一种超声导盲系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声探测技术领域，尤其涉及的是一种超声导盲系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]蝙蝠是人们熟悉的夜行动物，它利用自己特殊超声探测系统，完成食物目标探测和飞行路线的确认。科学家们利用它的回声定位原理，早已经制成了声纳仪和雷达。回声探测技术在水下地形植被勘探，国防军工设备上多已经有非常多的运用，且技术已经相对完善。
[0003]盲人作为社会中的弱势群体，应该受到社会的关注和照顾。由于盲人的视力缺陷，在出行、工作、生活等各个方面都受到限制。市场上已有的导盲产品仍存在不少缺点:如导盲杖，由于其携带不便，方向单一，只能探测前方一个固定角度是否有障碍物，且影响美观，容易造成视障人士的自卑心理。语音导盲器，价格偏高，对环境噪声情况要求高。红外线导盲器，容易受环境干扰，信号失真，造成误判，发生意外等。
[0004]因此，现有技术有待于进一步的改进。
【发明内容】
[0005]鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于为用户提供一种超声导盲系统及其实现方法，克服现有技术中的导盲产品携带不便或者容易受环境干扰，造成误判等缺陷。
[0006]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种超声导盲系统，其中，包括:超声探测装置和含有多个凹凸触点的探测结果显示装置；
所述超声探测装置包括:至少一个超声发射器、至少一个回声接收器和回波信号处理装置；
所述超声发射器，用于发出超声探测信号；
所述回声接收器，用于接收超声探测信号经过障碍物后反射的回波信号；
所述回波信号处理装置，用于对从回声接收器中得到的回波信号进行分析处理，得到含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型；
所述探测结果显示装置，用于与超声探测装置相连接，从所述回波信号处理装置中获取环境场景三维模型所对应的三维数据，并根据所述三维数据解析出其中含有的环境障碍物信息，控制所述凹凸触点排列组合，对环境障碍物的位置进行模拟显示。
[0007]所述超声导盲系统，其中，所述回波信号处理装置包括:
信息过滤单元，用于对从回声接收器中接收到的回波信号进行分析，删除其中来自预定范围之外的障碍物回波信号。
[0008]所述超声导盲系统，其中，所述回波信号处理装置还包括:
位置信息定位单元，用于对用户的位置及分析出的环境障碍物的位置进行定位；三维模型建立单元，用于以用户的位置为环境场景三维模型的坐标中心，建立所述环境场景三维模型。
[0009]所述超声导盲系统，其中，所述回声接收器的个数为偶数个，分别用于获取同一直线不同方向上反射的回波信号。
[0010]所述超声导盲系统，其中，所述探测结果显示装置包括:
触点控制组合单元，用于所述环境场景三维模型中的三维数据信息，控制凹凸触点上下、左右、上升或者下降一定的距离，使最终排列出的三维立体图形与所述环境场景三维模型等同。
[0011]—种超声导盲系统的实现方法，其中，包括:
通过超声发生器向环境中发出超声波，所述超声波经过障碍物后，反射回波信号；
采用回声接收器接收反射的回波信号，并将所述回波信号发送到回波信号处理装置；回波信号处理装置对其接收到的回波信息进行分析处理，得到含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型；
探测结果显示装置从所述回波信号处理装置中获取环境场景三维模型所对应的三维数据，并根据所述三维数据解析出其中含有的环境障碍物信息，控制所述凹凸触点排列组合，对环境障碍物的位置进行模拟显示。
[0012]所述超声导盲系统的实现方法，其中，所述回波信号处理装置对其接收到的回波信息进行分析处理时，包括步骤:
对从回声接收器中接收到的回波信号进行分析，删除其中来自预定范围之外的障碍物回波信号。
[0013]所述超声导盲系统的实现方法，其中，所述回波信号处理装置对其接收到的回波信息进行分析处理时，得到含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型的步骤还包括:
对用户的位置及分析出的环境障碍物的位置进行定位，并以用户的位置为环境场景三维模型的坐标中心，建立所述环境场景三维模型。
[0014]所述超声导盲系统的实现方法，其中，所述回声接收器的个数为偶数个，分别用于获取同一直线不同方向上反射的回波信号。
[0015]所述超声导盲系统的实现方法，其中，所述根据所述环境场景三维模型中含有的环境障碍物信息，控制所述凹凸触点排列组合的步骤包括:
根据环境场景三维模型中的三维数据信息，控制凹凸触点上下、左右、上升或者下降一定的距离，使最终排列出的三维立体图形与所述环境场景三维模型等同。
[0016]有益效果，本发明提供了一种超声导盲系统及其实现方法，通过超声发生器向环境中发出超声波，所述超声波经过障碍物后，反射回波信号，采用回声接收器接收反射的回波信号，并将所述回波信号发送到回波信号处理装置，回波信号处理装置对其接收到的回波信息进行分析处理，得到含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型，探测结果显示装置从所述回波信号处理装置中获取环境场景三维模型，并根据所述环境场景三维模型中含有的环境障碍物信息，控制所述凹凸触点排列组合，对环境障碍物的位置进行模拟显示。本发明所述系统及其实现方法，有效的利用了回声探测技术，使环境中的障碍物情况通过三维立体触点的方式呈现到盲人用户面前，具设计简单、安全可靠和适于实用等优点。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的一种超声导盲系统的原理结构示意图；
图2是本发明所提供的所述系统的具体实施例示意图；
图3是本发明中所述探测结果显示装置上环境障碍物显示的平面示意图；
图4是本发明的一种超声导盲系统的实现方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]本发明提供了一种超声导盲系统，如图1所示，所述系统包括:超声探测装置1和含有多个凹凸触点的探测结果显示装置2。
[0020]所述超声探测装置1包括:至少一个超声发射器11、至少一个回声接收器12和回波信号处理装置13。
[0021]所述超声发射器11，用于向环境中发出超声探测信号；
所述回声接收器12,用于接收超声探测信号经过障碍物后反射的回波信号；
所述回波信号处理装置13,用于对从回声接收器中得到的回波信号进行分析处理，得到含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型；
所述探测结果显示装置2,用于与超声探测装置相连接，从所述回波信号处理装置中获取环境场景三维模型所对应的三维数据，并根据所述三维数据解析出其中含有的环境障碍物信息，控制所述凹凸触点排列组合，对环境障碍物的位置进行模拟显示。
[0022]上述系统中，首先通过超声发射器发出超声信号，然后通过回声接收器接收遇到环境中的障碍物发射回来的回波信号，则通过利用声波的反射原理，多普勒原理等声波原理，可以计算出用户前方障碍物的长宽高，以及障碍物与用户之间的距离。具体的，通过测量作用到同一个障碍物上的超声波发射脉冲与反射波脉冲之间的时间间隔，可计算出该障碍物到探测装置之间的距离，根据障碍物上不同位置点反射回的超声波脉冲到达两个接收器的时间不同，可确定出障碍物表面形状，当获取了上述距离数据和障碍物表面形状的信息后，回波信号处理装置便可以上述信息为基准，建立含有环境中障碍物位置信息的环境场景三维模型。
[0023]超声探测装置与探测结果显示装置之间建立连接，其建立连接的方式可以为有线连接，也可以为无线，优选的，可以选择低功耗的蓝牙或者wifi连接，则超声探测装置的回波信号处理装置便可以将其建立完成的三维模型中包含的三维数据信息发送到探测结果显示装置。
[〇〇24]探测结果显示装置获取环境场景三维模型所对应的三维数据，并根据所述三维数据解析出其中含有的环境障碍物信息，以超声发出装置为中心点，对远处障碍物正对探测点的这一面的，其面积大小和高度，通过控制所述凹凸触点排列组合，对环境障碍物的位置进行模拟显示。
[〇〇25]为了加快数据的处理效率，所述回波信号处理装置包括:信息过滤单元，用于对从回声接收器中接收到的回波信号进行分析，删除其中来自预定范围之外的障碍物回波信号。
[0026]位置信息定位单元，用于对用户的位置及分析出的环境障碍物的位置进行定位；三维模型建立单元，用于以用户的位置为环境场景三维模型的坐标中心，建立所述环境场景三维模型。
[0027]由于过滤了不会对用户造成行走阻碍的障碍物信息，因此需要处理的数据将减少，而且将用户所在位置定为坐标轴的原点，回波信号处理装置仅仅对与用户在预定范围内的回波信号进行分析处理，从而不仅仅提高了处理数据的效率，而且建立的环境场景三维模型也简单。
[0028]为了可以更加准确的获取回波信号，在具体实施例中，可以设置所述回声接收器的个数为偶数个，分别用于获取同一直线不同方向上反射的回波信号。结合图3所示，两个回波所在直线为图中X轴，障碍物距离等比例缩小为Y轴，以及障碍物高度等信息通过蓝牙发送到障碍显示板。