CN108042323B - 具备障碍物探测与智能导航的手杖及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备障碍物探测与智能导航的手杖及其应用方法。手杖包括手杖柱体部分、手柄部分，手杖柱体的上部设有全景摄像头、前方声波探头、左方声波探头和右方声波探头，形成手杖的声波与摄像探测能力，手杖柱体的上部外设有橡胶保护套；手柄设有手杖电源开关、蓝牙耳机开关、扬声器、紧急救援开关、全景摄像头开关、前方声波探头开关、左右声波探头开关，内设有手杖电池仓。本发明可通过声波、摄像和地物地图三种方式进行相互验证和联合导航，克服了单一方式对障碍物探测与识别存在盲区的不足。

Description

具备障碍物探测与智能导航的手杖及其应用方法

技术领域

本发明涉及视障人士智能导航技术领域，具体是指一种具备障碍物探测与智能导航的手杖及其应用方法。

背景技术

据统计，中国盲人，包括低视力的视障人士达到1400万，但在今天的中国各大城市马路上，几乎看不到盲人行走，其重要原因是缺乏安全可靠的智能导航技术作为保障，同时在城市盲道经常被各类物品占据，尤其是各类自行车和电瓶车，加剧了盲人出行的困难。尽管，已经有一些专利与文献提及视障人士导航技术，但因缺乏便捷性、可靠性和智能性等原因，无法为视障人士提供出行保障。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种便捷性好、安全性高的具备障碍物探测与智能导航的手杖及其应用方法。

本发明智能导航手杖采用如下技术方案：

一种具备障碍物探测与智能导航的手杖，包括手杖柱体部分、手柄部分，手柄与手杖柱体衔接处弯曲便于扶持；

手杖柱体的上部设有全景摄像头、前方声波探头、左方声波探头和右方声波探头，形成手杖的声波与摄像探测能力，其中前方声波探头、左方声波探头、右方声波探头处于同一高度，全景摄像头位于前方声波探头的正上方，手杖柱体的上部外设有橡胶保护套，橡胶保护套设有四个圆孔，与全景摄像头、前方声波探头、左方声波探头和右方声波探头一一对应；

手柄设有手杖电源开关、蓝牙耳机开关、扬声器、紧急救援开关、全景摄像头开关、前方声波探头开关、左右声波探头开关，内设有手杖电池仓。

所述的手柄，包括：手柄本体、手柄盖板、手柄盖板开关、内置芯片、触摸屏、USB接口、SIM卡插口、紧急救援开关插孔、蓝牙耳机开关插孔、手杖电源开关插孔、扬声器插孔、全景摄像头开关插孔、前方声波探头开关插孔、左右声波探头开关插孔；

手柄前端外设有螺纹，以便和手杖柱体顶端的内设螺纹进行连接形成完整的手杖；在手柄前端设有扬声器插孔可连接扬声器，尾端设有蓝牙耳机开关插孔、手杖电源开关插孔、全景摄像头开关插孔、前方声波探头开关插孔、左右声波探头开关插孔，以便连接蓝牙耳机开关、手柄电源开关、全景摄像头开关、前方声波探头开关和左右声波探头开关；

在手柄的中部设有手柄盖板，对手柄内的电子设备起到保护作用，在盖板尾端设有弹跳式手柄盖板开关，以易于打开和锁紧手柄盖板；打开手柄盖板，在手柄上有内置芯片、触摸屏、USB接口和SIM卡插口，触摸屏用于进行手杖参数设置操作，USB接口用于手杖充电和数据连接，SIM卡插口用于连接手机电话卡，以便获取实时的手杖位置和发送紧急信息；所述的手杖电池仓位于手柄的另一侧，和手柄盖板呈对称分布，起到加装可充电电池，为手杖所有电子设备提供电能作用。

所述的紧急救援开关位于手柄前部，主动触发，或在紧急情况时由内置芯片被动触发；

紧急救援开关插孔设置在手柄前方，可连接紧急救援开关，便于使用者紧急情况时使用；

全景摄像头开关、前方声波探头开关和左右声波探头开关设置在手柄后方，通过电源导线与全景摄像头、前方声波探头、左方声波探头和右方声波探头连接，其中左右声波探头开关同时控制左方声波探头和右方声波探头。

所述的手杖柱体的底端设有手杖保护垫，为盖帽状，套在在手杖柱体的末端，起到防滑减震作用；所述的手柄设有手柄套，为皮质材料，套在手柄上，起到防汗、防雨作用。

所述的内置芯片，能够通过电源线连接辅助导航的外围设备接口，包括：中央控制单元、SIM卡连接接口、摄像头连接接口、前方声波探头连接接口、左方声波探头连接接口、右方声波探头连接接口、蓝牙耳机连接接口、USB连接接口、扬声器连接接口、紧急救援开关接口和触摸屏接口，由内部预设程序对辅助导航设备进行管理。

一种利用所述的手杖进行障碍物探测与智能导航的方法，包括：声波探测障碍物、摄像自动识别障碍物、内置地物导航地图匹配、联合探测障碍物与导航，根据需要，采用其中的一种或者多种进行导航；

所述的声波探测障碍物包括如下具体步骤：

5.1)手杖前方障碍物探测：通过手杖柱体上的前方声波探头，向手杖前进方向自下而上发射N个声波，N为自然数，每个声波有固定的发射角θ_i，0≤θ_i≤180°；当声波遇到前方障碍物后，返回给声波探头，并记录下每个声波的往返时间t_i，则每个声波的旅行距离l_i＝t_i×v/2,v为声波在空气中的速度，从而在手杖前方形成一个声波回波的数据集合L_h＝{l_i,t_i,θ_i}_i＝1,N，i为自然数；

5.2)手杖左方障碍物探测：通过手杖柱体的左方声波探头，向手杖左方向自前向后水平发射M个声波，M为自然数，按照5.1)所述步骤，在手杖左方形成一个声波回波的数据集合L_l＝{l_j,t_j,α_j}_j＝1,M，j为自然数,α_i为左方声波发射角，0≤α_i≤180°；

5.3)手杖右方障碍物探测：通过手杖柱体上的右方声波探头，向手杖右方向自前向后水平发射K个声波，K为自然数，按照5.1)所述步骤，在手杖右方形成一个声波回波的数据集合L_r＝{l_k,t_k,β_k}_k＝1,K，k为自然数,β_k为右方声波发射角，0≤β_k≤180°；

5.4)手杖前方障碍物判断方法，根据数据集合L_h＝{l_i,t_i,θ_i}_i＝1,N来判断，可以分为如下情形：

5.4.1)地面障碍物判断：当0≤θ_i≤45°时，可以认为声波探测的是地面障碍物回波，从而计算障碍物离前方声波探头(3.2)的水平距离D_i＝l_i×sinθ_i，和垂直距离H_i＝l_i×cosθ_i，H为前方声波探头距离地面的垂直距离，根据下述情形警示使用者：

1)当D_i＞1m时，不予以警示；

2)当D_i≤1m时，且当|H-H_i|≤0.1m时，不予以警示；

3)当D_i≤1m时，且当H-H_i＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为上坡；

4)当D_i≤1m时，且当H_i-H＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为下坡；

5.4.2)正前方障碍物判断：当45°＜θ_i≤135°时，可以认为声波探测的是使用者正前方的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者正前方有障碍物；

5.4.3)头部障碍物判断：当135°≤θ_i≤180°时，可以认为声波探测的是使用者头部的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者头部有障碍物；

5.5)手杖左方障碍物判断，可根据数据集合L_l＝{l_j,t_j,α_j}_j＝1,M来判断，当l_j≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者左方有障碍物；

5.6)手杖右方障碍物判断，可根据数据集合L_r＝{l_k,t_k,β_k}_k＝1,K来判断，当l_k≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者右方有障碍物。

所述的摄像自动识别障碍物具体如下：当使用者开始使用手杖行走时，全景摄像头按照一定的时间间隔T拍摄前方的图像，T缺省值为1s，也可通过触摸屏设置；并采用图像自动识别方法，快速识别图像中的物体轮廓，并将前方图像与识别的物体及位置信息临时存储到内置芯片，识别的物体和位置信息可以存贮到地物导航地图。

所述的内置地物导航地图匹配包括如下步骤：

7.1)在视障人士经常行走路线上，通过全景摄像头采集地物信息，并按照SIM卡提供的位置信息，将行走路线、地物和位置信息同时存储到内置芯片中，所述地物信息包括道路两侧和前进方向的固定不可移动的物体，包括：房屋、树木、公交站；

7.2)当视障人士使用手杖时，内置芯片根据SIM卡提供的位置信息，读取步骤7.1)中存储的地物信息，并通过蓝牙耳机播报地物名称；

7.3)当视障人士远离既定路线时，由蓝牙耳机进行警示，所谓远离是指SIM卡提供的实时位置与步骤7.1)中存储的行走路线偏差大于2m时。

所述的联合探测障碍物与导航，包括如下具体步骤：

8.1)由三个声波探头，实时探测并识别手杖前方、左方和右方的障碍物；

8.2)由手杖摄像头，实时拍摄并识别手杖前方的障碍物；

8.3)由内置芯片，根据SIM卡提供的行走路线位置信息，实时读取手杖前进方向的地物；

8.4)由内置芯片的预设管理程序，对步骤8.1)、8.2)和8.3)所提供的障碍物和地物进行比对，以判别障碍物是固定物体、临时放置的物体，还是移动的物体，并通过蓝牙耳机播报给使用者，从而提升智能导航的准确性和安全性；

8.4.1)所述固定物体，是指导航地图中存在的物体；

8.4.2)所述临时放置的物体，是指导航地图中不存在的物体，但探测到的不可移动的物体，包括临时停放的自行车和汽车；

8.4.3)所述的移动的物体，是指导航地图中不存在，但探测到的可移动的物体，，但在短时间t内又消失的物体，t<3秒，包括行驶的汽车和自行车。

进一步设有救援模块，包括如下步骤：

9.1)当使用者意外碰到障碍物、跌倒或者偏离导航路线时，主动打开紧急救援开关，由内置芯片连接SIM卡，拨通应急电话，并将位置信息通过短信方式发送；

9.2)当使用者无法主动打开紧急救援开关时，根据声波探头探测的障碍物信息进行判断，此时手杖水平或低角度倾斜放置于地面，内置芯片根据前方、左方和右方障碍物的距离L，当L<0.1m时且当停留时间T>10min时，主动触发报警开关，由内置芯片连接SIM卡，拨通应急电话，并短信通知。

本发明的有益效果：

(1)智能性。可以通过声波、摄像和地物地图三种方式进行相互验证和联合导航，克服了单一方式对障碍物探测与识别存在盲区的不足，同时这些功能由内置芯片进行管理，无需使用者干涉，提升了导航手杖的智能性；

(2)便捷性。外观与普通手杖没有差异，所有智能导航装置均巧妙地隐藏于手杖体中，根据人的习惯，在手柄处设置了电源开关、蓝牙耳机、救援开关等，视障人士可便捷地使用；

(3)设备安全性。手杖可设置防滑减震的手杖垫、保护套、手柄盖、手柄套等，对电子元器件进行有效的保护，提升了设备使用寿命；

(4)紧急救援。考虑到视障人士属于特殊人群，可提供紧急救援开关，由使用者直接触发，也可由系统自动判断和自动触发，进一步提升了视障人士的安全生存能力。

本发明适用于视障人士智能导航使用，也可扩展到智能导航相关技术领域，也同样适用于正常无视障人士。

附图说明

图1是本发明导航手杖的整体效果示意图；

图2是图1分解开的主要元器件的结构示意图；

图3是图1的前视示意图；

图4是图1中手柄结构示意图；

图5是图4中导航芯片功能示意图；

图6是前方声波探头工作示意图；

图7是左方和右方声波探头工作示意图；

图8是前方声波探头探测障碍物示意图；

图中：手杖柱体1、手柄2、橡胶保护套3、手杖保护垫4、手杖电源开关5、蓝牙耳机开关6、扬声器7、蓝牙耳机、紧急救援开关8、全景摄像头开关9、前方声波探头开关10、左右声波探头开关11、手柄套12和手杖电池仓13；手柄本体2.1、手柄盖板2.2、手柄盖板开关2.3、内置芯片2.4、触摸屏2.5、USB接口2.6、SIM卡插口2.7、紧急救援开关插孔2.8、蓝牙耳机开关插孔2.9、手杖电源开关插孔2.10、扬声器插孔2.11、全景摄像头开关插孔2.12、前方声波探头开关插孔2.13、左右声波探头开关插孔2.14；中央控制单元2.4.1、SIM卡连接接口2.4.2、摄像头连接接口2.4.3、前方声波探头连接接口2.4.4、左方声波探头连接接口2.4.5、右方声波探头连接接口2.4.6、蓝牙耳机连接接口2.4.7、USB连接接口2.4.8、扬声器连接接口2.4.9、紧急救援开关接口2.4.10和触摸屏接口2.4.11；全景摄像头3.1、前方声波探头3.2、左方声波探头3.3和右方声波探头3.4。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明。

实施例1

一种具备障碍物探测与智能导航的手杖，按照图1，它包括手杖柱体1、手柄2、橡胶保护套3(可选)、手杖保护垫4、手杖电源开关5、蓝牙耳机开关6、扬声器7、紧急救援开关8和手柄套12(可选)。

按照图2、4，将手杖柱体1与手柄2通过螺纹衔接在一起，在手杖柱体套上橡胶保护套3、手杖保护垫4。

按照图3，橡胶保护套3设有四个圆孔，将全景摄像头3.1、前方声波探头3.2、左方声波探头3.3和右方声波探头3.4依次安装到橡胶保护套3的一个圆孔，形成智能手杖的声波与摄像探测能力；前方声波探头3.2、左方声波探头3.3、右方声波探头3.4处于同一高度，全景摄像头3.1位于前方声波探头3.2的正上方。

按照图4，将手柄盖板2.2、手柄盖板开关2.3、内置芯片2.4、触摸屏2.5、USB接口2.6、SIM卡插口2.7、紧急救援开关插孔2.8、蓝牙耳机开关插孔2.9、手杖电源开关插孔2.10和扬声器插孔2.11安装于手柄本体2.1，形成手柄物理结构。

按照图5，通过电源线将手杖电源开关5、蓝牙耳机开关6、扬声器7、全景摄像头3.1、前方声波探头3.2、左方声波探头3.3、右方声波探头3.4、触摸屏2.5、USB接口2.6和SIM卡插口2.7等辅助导航设备连接到内置芯片2.4的相应接口，包括：SIM卡连接接口2.4.2、摄像头连接接口2.4.3、前方声波探头连接接口2.4.4、左方声波探头连接接口2.4.5、右方声波探头连接接口2.4.6、蓝牙耳机连接接口2.4.7、USB连接接口2.4.8、扬声器连接接口2.4.9、紧急救援开关接口2.4.10和触摸屏接口2.4.11，形成手杖的电气化结构，以便智能管理手杖。

打开手杖电源开关5，使各辅助导航设备处于通电状态，通过内置程序，自检各辅助设备是否正常，包括：摄像头是否正常工作、声波探头是否正常工作、蓝牙耳机是否正常连接、扬声器是否正常连接，并通过触摸屏2.5显示这些辅助设备的工作状态；手柄套12套上手柄，可以开始使用智能手杖，起到防雨防汗作用，延长手杖电子器件的使用寿命。

实施例2

手杖进行障碍物探测与智能导航的方法，包括：1)声波探测障碍物、2)摄像自动识别障碍物、3)内置地物地图匹配导航、4)联合探测障碍物与导航，根据需要，可以采用其中的一种或者多种进行导航。

从而避免单一方法进行障碍物探测与识别的不足，为视障人士提供更加可靠的导航保障。

1)基于声波探测障碍物，包括如下具体步骤：

1.1)手杖前方障碍物探测：按照图6，通过手杖柱体上的前方声波探头，向手杖前进方向自下而上发射N个声波，N为自然数，每个声波有固定的发射角θ_i，0≤θ_i≤180°；当声波遇到前方障碍物后，返回给声波探头，并记录下每个声波的往返时间t_i，则每个声波的旅行距离l_i＝t_i×v/2,v为声波在空气中的速度，从而在手杖前方形成一个声波回波的数据集合L_h＝{l_i,t_i,θ_i}_i＝1,N，i为自然数；

1.2)手杖左方障碍物探测：按照图7，通过手杖柱体上的左方声波探头，向手杖左方向自前向后水平发射M个声波，M为自然数，与步骤1.1)类似，在手杖左方形成一个声波回波的数据集合L_l＝{l_j,t_j,α_j}_j＝1,M，j为自然数,α_i为左方声波发射角，0≤α_i≤180°；

1.3)手杖右方障碍物探测：按照图7，通过手杖柱体上的右方声波探头，向手杖右方向自前向后水平发射K个声波，K为自然数，与步骤1.1)类似，在手杖右方形成一个声波回波的数据集合L_r＝{l_k,t_k,β_k}_k＝1,K，k为自然数,β_k为右方声波发射角，0≤β_k≤180°；

1.4)手杖前方障碍物判断，按照图8，根据数据集合L_h＝{l_i,t_i,θ_i}_i＝1,N来判断，可以分为如下情形：

1.4.1)地面障碍物判断：当0≤θ_i≤45°时，可以认为声波探测的是地面障碍物回波，从而计算障碍物离前方声波探头的水平距离D_i＝l_i×sinθ_i，和垂直距离H_i＝l_i×cosθ_i，H为前方声波探头距离地面的垂直距离，根据下述情形警示使用者：

a)当D_i＞1m时，不予以警示；

b)当D_i≤1m时，且当|H-H_i|≤0.1m时，不予以警示；

c)当D_i≤1m时，且当H-H_i＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为上坡；

d)当D_i≤1m时，且当H_i-H＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为下坡；

1.4.2)正前方障碍物判断：当45°＜θ_i≤135°时，可以认为声波探测的是使用者正前方的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者正前方有障碍物；

1.4.3)头部障碍物判断：当135°≤θ_i≤180°时，可以认为声波探测的是使用者头部的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者头部有障碍物；

1.5)手杖左方障碍物判断，可根据数据集合L_l＝{l_j,t_j,α_j}_j＝1,M来判断，当l_j≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者左方有障碍物；

1.6)手杖右方障碍物判断，可根据数据集合L_r＝{l_k,t_k,β_k}_k＝1,K来判断，当l_k≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者右方有障碍物；

2)基于摄像自动识别障碍物，当使用者开始使用手杖行走时，全景摄像头按照一定的时间间隔T拍摄前方的图像，T缺省值为1s，也可通过触摸屏设置，并采用图像自动识别方法，快速识别图像中的物体轮廓，并将前方图像与识别的物体临时存储到内置芯片；

3)基于地物导航地图匹配，包括如下步骤：

3.1)在视障人士经常行走路线上，采集地物信息，并按照SIM卡提供的位置信息，将地物和位置信息同时存储到内置芯片中，所述地物信息包括道路两侧和前进方向的固定不可移动的物体，包括：房屋、树木、公交站等；

3.2)当视障人士使用手杖时，内置芯片根据SIM卡提供的位置信息，读取步骤3.1)中存储的地物信息，并通过蓝牙耳机播报地物名称；

3.3)当视障人士远离既定路线时，由蓝牙耳机进行警示，所谓远离是指SIM卡提供的实时位置与步骤3.1)中存储的位置偏差大于2m时；

4)联合探测障碍物与导航，包括如下具体步骤：

4.1)由三个声波探头，按照步骤1)实时探测并识别手杖前方、左方和右方的障碍物；

4.2)由手杖摄像头，按照步骤2)实时拍摄并识别手杖前方的障碍物；

4.3)由内置芯片，根据SIM卡提供的位置信息，按照步骤3)实时读取手杖前进方向的地物；

4.4)由内置芯片的预设管理程序，对步骤4.1)、4.2)和4.3)所提供的障碍物和地物进行比对，以判别障碍物是固定物体，还是临时放置的物体，还是移动的物体，并通过蓝牙耳机播报给使用者，从而提升智能导航的准确性和安全性；

4.4.1)所谓固定物体，是指导航地图中存在的物体；

4.4.2)所谓临时放置的物体，是指导航地图中不存在的物体，但通过步骤1)和2)探测的不可移动的物体，如停放的自行车和汽车；

4.4.3)所谓移动的物体，是指导航地图中不存在，但通过步骤1)和2)探测的可移动的物体，如行驶的汽车和自行车；

4.4.4)所谓移动的物体，指步骤1)和2)探测探测的物体，但在短时间t内又消失的物体，t<3秒。

进一步包括

5)救援，包括如下步骤：

5.1)当使用者意外碰到障碍物、跌倒或者偏离导航路线时，可主动打开紧急救援开关，由内置芯片连接SIM卡，拨通使用者家人的电话，并将位置信息通过短信方式发送，使用者家人电话可通过触摸屏进行设置；

5.2)当使用者意外受伤，而不能主动打开紧急救援开关时，系统可根据声波探头探测的障碍物信息进行判断，此时手杖水平或低角度倾斜放置于地面，内置芯片根据前方、左方和右方障碍物的距离L，当L<0.1m时且当停留时间T>10min时，主动触发报警开关，由内置芯片连接SIM卡，拨通110电话，并短信通知110和家人电话。

Claims (2)

1.一种利用手杖进行障碍物探测与智能导航的方法，其特征在于，包括：声波探测障碍物、摄像自动识别障碍物、内置地物导航地图匹配、联合探测障碍物与导航，根据需要，采用其中的一种或者多种进行导航；

所述的声波探测障碍物包括如下具体步骤：

5.1)手杖前方障碍物探测：通过手杖柱体(1)上的前方声波探头(3.2)，向手杖前进方向自下而上发射N个声波，N为自然数，每个声波有固定的发射角θ_i，0≤θ_i≤180°；当声波遇到前方障碍物后，返回给声波探头，并记录下每个声波的往返时间t_i，则每个声波的旅行距离l_i＝t_i×v/2，v为声波在空气中的速度，从而在手杖前方形成一个声波回波的数据集合L_h＝{l_i，t_i，θ_i}_i＝1，N，i为自然数；

5.2)手杖左方障碍物探测：通过手杖柱体(1)上的左方声波探头(3.3)，向手杖左方向自前向后水平发射M个声波，M为自然数，按照5.1)所述步骤，在手杖左方形成一个声波回波的数据集合L_l＝{l_j，t_j，α_j}_j＝1，M，j为自然数，α_i为左方声波发射角，0≤α_i≤180°；

5.3)手杖右方障碍物探测：通过手杖柱体(1)上的右方声波探头(3.4)，向手杖右方向自前向后水平发射K个声波，K为自然数，按照5.1)所述步骤，在手杖右方形成一个声波回波的数据集合L_r＝{l_k，t_k，β_k}_k＝1，K，k为自然数，β_k为右方声波发射角，0≤β_k≤180°；

5.4)手杖前方障碍物判断方法，根据数据集合L_h＝{l_i，t_i，θ_i}_i＝1，N来判断，可以分为如下情形：

5.4.1)地面障碍物判断：当0≤θ_i≤45°时，可以认为声波探测的是地面障碍物回波，从而计算障碍物离前方声波探头(3.2)的水平距离D_i＝l_i×sinθ_i，和垂直距离H_i＝l_i×cosθ_i，H为前方声波探头(3.2)距离地面的垂直距离，根据下述情形警示使用者：

1)当D_i＞1m时，不予以警示；

2)当D_i≤1m时，且当|H-H_i|≤0.1m时，不予以警示；

3)当D_i≤1m时，且当H-H_i＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为上坡；

4)当D_i≤1m时，且当H_i-H＞0.1m时，并通过蓝牙耳机警示前方为下坡；

5.4.2)正前方障碍物判断：当45°＜θ_i≤135°时，可以认为声波探测的是使用者正前方的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者正前方有障碍物；

5.4.3)头部障碍物判断：当135°≤θ_i≤180°时，可以认为声波探测的是使用者头部的障碍物，当l_i≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者头部有障碍物；

5.5)手杖左方障碍物判断，可根据数据集合L_l＝{l_j，t_j，α_j}_j＝1，M来判断，当l_j≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者左方有障碍物；

5.6)手杖右方障碍物判断，可根据数据集合L_r＝{l_k，t_k，β_k}_k＝1，K来判断，当l_k≤1m时，通过蓝牙耳机警示使用者右方有障碍物；

所述的摄像自动识别障碍物具体如下：当使用者开始使用手杖行走时，全景摄像头(3.1)按照一定的时间间隔T拍摄前方的图像，T缺省值为1s，也可通过触摸屏(2.5)设置；并采用图像自动识别方法，快速识别图像中的物体轮廓，并将前方图像与识别的物体及位置信息临时存储到内置芯片(2.4)，识别的物体和位置信息可以存贮到地物导航地图；

所述的内置地物导航地图匹配包括如下步骤：

7.1)在视障人士经常行走路线上，通过全景摄像头(3.1)采集地物信息，并按照SIM卡提供的位置信息，将行走路线、地物和位置信息同时存储到内置芯片(2.4)中，所述地物信息包括道路两侧和前进方向的固定不可移动的物体，包括：房屋、树木、公交站；

7.2)当视障人士使用手杖时，内置芯片(2.4)根据SIM卡提供的位置信息，读取步骤7.1)中存储的地物信息，并通过蓝牙耳机播报地物名称；

7.3)当视障人士远离既定路线时，由蓝牙耳机进行警示，所谓远离是指SIM卡提供的实时位置与步骤7.1)中存储的行走路线偏差大于2m时；

所述的联合探测障碍物与导航，包括如下具体步骤：

8.1)由三个声波探头，实时探测并识别手杖前方、左方和右方的障碍物；

8.2)由手杖摄像头，实时拍摄并识别手杖前方的障碍物；

8.3)由内置芯片，根据SIM卡提供的行走路线位置信息，实时读取手杖前进方向的地物；

8.4)由内置芯片的预设管理程序，对步骤8.1)、8.2)和8.3)所提供的障碍物和地物进行比对，以判别障碍物是固定物体、临时放置的物体，还是移动的物体，并通过蓝牙耳机播报给使用者，从而提升智能导航的准确性和安全性；

8.4.1)所述固定物体，是指导航地图中存在的物体；

8.4.2)所述临时放置的物体，是指导航地图中不存在的物体，但探测到的不可移动的物体，包括临时停放的自行车和汽车；

8.4.3)所述的移动的物体，是指导航地图中不存在，但探测到的可移动的物体，但在短时间t内又消失的物体，t＜3秒，包括行驶的汽车和自行车。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步设有救援模块，包括如下步骤：

9.1)当使用者意外碰到障碍物、跌倒或者偏离导航路线时，主动打开紧急救援开关(8)，由内置芯片连接SIM卡，拨通应急电话，并将位置信息通过短信方式发送；

9.2)当使用者无法主动打开紧急救援开关(8)时，根据声波探头探测的障碍物信息进行判断，此时手杖水平或低角度倾斜放置于地面，内置芯片根据前方、左方和右方障碍物的距离L，当L<0.1m时且当停留时间T>10min时，主动触发报警开关，由内置芯片连接SIM卡，拨通应急电话，并短信通知。