基于K近邻和动态时间规整算法的盲人物联网手杖系统

发布时间：2024-03-23 13:38

　　根据调查机构时代数据2016年的统计数据表明,我国盲人数量达到1731万,占全国总人口数量的1.26%,目前我国存在视力障碍的人数位居世界第一。由于盲人的视力障碍,他们摔倒或者迷路走丢的情况时有发生,而一旦发生摔倒之类的安全问题,很容易错过最佳的救助时间,对身体造成永久性的损害。在日常生活中,盲人手杖功能单一,这种手杖不能保证盲人的出行安全,同时盲人的监护人也不能实时的知道盲人状况和地理位置情况。针对如今日益复杂的路面情况和交通状况,一款能够帮助盲人日常安全出行,并且能够实现对盲人的身体姿态信息和地理位置进行实时监护的盲人智能手杖系统,便会显得有极大的应用价值。本文设计的融合物联网技术与机器学习算法的盲人物联网手杖系统能够从根本上解决盲人出行的安全以及家人对其的监护问题。本文主要工作和贡献如下:(1)本文针对盲人出行时的安全和监护问题,提出了一种基于机器学习算法的盲人物联网手杖系统,该系统具有避障、定位、报警和通信等多种功能。首先,该系统具有红外线和超声波避障模块,用于盲人日常出行对路况障碍物的检测,并且实时利用语音模块和电机模块给予震动提醒;其次,还具有远程通信求助功能,通过远程通信...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1本文系统框架

3）微信小程序的微信标记语言（WeiXinMarkupLanguage,WXML）、微信样式表（WeiXinStyleSheets,WXSS）和JavaScript架构的编写。功能包括：调用服务器数据库中的GPS定位数据信息、陀螺仪加速度计采集的传感信息数据和姿态报警信....

图2系统硬件设计框图

除了以上基本功能以外，本文还加入了GPS+通用分组无线服务（GeneralPacketRadioService,GPRS）定位功能[12]，经过定位模块传感器的数据采集，再通过GPRS数据传输功能将定位数据传输至云端服务器数据库存储；基于MPU6050加速度计陀螺仪传感模块....

图3卡尔曼滤波姿态解算示意图

KF算法可以用于计算估计过程的状态[15-16]，并使估计均方差最小。在单片机平台上利用KF整合由陀螺仪和加速度计获得的原始数据[17]。陀螺仪的作用是测量角速度，通过对角速度的积分得到角度值，但其噪声大且极易受到环境的影响，因此不适合单独用于使用陀螺仪作为传感器得到姿态角度。本....

图4KNN&DTW算法示意图

手动对测试样本进行标记，本文设计了5类标签，分别是站立、坐、行走、下楼和上楼。可通过计算两个序列之间的动态时间规整距离的方法计算两个序列之间的DTW距离，也可以通过计算Q、C之间的距离矩阵的方法来计算两个集合的距离，这是支撑KNN&DTW分类算法的两种方法；之后再利用预测方法进行....

本文编号：3935992