在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统及引导方法

1.一种在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特征是，具体步骤为：
（一）系统配置，采用在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统，所述智能盲人路径引导系统包括包括RFID标签、引导机、用来提示用户选择目的房间号码的客户机、可读写记忆卡；所述RFID标签为多个且布设于建筑物走廊内的顶棚壁上，每个标签具有唯一ID码，对应于每个房间的门口、走廊转弯处、楼梯口、电梯口以及走廊内有障碍物的位置，并且两个相邻标签沿走廊的走向布置；所述客户机安装在公共建筑入口处，所述可读写记忆卡初始放置于客户机内；所述引导机由处理器控制用来读取客户机给出的可读写记忆卡地图数据和用户目的房间号和用来读取其附近的RFID标签以确定用户当前所处位置并给出路径引导提示；
（二）记忆卡初始化，由用户到客户机处利用第一盲人数字键盘根据客户机发出的提示音选择目的房间号码，按下“确认”键后，客户机根据客户需求，将含有建筑内部RFID标签标识的地图数据和用户选择的目的房间号码拷贝到可读写记忆卡上，并从取卡口吐出卡，供客户引导机使用；
（三）引导机读卡，将记忆卡插入引导机，将引导机开机，引导机通过记忆卡读写模块读取客户机给出的记忆卡地图数据和用户目的房间号，根据引导机的路径引导算法，计算用户当前位置到目的房间的最佳路径并开始路径引导，所述引导机在建筑走廊内移动时，通过引导机中RFID读取模块读取其附近顶棚壁上的RFID标签，并与可读写记忆卡地图上的RFID标签ID码比对，以确定引导机当前所处位置，并给出路径引导提示，根据引导机发出的提示音到达目的房间；
（四）引导中途路径更改，当需要中途改变目的房间时，按下引导机上的“设置”键，引导中止，播放各房间职能与对应房间号码，由用户输入新的目的房间号，引导机将重新计算用户当前位置到目的房间的最佳路径，然后开始路径引导；
（五）返回引导，当从目的房间返回时，按下引导机上的“返回”键，引导机计算最佳路径作为引导路径后，开始引导用户至公共建筑门口的客户机处，至此，完成一次导航任务。
2.根据权利要求1所述的在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特征是，所述步骤二中，引导机从可读写记忆卡中读取建筑内部RFID标签标识的地图和用户选择的目的房间号码后，引导机将按途经顺序生成由RFID标签的ID码集合表示的最佳路径。
3.根据权利要求1所述的在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特征是，所述步骤二中最佳路径的选择原则是：
（1）路径是连通的；
（2）在连通的路径上选择路径系数I最小的路径为最佳路径；
（3）如果存在两条以上连通的、路径系数相等的路径，则选择其中归一化障碍权值最小的路径作为最佳路径；
所述路径系数I计算公式是：
其中，I称为路径系数，且为非零正值，最佳路径的路径系数是所有路径中路径系数的最小值； 称为路径连通系数，路径连通时 、不连通时 ； 为归一化路径距
离权值， 为某段路径线段长度，共有 段路径线段构成当前路径全程， 为可获得连通路径中距离最远的路径全程值； 为归一化障碍权值， 为某个障碍权值，所计算的路径全程上共有 个障碍物，其中 ， 为可获得连通路径中障碍权值之和的最大值，不同障碍物具有不同的障碍权值 ，障碍权值越小表明该障碍物对盲人的阻碍能力越小，反之越大，原则为有盲道的路径障碍权值小于无盲道路径、直线路径障碍权值小于多弯路径、斜坡障碍权值小于台阶、直梯上楼障碍权值小于乘扶梯上楼，其中无障碍路径的障碍权值 ，阻断路径的障碍权值 。
4.根据权利要求1所述的在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特征是，所述引导机的路径引导算法如下：当由客户机或引导机计算的最佳路径出现临时障碍阻挡或者用户行进途中改变前进路径时，引导机重新帮助用户选择其它路径；在引导机开始路径时，将按照“最佳路径的选择原则” 按途经顺序生成由RFID标签的ID码的集合表示的最佳路径，这个集合用 表示，引导机实时读取附近的RFID标签ID码，赋值给变量 ，当引导机读到两个或更多ID码时，对 的赋值原则为：（1）选择属于集合 的ID码；（2）在符合原则（1）的ID码中选择顺序最接近目的房间ID码的那一个ID码；（3）当所读ID码均不属于集合 时，随机选择一个读到的ID码；当 的值属于集合 时，说明引导机在最佳路径内移动，引导机根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户偏离最佳路径； 当 的值不属于集合 时，说明引导机已经偏离最佳路径，此时引导机提示“已偏离引导路径，请返回”，并继续读取新的标签地址，并赋值 ；如果新赋值的 属于集合 ，说明用户只是暂时偏离最佳路径，目前已经回到最佳路径上，引导机根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块将提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户再次偏离最佳路径；如果新赋值的 仍然不属于集合 ，说明用户行进途中改变了前进路径，引导机的语音输出模块将提示“重新计算路径，请等待”，同时根据用户目前所处位置，即 的位置，和用户目的地位置重新计算引导路径；当重新计算所得可到达路径中存在不同于原最佳路径的新路径时，选择该新路径替代原最佳路径，并提示“已找到新路径”，开始重新引导；否则，提示用户“没有新路径，请返回”；所述“新路径”是指除“返回路径”以外的、符合所述最佳路径选择要求的路径；所述“返回路径”是指当得到的路径集合中前两个ID码恰为用户刚刚经过并读取的两个标签ID码的倒序时，即用户需按原路返回的路径；所述提示“前行方位”是引导机将最近读到的两个标签ID码与引导机内存储的路径地图进行“路径引导向量计算”所得；如果用户所走路径在最佳路径范围内，引导机将提示“前行方位”直至“到达目的房间”。
5.根据权利要求1所述的在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特征是，所述引导机在建筑走廊内移动时，当某个RFID标签出现故障时，引导机记录漏读标签ID并将其写入可读写记忆卡上；如果多次使用引导机，某RFID标签被漏读三次，则引导机判定该RFID标签出现故障，引导机发出报警提示，设备维护人员通过读取可读写记忆卡上的数据，对可能故障的标签进行检测维护。

在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统及引导方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种盲人路径引导系统及方法，尤其是一种无需GPS辅助的在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统及引导方法。\n背景技术\n[0002] 出行困难一直是困扰盲人的一个社会问题，随着社会科技的发展和社会文明的不断进步，让盲人安全、独立、方便地出行已经成为文明社会建设的一个重要目标。\n[0003] 现有的盲人导航设备多数都是适用于室外环境、基于GPS辅助定位来实现其导航功能的，然而，盲人出行很多时候都需要在公共建筑内活动。在室内环境下，由于GPS信号较弱，是无法利用GPS定位辅助导航的，因而，基于GPS辅助的导航设备不适用于公共建筑内部环境。另外少数盲人导航设备虽然不依靠GPS辅助导航，或是使用摄像监控设备使系统价格昂贵，或是结构复杂不适合直接在公共建筑内部推广使用。并且，这些导航设备不具有容错、检错功能，当用户偏离导航仪的计算路线后，系统不能容错，导航设备提示要求用户返回到计算路线上，如果计算路线上出现临时障碍以致计算路线不通，则导航设备即失效；当系统的RFID标签出现故障时，系统无法被及时检测维护，最终导致引导机读取数据丢失严重，使导航设备失效。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种适用于公共建筑内，容错能力强、性能可靠、可为用户提供友好的路径引导服务，价格低廉、安装使用方便、无需GPS辅助的智能盲人路径引导系统及引导方法。\n[0005] 本发明的技术方案如下：\n[0006] 一种在公共建筑内使用的盲人路径引导系统，其特殊之处是，包括RFID标签、引导机、用来提示用户选择目的房间号码的客户机、可读写记忆卡；所述RFID标签为多个且布设于建筑物走廊内的顶棚壁上，每个标签具有唯一ID码，对应于每个房间的门口、走廊转弯处、楼梯口、电梯口以及走廊内有障碍物的位置，并且两个相邻标签沿走廊的走向布置；所述客户机安装在公共建筑入口处，所述可读写记忆卡初始放置于客户机内；所述引导机由处理器控制用来读取客户机给出的可读写记忆卡地图数据和用户目的房间号和用来读取其附近的RFID标签以确定用户当前所处位置并给出路径引导提示。\n[0007] 所述客户机由用来根据盲人数字键盘上输入的目的地运算导航路径并将所得结果记录于可读写记忆卡中、同时根据键盘上的操作对盲人进行语音提示的第一处理器模块、第一盲人数字键盘模块、第一语音输出模块、第一记忆卡读写模块组成；所述第一盲人数字键盘模块、第一语音输出模块、第一记忆卡读写模块通过总线与第一处理器模块相连，分别用来输入导航目的地数据、向盲人提供语音信息辅助盲人完成系统的操作、将计算得出的导航路径数据写入可读写记忆卡。\n[0008] 所述引导机由第二处理器模块、第二盲人数字键盘模块、第二语音输出模块、第二记忆卡读取模块和RFID读卡模块组成，所述第二处理器模块负责根据可读写记忆卡上存储的导航路径以及接收到的RFID标签信息计算引导路径，并通过第二语音输出模块发出语音提示；所述第二盲人数字键盘模块与第二处理器模块负责向引导机提供新的导航目的地信息；所述第二语音输出模块与第二处理器模块相连，负责向盲人提供语音信息，将盲人导航至目的地，以及辅助盲人完成系统的操作；所述第二记忆卡读写模块与第二处理器模块相连，负责读取可读写记忆卡上存储的建筑内部地图数据和客户机初始计算出的导航路径信息，并将导航路径上的故障标签信息写入可读写记忆卡；所述RFID读取模块通过单电源电平转换芯片与第二处理器模块相连相连，负责读取RFID标签的信息，将读取到的信息与第二处理器模块中存储的导航地图信息比对，以确定下一步的导航信息。\n[0009] 所述第一盲人数字键盘模块共有16个键，分别对应0-9数字键、确认键、清除键、重听键、#健、*健、预留扩展功能键，\n[0010] 所述第二盲人数字键盘模块键盘共有16个键，分别为0-9数字键、设置键、清除键、重听键、返回键、#健、*键。\n[0011] 一种在公共建筑内使用的盲人路径引导方法，其特殊之处是，具体步骤为：\n[0012] （一）系统配置，采用如上所述的在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统；\n[0013] （二）记忆卡初始化，由用户到客户机处利用第一盲人数字键盘根据客户机发出的提示音选择目的房间号码，按下“确认”键后，客户机根据客户需求，将含有建筑内部RFID标签标识的地图数据和用户选择的目的房间号码拷贝到可读写记忆卡上，并从取卡口吐出卡，供客户引导机使用；\n[0014] （三）引导机读卡，将记忆卡插入引导机，将引导机开机，引导机通过记忆卡读写模块读取客户机给出的记忆卡地图数据和用户目的房间号，根据引导机的路径引导算法，计算用户当前位置到目的房间的最佳路径并开始路径引导，所述引导机在建筑走廊内移动时，通过引导机中RFID读取模块读取其附近顶棚壁上的RFID标签，并与可读写记忆卡地图上的RFID标签ID码比对，以确定引导机当前所处位置，并给出路径引导提示，根据引导机发出的提示音到达目的房间；\n[0015] （四）引导中途路径更改，当需要中途改变目的房间时，按下引导机上的“设置”键，引导中止，播放各房间职能与对应房间号码，由用户输入新的目的房间号，引导机将重新计算用户当前位置到目的房间的最佳路径，然后开始路径引导；\n[0016] （五）返回引导，当从目的房间返回时，按下引导机上的“返回”键，引导机计算最佳路径作为引导路径后，开始引导用户至公共建筑门口的客户机处，至此，完成一次导航任务。\n[0017] 所述步骤二中，引导机从可读写记忆卡中读取建筑内部RFID标签标识的地图和用户选择的目的房间号码后，引导机将按途经顺序生成由RFID标签的ID码集合表示的最佳路径。\n[0018] 所述步骤二中最佳路径的选择原则是：\n[0019] （1）路径是连通的；\n[0020] （2）在连通的路径上选择路径系数I最小的路径为最佳路径；\n[0021] （3）如果存在两条以上连通的、路径系数相等的路径，则选择其中归一化障碍权值最小的路径作为最佳路径；\n[0022] 所述路径系数I计算公式是：\n[0023] \n[0024] 其中，I称为路径系数，且为非零正值，最佳路径的路径系数是所有路径中路径系数的最小值； 称为路径连通系数，路径连通时 、不连通时 ； 为归一化路\n径距离权值， 为某段路径线段长度，共有 段路径线段构成当前路径全程， 为可获得连通路径中距离最远的路径全程值； 为归一化障碍权值， 为某个障碍权值，所计算的路径全程上共有 个障碍物，其中 ， 为可获得连通路径中障碍权值之和的最大值，不同障碍物具有不同的障碍权值 ，障碍权值越小表明该障碍物对盲人的阻碍能力越小，反之越大，原则为有盲道的路径障碍权值小于无盲道路径、直线路径障碍权值小于多弯路径、斜坡障碍权值小于台阶、直梯上楼障碍权值小于乘扶梯上楼，其中无障碍路径的障碍权值 ，阻断路径的障碍权值 。\n[0025] 所述引导机的路径引导算法如下：当由客户机或引导机计算的最佳路径出现临时障碍阻挡或者用户行进途中改变前进路径时，引导机重新帮助用户选择其它路径；在引导机开始路径时，将按照“最佳路径的选择原则” 按途经顺序生成由RFID标签的ID码的集合表示的最佳路径，这个集合用 表示，引导机实时读取附近的RFID标签ID码，赋值给变量 ，当引导机读到两个或更多ID码时，对 的赋值原则为：（1）选择属于集合的ID码；（2）在符合原则（1）的ID码中选择顺序最接近目的房间ID码的那一个ID码；（3）当所读ID码均不属于集合 时，随机选择一个读到的ID码；当 的值属于集合 时，说明引导机在最佳路径内移动，引导机根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户偏离最佳路径； 当 的值不属于集合 时，说明引导机已经偏离最佳路径，此时引导机提示“已偏离引导路径，请返回”，并继续读取新的标签地址，并赋值 ；如果新赋值的 属于集合 ，说明用户只是暂时偏离最佳路径，目前已经回到最佳路径上，引导机根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块将提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户再次偏离最佳路径；如果新赋值的 仍然不属于集合 ，说明用户行进途中改变了前进路径，引导机的语音输出模块将提示“重新计算路径，请等待”，同时根据用户目前所处位置，即 的位置，和用户目的地位置重新计算引导路径；当重新计算所得可到达路径中存在不同于原最佳路径的新路径时，选择该新路径替代原最佳路径，并提示“已找到新路径”，开始重新引导；否则，提示用户“没有新路径，请返回”；所述“新路径”是指除“返回路径”以外的、符合所述最佳路径选择要求的路径；所述“返回路径”是指当得到的路径集合 中前两个ID码恰为用户刚刚经过并读取的两个标签ID码的倒序时，即用户需按原路返回的路径；所述提示“前行方位”是引导机将最近读到的两个标签ID码与引导机内存储的路径地图进行“路径引导向量计算”所得；如果用户所走路径在最佳路径范围内，引导机将提示“前行方位”直至“到达目的房间”。\n[0026] 所述引导机在建筑走廊内移动时，当某个RFID标签出现故障时，引导机记录漏读标签ID并将其写入可读写记忆卡上；如果多次使用引导机，某RFID标签被漏读三次，则引导机判定该RFID标签出现故障，引导机发出报警提示，设备维护人员通过读取可读写记忆卡上的数据，对可能故障的标签进行检测维护。\n[0027] 本发明的有益效果在于：本发明无需GPS辅助，利用RFID技术有效地在公共建筑内部为盲人提供路径引导服务。本发明通过在公共建筑内部的顶棚设置RFID标签，形成引导网络，为盲人提供建筑内的路径引导服务。本发明采用引导机与记忆卡机卡分离的系统结构，引导机无需联网存储、更新海量地图数据，只需读取所处场所的记忆卡数据，就可以在各种公共场所内部执行导航任务。本发明结合盲人出行存在的障碍情况，有针对性的计算最佳路径作为引导路径，同时路径引导过程具有较强容错能力，可为用户提供友好的路径引导服务。本系统布设方便、成本低廉、操作简便，且具有检错功能，适合在公共建筑，如政府办事部门、医院或写字楼等场所，推广普及使用。\n附图说明\n[0028] 图1是本发明的系统结构示意图；\n[0029] 图2是本发明客户机硬件结构图；\n[0030] 图3是本发明客户机键盘结构示意图；\n[0031] 图4是本发明引导机硬件结构图；\n[0032] 图5是本发明引导机键盘结构示意图；\n[0033] 图6是本发明引导机路径引导流程图；\n[0034] 图7是本发明路径引导向量计算示意图。\n具体实施方式\n[0035] 下面结合附图和实例对本发明做进一步详细的描述。\n[0036] 如图1所示，所述在公共建筑内使用的智能盲人路径引导系统，包括RFID标签4、引导机3、客户机1、可读写记忆卡2。所述RFID标签4为多个且分别固定于建筑物走廊内的顶棚壁上，每个RFID标签具有唯一ID码，对应于每个房间的门口、走廊转弯处、楼梯口、电梯口以及走廊内有障碍物的位置。所述客户机1内设第一记忆卡读写模块并安装在公共建筑入口处，用户根据客户机1操作提示选择目的房间号码。所述可读写记忆卡2初始放置于客户机1内，客户机1根据客户需求，将含有建筑内部RFID标签4标识的地图数据和用户选择的目的房间号码拷贝到可读写记忆卡2上，并从取卡口吐出可读写记忆卡2供引导机3使用，所述可读写记忆卡2采用深圳蓝色飞舞科技有限公司出产的PB375A(U盘、SD卡)读写控制芯片。所述引导机3通过内置的第二记忆卡读写模块读取客户机1给出的可读写记忆卡2地图数据和用户目的房间号；所述引导机3在建筑走廊内移动时，通过内置的RFID读取模块读取其附近顶棚壁上的RFID标签4，并与可读写记忆卡2地图上的RFID标签ID码比对，以确定用户当前所处位置，并给出路径引导提示。\n[0037] 如图2所示，所述客户机1包括第一处理器模块101、第一盲人数字键盘模块102、第一语音输出模块103、第一记忆卡读写模块104。第一处理器模块101采用符合ARM公司Cortex™-M3内核的德州仪器出产的LM3S1C21，负责根据盲人数字键盘上输入的目的地，运算导航路径，并将所得结果记录于第一记忆卡写模块104中，同时根据第一盲人数字键盘模块102上的操作对盲人进行语音提示；第一盲人数字键盘模块102 与第一处理器模块\n101的GPIO F端口相连，构成4*4键盘，如图3所示，图中PF0-PF7为第一处理器模块101的数据端口，键盘包括0-9数字键、确认键、清除键、重听键、#健、*健和预留扩展功能，负责向系统提供导航目的地信息；第一语音输出模块103与第一处理器模块101的GPIO G端口相连，负责向盲人提供语音信息，辅助盲人完成系统的操作；所述第一记忆卡读写模块\n104，与第一处理器模块101的GPIO H端口相连，负责将计算得出的导航路径写入可读写记忆卡2中。\n[0038] 如图4所示，所述引导机3包括第二处理器模块301、第二盲人数字键盘模块302、第二语音输出模块303、第二记忆卡读取模块304、RFID读卡模块305。第二处理器模块301采用符合ARM公司Cortex™-M3内核的德州仪器出产的LM3S1C21，负责根据可读写记忆卡\n2上存储的导航路径以及接收到的RFID标签信息计算最佳路径作为引导路径，把最佳路径存储到第二处理器模块301中，并通过第二语音输出模块303发出语音提示；第二盲人数字键盘模块302与第二处理器模块301的GPIO F端口相连，构成4×4键盘，如图5所示，图中PF0-PF7为第二处理器模块301的数据端口，键盘包括0-9数字键、设置键、清除键、重听键、返回键、#健、*健共16个键，负责向引导机3提供新的导航目的地信息；第二语音输出模块303采用深圳宇芯科技出产的YXEF040配合16M的FLASH存储芯片为主构成，与第二处理器模块301的GPIO G端口相连，负责向盲人提供语音信息，将盲人导航至目的地，以及辅助盲人完成系统的操作；第二记忆卡读写模块304，与第二处理器模块301的GPIO H端口相连，负责读取可读写记忆卡2上存储的建筑内部地图数据和客户机初始计算出的导航路径信息，并将导航路径上的故障标签信息写入可读写记忆卡2；RFID读取模块305采用深圳市奥斯达电子有限公司AOSID-0702无源RFID电子标签读写器，与处理器对应的UART接口通过单电源电平转换芯片（MAX232芯片）306相连，负责读取RFID标签4的信息，将读取到的信息与第二存储器301中存储的导航地图信息比对，以确定下一步的导航信息。\n[0039] 根据系统结构，该在公共建筑内使用的智能盲人路径引导方法的具体步骤为：\n[0040] （一）记忆卡初始化，由用户到客户机1处利用第一盲人数字键盘模块102根据第一语音输出模块103发出的提示音选择目的房间号码，如“301”房间，按下“确认”键后，客户机1根据客户需求，通过第一记忆卡读写模块104将含有建筑内部RFID标签4标识的地图数据和用户选择的目的房间号码拷贝到可读写记忆卡2上，并从取卡口吐出卡，供客户引导机3使用；\n[0041] （二）引导机3读卡，将记忆卡2插入引导机3，按下引导机3“开机”键，将引导机\n3开机，通过第二记忆卡读写模块304读取客户机1给出的记忆卡地图数据和用户目的房间号，根据引导机的路径引导算法，计算用户当前位置到目的房间的最佳路径并开始路径引导，所述引导机3在建筑走廊内移动时，通过引导机3中RFID读取模块304读取其附近顶棚壁上的RFID标签4，并与可读写记忆卡2地图上的RFID标签ID码比对，以确定用户当前所处位置，并给出路径引导提示，开始路径引导，用户根据引导机3中第二语音输出模块\n303提示音到达目的房间；\n[0042] （三）引导中途路径更改，当需要中途改变目的房间时，按下引导机3上的“设置”键，引导中止，第二语音输出模块303播放各房间职能与对应房间号码，由用户输入新的目的房间号，如“403”房间，引导机3将重新计算用户当前位置到目的房间的最佳路径，然后开始路径引导；\n[0043] （四）返回引导，当从目的房间返回时，按下引导机3上的“返回”键，引导机3计算最佳路径作为引导路径后，开始引导用户至公共建筑门口的客户机1处，至此，该系统完成一次导航任务。\n[0044] 所述步骤二中，引导机3从可读写记忆卡2中读取建筑内部RFID标签4标识的地图和用户选择的目的房间号码后，引导机3将按途经顺序生成由RFID标签4的ID码集合表示的最佳路径。\n[0045] 所述最佳路径并非最近路径，根据盲人出行的实际困难，最佳路径的选择原则是：\n[0046] （1）路径是连通的；\n[0047] （2）在连通的路径上选择路径系数I最小的路径为最佳路径；\n[0048] （3）如果存在两条以上连通的、路径系数相等的路径，则选择其中归一化障碍权值最小的路径作为最佳路径。\n[0049] 所述路径系数I计算公式是：\n[0050] \n[0051] 其中，I称为路径系数， I为非零正值，最佳路径的路径系数是所有路径中路径系数的最小值； 称为路径连通系数，路径连通时 、不连通时 ； 为归一化路\n径距离权值， 为某段路径线段长度，共有 段路径线段构成当前路径全程， 为可获得连通路径中距离最远的路径全程值； 为归一化障碍权值， 为某个障碍权值，所计算的路径全程上共有 个障碍物，其中 ， 为可获得连通路径中障碍权值之和的最大值，不同障碍物具有不同的障碍权值 ，障碍权值越小表明该障碍物对盲人的阻碍能力越小，反之越大，原则为有盲道的路径障碍权值小于无盲道路径、直线路径障碍权值小于多弯路径、斜坡障碍权值小于台阶、直梯上楼障碍权值小于乘扶梯上楼，其中无障碍路径的障碍权值 ，阻断路径的障碍权值 。\n[0052] 引导机3的路径引导算法是本发明的关键环节，本发明通过采用路径引导容错机制，当由客户机1或引导机3计算的最佳路径出现临时障碍阻挡或者用户行进途中改变前进路径时，引导机3将重新帮助用户选择其它路径。如图6所示，在引导机3开始路径时，按照“最佳路径的选择原则” 按途经顺序生成由RFID标签4的ID码的集合表示的最佳路径，这个集合用 表示，最佳路径 存储到第二处理器模块301中，引导机3实时读取附近的RFID标签ID码，赋值给变量 ，当引导机3读到两个或更多ID码时，对 的赋值原则为：（1）选择属于集合 的ID码；（2）在符合原则（1）的ID码中选择顺序最接近目的房间ID码的那一个ID码；（3）当所读ID码均不属于集合 时，随机选择一个读到的ID码。当 的值属于集合 时，说明引导机3在最佳路径内移动，引导机3根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块303提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户偏离最佳路径； 当 的值不属于集合 时，说明引导机已经偏离最佳路径，此时引导机3提示“已偏离引导路径，请返回”，并继续读取新的标签地址，并赋值 。如果新赋值的 属于集合 ，说明用户只是暂时偏离最佳路径，目前已经回到最佳路径上，引导机根据路径引导向量计算方法计算得出“前行方位”，通过语音输出模块303将提示“前行方位”引导用户，直至到达目的地或用户再次偏离最佳路径；\n如果新赋值的 仍然不属于集合 ，说明用户行进途中改变了前进路径，引导机的语音输出模块303将提示“重新计算路径，请等待”，同时根据用户目前所处位置，即 的位置，和用户目的地位置重新计算引导路径。当重新计算所得可到达路径中存在不同于原最佳路径的新路径时，选择该新路径替代原最佳路径，并提示“已找到新路径”，开始重新引导；否则，提示用户“没有新路径，请返回”。所述“新路径”是指除“返回路径”以外的、符合所述最佳路径选择要求的路径。所述“返回路径”是指当得到的路径集合 中前两个ID码恰为用户刚刚经过并读取的两个标签ID码的倒序时，即用户需按原路返回的路径。图6中所述提示“前行方位”是引导机3将最近读到的两个标签ID码与引导机3内存储的路径地图进行“路径引导向量计算”所得；如果用户所走路径在最佳路径范围内，引导机3将提示“前行方位”直至“到达目的房间”，如提示：前方直行、前方左/右转、前方乘电梯、前方上/下台阶、反向行走、到达目的房间等；\n[0053] 如图7所示，本发明路径引导向量计算示意图，用户在最佳路径范围内移动时，将根据向量计算的结果确定相应的“前行方位”提示音。图7中选用二维平面的十字路口地形为示意，A、B、C、D、E、F、G点表示RFID标签位置，假设最佳路径 中包含由节点集合依次组成的一段路径，该路径形成了一个90°的拐角地势，C点位于拐角处，\n线段AC、CE均为直线， ，图中最佳路径方向为箭头方向，当用户沿最佳路径方向移动时，应依次经过A、B、C、D、E点。当用户经过A点到达B点时，引导机3已经读取并记录A、B两点RFID标签的ID码和位置坐标，此时参考方向为向量AB的方向，称向量AB为参考向量，引导机3通过与第二处理器模块301中存储的最佳路径 比对，确定下一步将到达C点并记录C点坐标，经过判断，向量BC与向量AB同方向，称向量BC为预测向量，因此，语音提示为“前方直行”。然后，当用户经过B点到达C点时，引导机3已经读取并记录B、C两点的RFID标签的ID码和位置坐标，此时参考方向为向量BC（参考向量）的方向，引导机\n3通过与第二处理器模块301中存储的最佳路径 比对，确定下一步将到达D点并记录D点坐标，经过判断，向量CD（预测向量）与向量BC（参考向量）夹角为90°，因此，语音提示为“前方左转”。当引导空间在某一平层中时，该空间中的路径引导向量计算相当于在二维平面直角坐标系中的向量计算，通过比较预测向量和参考向量的夹角，给予相应语音提示。\n设参考向量为 ，预测向量为 ，到 的夹角为 ，则 与语音提示的关系如表1所示。表\n1内的 取值为RFID标签安装位置的理想情况，即同一走廊内的标签在一条平行于走廊的直线上，而实际情况中标签的安装位置存在一定的偏差，则实际值应为 ， 可在系统安装后根据实测值来设定；当引导空间出现多层交叉处，如楼梯口时，该空间中的路径引导向量计算则等同于在立体三维坐标系中的向量计算，计算方法可由二维平面直角坐标系中的向量计算类推得出，并给出相应语音提示，如前方左转小心下台阶、前方右转小心上坡等。\n[0054] 表1 二维平面向量夹角与语言提示关系\n[0055] \n[0056] 为了方便系统维护，本发明设有检错机制。当引导机3在建筑内移动过程中，正常情况下会读取经过路径上的所有RFID标签4的ID码，当某个RFID标签出现故障时，则会出现漏读现象，引导机3将记录漏读RFID标签ID并将其写入可读写记忆卡2上。如果多次使用引导机3，某RFID标签都被漏读，本实施例设定出现3次漏读，则判定该RFID标签出现故障，引导机3亮指示灯报警，设备维护人员可通过读取可读写记忆卡2上的数据，对可能故障的标签进行检测维护。\n[0057] 本发明中采用读卡距离可控的无源RFID标签，RFID读取模块305的读卡距离在1至6米范围内可调。为了使系统更友好，语音提示与当前路面情况完全吻合、无时间延迟，在系统校对时，将根据设定的读卡距离和一般步行速度调整语音提示延迟的秒数。