基本信息
- 項目名稱：
- 盲人智能導航儀
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 盲人導航系統(tǒng)由導航儀終端、無線輔助中心和監(jiān)控中心組成。導航儀終端安裝GPS接收、GPRS/GSM數(shù)據(jù)傳送、Zigbee通信、電子羅盤等單元。在盲人通過十字路口時，可以確定盲人具體位置和朝向，無線輔助中心提供交通燈的狀態(tài)并對盲人進行準確定位。當盲人迷路時，可以通過GPS接收經緯度信息，同時發(fā)送給監(jiān)控中心或者家人來獲得幫助。監(jiān)控中心接收到盲人位置信息并處理后回傳導航信息，也可進行人工語音導航。
- 詳細介紹：
- 由于人類行為的復雜性，開發(fā)一種自由度很大的盲人導航系統(tǒng)存在著很大的技術難度。所以，設計的主要思想是利用常規(guī)的通訊手段及網絡技術為盲人提供實時精確導航及特定服務（比如通過十字交通口）。根據(jù)實際情況的差異，可以以此為基礎進行功能增減。 系統(tǒng)的功能設計思路。在正常情況下，盲人可通過所攜帶的導航儀終端確定自己行走的方向。接近十字交通路口時，會收到位于十字路口交通引導裝置所發(fā)出的交通燈信息來判斷自己是否可以通行。在緊急時刻，盲人可以通過導航儀終端發(fā)出GPS信息或求救信息，監(jiān)控中心或家人接到此信息后通過電子地圖軟件來確定盲人的實際位置，進而提供信息引導或人工幫助。 基于以上設計思想，提出系統(tǒng)設計的總體方案。本系統(tǒng)分為三個部分，分別為導航儀終端，無線輔助中心、監(jiān)控中心。其中導航儀終端是盲人所攜帶的設備，無線輔助中心和監(jiān)控中心是輔助系統(tǒng)。導航儀終端通過Zigbee網絡與無線輔助中心進行通信。而GPS單元與攝像頭單元可通過GSM/GPRS網絡與監(jiān)控中心進行聯(lián)系。導航儀終端的主控器采用TI公司的MSP430單片機，它是一款16位具有低功耗和高運算速度的MCU，特別適合于便攜式產品。而Zigbee作為新一代無線通訊技術，是一種高可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸方式。同時GPS與GPRS技術已經非常成熟，在性能完善的同時價格也逐步下調，二者在通信領域有著穩(wěn)定性的表現(xiàn)，其中GPRS網絡的良好覆蓋能力保證了基于其應用的持續(xù)性。此外軟件技術與高清衛(wèi)星照片的應用也使電子地圖的使用方便而精確，電源技術的提高也使便攜式產品續(xù)航能力逐步增強。所以基于Zigbee無線傳感、GPS、GPRS和傳感器技術的導航技術與其它類型的導航技術更現(xiàn)實可行。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品是為了便于盲人出行而設計的一款導航儀器。盲人可通過所攜帶的導航儀終端確定自己行走的方向，接近十字交通路口時，會收到位于十字路口交通引導裝置所發(fā)出的引導通行信息；緊急時刻，盲人可以通過裝置發(fā)出定位信息及求助信息，監(jiān)控中心或者家人接到此信息后通過電子地圖軟件來確定盲人的有效位置；盲人還可以通過語音方式直接與外界（監(jiān)控中心或家人）取得聯(lián)系，在必要的時候，可以對周圍環(huán)境拍照，并把照片通過GPRS網絡傳給監(jiān)控中心或者盲人的家人；此外還提供一般性輔助功能如語音提示等。作品處于功能完善期，其一般性能指標有：一、 十字路口的無線作用距離在六十四米以內；二、 方向判斷誤差應不超過十度；三、 方位判斷應控制在十五米左右（主要與GPS精度有關）；無線交通燈同步控制器時間差每周不超過1秒。技術關鍵：一、盲人通過十字路口時的引導信息產生機制；二、GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務及網絡技術在控制系統(tǒng)中的應用。三、Zigbee網絡與GPS網絡的數(shù)據(jù)融合。 創(chuàng)新點：第一點 :采用了GPS+ZigBee相結合的定位方式。第二點 : 三維電子羅盤的應用。第三點 : 求助和服務方式的多樣性。第四點： 服務人性化。
科學性、先進性
- 盲人導航是世界性復雜的課題，其真正發(fā)展離不開社會的公益援助。國內外對于盲人導航有了一些實驗性的應用，如盲人手機，但只是對普通手機的外觀機械特征的優(yōu)化和改動，其它較為智能化的手段如RFID識別則需要高投入，很難應用于實際。作品設計結合了計算機、通信等技術。具有一定的社會效益和經濟效益。一、 針對盲人行為特點設計，經調查，國內無此類應用；二、 采用主流的控制技術與通信技術，保證了產品的通用性及先進性；產品還可以進一步進行功能完善和降低成本，如添加地理信息存儲器（卡），可以使盲人即時了解自己所處位置而不用求助于第三方平臺。
獲獎情況及鑒定結果
- 與2011年6月獲得第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學生課外學術科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 可以通過圖片及實物進行展示，也可通過現(xiàn)場演示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 作品采用通用的元件模塊和流行的控制通信技術，在保證其技術先進性的前提下也保證了一定的價格優(yōu)勢，隨著通信技術、網絡技術、計算機技術、控制技術及外圍相關的技術（如電源技術的進步）的發(fā)展，制作成本也會相應降低，作品的優(yōu)勢將會日益凸現(xiàn)，并且，在設計主導思想不變的情況下，如出現(xiàn)了相關技術突破或更新（如超寬帶無線定位），從而在幅提升系統(tǒng)品質，從而產生巨大的經濟效益和社會效益，具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 對弱勢群體的關注彰顯了社會的和諧進步。盲人導航在世界范圍內已成為了一項倍受重視的課題，但是由于人類行為和環(huán)境的復雜性，應用研究還處于探索階段，沒有真正實現(xiàn)，但越來越多輔助性導航裝置的問世表明此項研究有著美好的前景。目前國內的盲人輔助導航主要基于功能較單一的終端型應用，如 1．公交車盲人導航器，其實質為電子語音接收器，當公交車靠近站臺時會進行語音提示，以方便盲人乘車。它的缺點就是應用的范圍和場合有限，不能對盲人在整個出行過程中進行有效幫助。 2．盲人手機是對普通手機進行改制，以方便盲人手指識別，有的加入了GPS功能對盲人進行定位。此類手機大多為基于類似Android或Windows mobile 操作系統(tǒng)的智能機，價格昂貴且成本高，普通大眾較難承受，市場推廣價值有限。 3.短距離超聲波避障儀利用超聲波技術對行走路線上的障礙進行識別并給予提示。缺點是功能單一，只能在短距離和小范圍內對盲人進行提示，作用范圍有限。 國外盲人導航儀器 1．RFID盲人導航裝置。盲人在行走時，需要使用特殊設計的導盲杖。導盲杖中嵌入RFID識讀器，可以識別道路上埋設的RFID標簽。標簽上的標識信息通過無線連接傳輸?shù)娇诖械拿阅阌嬎銠C，計算機可以計算行人的位置。行路幫助信息轉換為聲音符號，盲人可以通過耳機聽到這些聲音。通過聲音的幫助，可以保證盲人一直處于道路的中央行走。其協(xié)調復雜、成本昂貴、需要小型計算機輔助。 2．低音導航的便攜裝置。該裝置使用一個放在背包里的處理器，將全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位數(shù)據(jù)和來自使用者頭盔上照相機、傳感器的數(shù)據(jù)加以綜合處理，以確定使用者該朝哪個方向走才能到達想去的目的地。這一裝置發(fā)出一系列的“嘟嘟”聲響，為使用者指路。缺點是體積大，成本高，易出現(xiàn)誤判。 3：GPS導航儀技術要點利用GPS定位技術對盲人進行位置監(jiān)測，然后通過設備上一些類似盲文的提示信息對盲人提供幫助。第一個缺點是無法對盲人在行走方向上給予支持，只能簡單提供位置信息。第二個缺點是定位精度差，GPS技術在室外的精度是15米左右，而在路層較高的大樓里信號質量比較差。存在提示方法不科學、功能相對單一、定位精度模糊的缺點。
