根据世界卫生组织公布的最新统计数据显示:全球视力损伤人群数量多达2亿,其中盲人总数约为8000万,并且每年在以超过800万的人数持续增加。目前的盲道交通设置在一定程度上可帮助盲人出行,但依然存在较大的安全隐患。为了更好地帮助盲人出行,提高盲人出行的安全性,需要实现盲人前向空间障碍的检测与定位。因此,本文在助盲系统与稀疏超声相控阵技术的基础上,展开基于稀疏超声相控阵技术的助盲系统研究,研究内容包括:1、从单个圆形压电超声换能器声场特性与超声相控阵技术原理出发,对二维超声相控阵基本原理与超声相控阵波束成形技术进行研究分析,为助盲系统设计提供理论依据。2、建立二维超声相控阵声场模型,开展相控阵发射阵列与接收阵列设计。对不同阵元、阵元数目、阵元中心间距等参数进行深入仿真分析,得到6×6的二维等距发射阵列与3×3的二维等距接收阵列。3、在二维等距超声相控阵列基础上,运用遗传算法对二维稀疏超声相控阵列进行结构优化设计。对遗传算法的个体编码与种群初始化方式、适应度函数以及遗传进化操作进行研究,以最小化阵列相对峰值旁瓣为目标函数,利用遗传算法完成对二维稀疏超声阵列结构优化设计,通过仿真分析,经过遗传算法优化后的二维稀疏超声阵列结构声场性能良好,满足助盲系统需求。4、完成基于稀疏超声相控阵技术的助盲系统设计与样机制作,并基于FPGA器件实现不同发射通道驱动信号的延时与不同接收通道信号的延时叠加,有效实现了声波束形成。5、对稀疏超声相控阵助盲系统进行性能测试与应用实验分析。通过障碍检测与定位性能测试实验表明,系统能够实现前向空间障碍检测与空间定位;应用研究实验表明,助盲系统能够实现前向常见障碍的检测,基本满足盲人日常出行安全需求。本文设计的基于稀疏超声相控阵技术的助盲系统对安全有效拓展盲人群体生活空间,提升盲人生活质量具有较大实际推广意义与价值。