18)构成，两端分别接地和电源，中间引出导线与单片机的引脚号为6的XRESB端相连接，除开关(S1)位于壳体表面，其余部分均封装在壳体内部。如图6(b)所示，其它三个按键分别与单片机的IOA4-IOA6口相连接,由IO口得到输入信号，通过单片机对选择项进行控制，其开关S2、S3和S4位于壳体表面，其电路封装至壳体内部。

[0075] 经过主控制处理模块(如单片机)处理后的信号，由语音模块输出结果，电路原理图如图10所示。利用功率放大器SPY0030可将声音信号对应的电流放大，通过耳机清晰地给使用者提示，其中语音模块的DAC引脚与主控制处理模块(如单片机)的DAC端口相连接。

[0076] 本发明的一种实施方式，给出基于红外传感器的电子导行仪的控制方法，其流程图如图11所示。该流程开始于步骤1101。在步骤1102，设置使用者的佩戴高度及传感器与导行仪正面所成的角度。其中，本发明的一种实施方式中，采用红外传感器的有效探测范围为150cm以内(即红外传感器可检测到此范围内的障碍物)，当由此红外传感器组成导行仪时，其佩戴高度将直接影响其检测的路面水平距离值，如图12所示，因此需要对佩戴高度进行设置。所述的配置高度，可由明眼人帮助设置并将其保存。

[0077] 探测模块中线与水平面所成的角度，即选择不同的卡口后，导行仪支架与水平面所成的角度不同：若选择最上方的卡口，则支架于水平面平行，即与导行仪表面成垂直(90°角)；若选择中间的卡口，则支架与水平面成15度夹角；若选择最下方的卡口，则支架与水平面成30度夹角。探测模块与水平面所成的角度，设置为可调节，是由于：若四路传感器彼此之间互成25°角，且其与导行仪表面所成角度φ固定，则检测到的斜线距离X、水平距离L和高度H间的关系如图13所示。当下路传感器到路面的距离刚好为150cm时，这个时候可测到的路面距离达到最大，但是这个时候的佩戴高度为33厘米，如果将佩戴高度调高，则下路传感器到地面的距离变大，超过有效范围距离值，导致一些小的突起检测不到，因此探测模块中线与水平面的角度应设置为可调的，这样当佩戴高度较高时可以降低传感器角度与地面的角度，但是这么做会减小传感器检测到的路面的水平距离值，所以调整的高度和角度要在一个合适的范围内：

[0078] 正常人每步大约长度为35cm，小孩步伐略小，所以本申请的实施方式取最大值进行分析，保证使用人群的广泛性。即至少要在距离障碍物两步的时候将其检测出来，即如图14所示，距障碍物的最小距离为70cm。此时佩戴高度为最高132.6cm。恰好在一个正常人的胸部。此时下路传感器与水平面所成角度θ为90-27.8=62.2度，下路传感器与垂直平面所成角度φ为27.8度。此时仍具有很大的调整范围。当身高较矮时，可降低传感器高度，调整下路传感器与水平面的角度，从而可以来增大检测距离。

[0079] 图15给出了其他高度、传感器角度下测量范围的示意图。由图15可知，可根据实际需要调整佩戴高度，并选择一个合适的角度，来达到检测距离最大、效果最好的目的。并且要注意的是，在确定佩戴高度和角度时，要保证下路传感器检测到路面的距离X最好是在150附近或是小于150厘米。

[0080] 输入佩戴高度角度时，利用按键进行选择。首次按下高度/角度键，表示对佩戴高度进行调整，可利用向上键和向下键，根据语音提示进行调整，按确认键来确认最终的输入佩戴高度值。再一次按高度/角度键，表示选择导行仪支架与水平面所成的角度，其调节方式与佩戴高度的调节相同。上述设置成功后，如果重新启动电源，所保存的仍为上一次的输入角度，即每次的默认高度值仍为上次输入确认的佩戴高度值和角度值。

[0081] 在步骤1103，四个传感器开始工作，采集行走过程反射回来的电压信号(所述的每组电压信号由上路传感器、下路传感器、左路传感器和右路传感器所采集的信息组成)，并传送给主控制处理模块，主控制处理模块将反馈的电压模拟信号转换为数字信号（例如通过A/D转换实现），主控制处理模块利用电压与距离特性曲线，将上述电压信号转换为距离信息。

[0082] 在步骤1104，首先，主控制处理单元利用下路传感器所测得的信息计算障碍物的距离，公式为：

[0083]

[0084] 同时，主控制处理单元计算障碍物大小，方法为：

[0085] 首先对下路传感器反馈的距离数据进行分析：

[0086] 若下路传感器所反馈的距离值一直保持在a值(a为导行仪中下路传感器采集的到路面的距离信息值，根据所选佩戴高度和选择的卡口的不同，而有所区别，一般为最大检测距离，本实施方案为150cm)附近，则表明地面没有出现障碍物，路面平稳；

[0087] 若下路传感器所反馈的距离值与a的差值的绝对值大于所设定的检测门限c1（10cm左右），则说明检测到路面不平整：如果上述差值为正，则表明前方路面有深坑；如果上述差值为负，则表明前方路面有突起，在路面上出现了障碍物；

[0088] 然后对同一组电压数据中上路传感器所反馈的距离数据进行分析：

[0089] 若上路传感器所反馈的距离值保持b（150cm即探测模块的最大检测范围）值不变，则说明上路传感器还未接触到障碍物；继续对后面采集的每一组电压信息中的上路传感器所反馈的距离值进行分析；

[0090] 若某一时刻发现上路传感器所反馈的距离值发生了变化，且上述距离值与b值之差大于所设定的门限c1，则可利用此时刻上路传感器所反馈的距离值计算障碍物的高度，如图16所示，公式为：

[0091] h=X1*sinθ+H

[0092] 若上路传感器所反馈的距离值一直没有变化，且下路传感器所反馈的距离值又变化到a(如150cm)值，则可利用在变为a值之前的那一组电压数据中的下路传感器所反馈的距离值，如图17所示，计算障碍物的高度，计算公式为：

[0093]

[0094] 综上可知，在进行高度检测过程中，若下路传感器反馈的距离值，由大变小，且上路传感器同时也检测到数据，则可判断此障碍物高度大于等于可检测的最大障碍物高度；当下路传感器检测到障碍物，但是上路传感器采集到的数据没有变化，即上路传感器没有检测到障碍物时，继续进行数据采集，即人脚逐渐靠近障碍物。

[0095] 与此同时，左、右两路传感器对障碍物进行宽度检测：

[0096] 若左侧传感器所反馈的距离值与b值的绝对值大于门限c1，则说明左侧传感器检测到了障碍物，记录下左路传感器所反馈的距离值X3，继续对后续的每一组信息进行分析，如果分析出有一组电压数据中，右侧传感器所反馈的距离值与b值的差值大于门限c2，则说明右侧传感器也检测到了障碍物，保存下此时右侧传感器所反馈的距离值X4，然后根据上述保存的两个值(左路传感器反馈的距离值和右路传感器反馈的距离值)，计算障碍物的宽度，如图18所示，计算公式为：

[0097] w=X3*sinθ0+X4*sinθ0

[0098] 若在继续对后续的每一组信息进行分析过程中，右侧传感器所反馈的距离值一直没有变化，且左侧传感器所反馈的距离值又变回a值，则记录下这一组电压数据之前的左侧传感器所反馈的距离值X31，则可根据上述两个值进行宽度估计，如图19所示，计算公式为：

[0099] w=X3*sinθ0-X31*sinθ0

[0100] 若右侧传感器先检测到障碍物，其计算方法与左侧相同；

[0101] 若左路传感器先检测到障碍物，则说明障碍物偏向于使用者身体的左侧，若右路传感器先检测到障碍物，则说明障碍物偏向于使用者身体的右侧，导行仪根据上述信息提供给使用者方位信息。

[0102] 在步骤1105，将步骤3的计算结果输出，如果有障碍物则进行报警提示，并根据分析将障碍物的方位信息及大小信息进行语音输出，辅助使用者行走。

[0103] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。