一种新型生物声纳导盲仪的研究与开发

摘要

关心和帮助盲人是社会文明进步的重要标志,利用仿生原理开发一种实用、低廉、便携导盲器材是帮助盲人的新的技术手段。本文基于国家自然科学基金研究(编号:60772004),针对目前超声波导盲器材提供的信息量少、价格昂贵等问题,提出了一种新型的仿蝙蝠声纳导盲仪,该导盲仪吸收了蝙蝠声纳的优点,对物体的距离、方位、大小、形状等均有较好的体现。
　　 本文分析了蝙蝠声纳的基本特征,论证并设计了以DSP为核心、双通道采集、立体声输出方案,制作原理样机并开展了相关试验。首先,在分析蝙蝠声纳脉冲特点的基础上,模拟蝙蝠声纳脉冲的基本形式,设计了恒频(CF)和调频(FM)两种探测波源;然后针对回波信号降频输出的问题,提出了等比例降频方法,并使用信号重构的方法解决了等比例降频方法中有效信号频率集中、播放时间短两个关键问题,保留了有效信号的幅值变化,提高了不同物体的回波信号特征的区分度;此外,还设计并制作了声纳导盲仪的全套软硬件,包括回波信号发射接收模块、DSP主控模块、音频DA输出模块、电源模块、波源数据产生与输出程序、双路回波信号采集程序、音频信号输出程序、信号重构算法程序、键盘功能程序等。
　　 本论文设计制作的声纳导盲仪经测试表明:信噪比较高、探测距离可达8m、探测广角约为34。、探测物体分辨度可达1.5cm。与现有装置最大的区别是该装置对物体的距离、方位、形状等特征均有较好的复现能力,具备了较好的导盲潜力。由于本研究处于该研究领域的前沿,其研究结果对导盲技术和生物声纳技术研究具有参考意义。