基于人流轨迹感知的智能盲杖和工作方法

本申请涉及便携式无障碍辅助设备 ，尤其涉及一种基于人流轨迹感知的智能盲杖和工作方法。

背景技术：

1、视障人群在校园、商场、地铁站、医院、社区道路等公共空间出行时，除需要识别台阶、墙体、路沿、柱体、车辆等静态障碍外，还需要应对大量具有主动运动能力的动态目标，例如迎面行人、横向穿行行人、骑行者、推车人员以及突然改变方向的人群。

2、相关技术中，传统白杖主要依靠触觉接触发现近距离障碍，其感知范围有限，通常只能在障碍物接近或已经发生接触时向使用者提供反馈，难以及时反映动态目标的运动趋势，实现面向视障用户的动态避障引导。

技术实现思路

1、本申请提供一种基于人流轨迹感知的智能盲杖和工作方法，通过环境感知模块持续采集周边环境感知数据，计算处理模块基于环境感知数据解析动态目标实时位置与运动特征，精准捕捉行人、骑行者等移动对象的运动趋势，有效区分存在碰撞风险与远离用户的动态目标，从而也就可以准确的输出连续、可执行的最优避障引导动作，实现根据人流运动趋势和未来交汇关系进行主动避障引导以及对动态人流冲突的前置预判，克服传统设备仅依靠瞬时距离判别危险的单一判定逻辑，有效减少动态场景下的风险误报与危险漏报，最后通过引导反馈模块将最优避障引导动作转化为多模态提示信号反馈给视障用户，显著提升视障用户在人流密集场景中的出行安全性与通行效率。

2、本申请提供一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，包括：

3、环境感知模块、计算处理模块和引导反馈模块；

4、环境感知模块用于获取环境感知数据；

5、计算处理模块用于基于环境感知数据，确定动态目标的实时位置和运动特征；根据动态目标的实时位置和运动特征，确定最优避障引导动作；

6、引导反馈模块用于将最优避障引导动作转换为多模态提示信号。

7、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖， 计算处理模块具体用于：

8、根据各个动态目标的实时位置和运动特征，确定用户与动态目标的动态碰撞风险；

9、根据用户的各个候选通行位置所对应的静态障碍代价、行进方向偏离代价以及用户与动态目标的动态碰撞风险，确定用户的各个候选通行位置所对应的综合通行代价；

10、根据用户的各个候选通行位置所对应的综合通行代价，确定最优避障引导动作。

11、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖， 根据各个动态目标的实时位置和运动特征，确定用户与动态目标的动态碰撞风险，包括：

12、根据各个动态目标的实时位置和运动特征，确定用户和动态目标的预计交汇时间；

13、根据用户和动态目标的预计交汇时间、动态目标的运动速度、动态目标的检测置信度和人流密度，确定用户与动态目标的动态碰撞风险。

14、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，根据用户和动态目标的预计交汇时间、动态目标的运动速度、动态目标的检测置信度和人流密度，确定用户与动态目标的动态碰撞风险，包括：

15、=‖‖+-)

16、其中，

r

i表示用户与第个动态目标的动态碰撞风险,σ(·)表示归一化函数，

α

1、

α

2、

α

3、

α

4为权重参数，表示用户和第个动态目标的预计交汇时间，为防止分母为零的稳定项，表示第个动态目标在时刻t的速度，表示时刻t的局部人流密度,为动态目标的检测置信度。

17、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，根据用户的各个候选通行位置所对应的静态障碍代价、行进方向偏离代价以及用户与动态目标的动态碰撞风险，确定用户的各个候选通行位置所对应的综合通行代价，包括：

18、

19、其中，c(q)表示候选通行位置q所对应的综合通行代价，、、为权重参数，s(q)表示用户的候选通行位置q所对应的静态障碍代价，d(q)表示行进方向偏离代价，

r

i表示用户与第个动态目标的动态碰撞风险，表示第个动态目标在时刻t的位置，表示用户和第个动态目标的预计交汇时间，表示第个动态目标在时刻t的速度，表示动态风险扩散范围。

20、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖， 最优避障引导动作包含以下至少一项：

21、直行、左偏、右偏、减速和等待。

22、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖， 引导反馈模块还用于：

23、在连续多时刻的最优避障引导动作保持不变的情况下，抑制重复输出多模态提示信号，仅在最优避障引导动作变更时输出对应的多模态提示信号。

24、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，多模态提示信号包括振动信号和语音提示信号。

25、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，不同的最优避障引导动作对应不同振动频率、振动时长或语音提示内容。

26、根据本申请提供的一种基于人流轨迹感知的智能盲杖， 智能盲杖还包括：

27、电源模块和通信模块；电源模块为环境感知模块、计算处理模块和引导反馈模块供电；通信模块用于与手机、耳机、云端或远程监护终端传输交互数据。

28、本申请还提供一种智能盲杖工作方法，包括：

29、环境感知模块获取环境感知数据；

30、计算处理模块基于环境感知数据，确定动态目标的实时位置和运动特征；根据动态目标的实时位置和运动特征，确定最优避障引导动作；

31、引导反馈模块将最优避障引导动作转换为多模态提示信号。

32、本申请提供的基于人流轨迹感知的智能盲杖和工作方法，通过环境感知模块持续采集周边环境感知数据，计算处理模块基于环境感知数据解析动态目标实时位置与运动特征，精准捕捉行人、骑行者等移动对象的运动趋势，有效区分存在碰撞风险与远离用户的动态目标，从而也就可以准确的输出连续、可执行的最优避障引导动作，实现根据人流运动趋势和未来交汇关系进行主动避障引导以及对动态人流冲突的前置预判，克服传统设备仅依靠瞬时距离判别危险的单一判定逻辑，有效减少动态场景下的风险误报与危险漏报，最后通过引导反馈模块将最优避障引导动作转化为多模态提示信号反馈给视障用户，显著提升视障用户在人流密集场景中的出行安全性与通行效率。

1.一种基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，计算处理模块具体用于：

3.根据权利要求2的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，根据各个动态目标的实时位置和运动特征，确定用户与动态目标的动态碰撞风险，包括：

4.根据权利要求3的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，根据用户和动态目标的预计交汇时间、动态目标的运动速度、动态目标的检测置信度和人流密度，确定用户与动态目标的动态碰撞风险，包括：

5.根据权利要求2的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，根据用户的各个候选通行位置所对应的静态障碍代价、行进方向偏离代价以及用户与动态目标的动态碰撞风险，确定用户的各个候选通行位置所对应的综合通行代价，包括：

6.根据权利要求 1-5任一项的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，最优避障引导动作包含以下至少一项：

7.根据权利要求1-5任一项的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，引导反馈模块还用于：

8.根据权利要求 1-5任一项的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，多模态提示信号包括振动信号和语音提示信号。

9.根据权利要求 8的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，不同的最优避障引导动作对应不同振动频率、振动时长或语音提示内容。

10.根据权利要求 1 的基于人流轨迹感知的智能盲杖，其特征在于，智能盲杖还包括：

11.一种智能盲杖工作方法，应用于如权利要求1-10任一项的智能盲杖，其特征在于，包括：