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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 盲人智能導(dǎo)航儀
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 盲人導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航儀終端、無線輔助中心和監(jiān)控中心組成。導(dǎo)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(shí)，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(duì)盲人進(jìn)行準(zhǔn)確定位。當(dāng)盲人迷路時(shí)，可以通過GPS接收經(jīng)緯度信息，同時(shí)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(dǎo)航信息，也可進(jìn)行人工語音導(dǎo)航。
- 詳細(xì)介紹：
- 由于人類行為的復(fù)雜性，開發(fā)一種自由度很大的盲人導(dǎo)航系統(tǒng)存在著很大的技術(shù)難度。所以，設(shè)計(jì)的主要思想是利用常規(guī)的通訊手段及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為盲人提供實(shí)時(shí)精確導(dǎo)航及特定服務(wù)（比如通過十字交通口）。根據(jù)實(shí)際情況的差異，可以以此為基礎(chǔ)進(jìn)行功能增減。 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)思路。在正常情況下，盲人可通過所攜帶的導(dǎo)航儀終端確定自己行走的方向。接近十字交通路口時(shí)，會(huì)收到位于十字路口交通引導(dǎo)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(shí)刻，盲人可以通過導(dǎo)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(shí)際位置，進(jìn)而提供信息引導(dǎo)或人工幫助。 基于以上設(shè)計(jì)思想，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案。本系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別為導(dǎo)航儀終端，無線輔助中心、監(jiān)控中心。其中導(dǎo)航儀終端是盲人所攜帶的設(shè)備，無線輔助中心和監(jiān)控中心是輔助系統(tǒng)。導(dǎo)航儀終端通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)與無線輔助中心進(jìn)行通信。而GPS單元與攝像頭單元可通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心進(jìn)行聯(lián)系。導(dǎo)航儀終端的主控器采用TI公司的MSP430單片機(jī)，它是一款16位具有低功耗和高運(yùn)算速度的MCU，特別適合于便攜式產(chǎn)品。而Zigbee作為新一代無線通訊技術(shù)，是一種高可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸方式。同時(shí)GPS與GPRS技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在性能完善的同時(shí)價(jià)格也逐步下調(diào)，二者在通信領(lǐng)域有著穩(wěn)定性的表現(xiàn)，其中GPRS網(wǎng)絡(luò)的良好覆蓋能力保證了基于其應(yīng)用的持續(xù)性。此外軟件技術(shù)與高清衛(wèi)星照片的應(yīng)用也使電子地圖的使用方便而精確，電源技術(shù)的提高也使便攜式產(chǎn)品續(xù)航能力逐步增強(qiáng)。所以基于Zigbee無線傳感、GPS、GPRS和傳感器技術(shù)的導(dǎo)航技術(shù)與其它類型的導(dǎo)航技術(shù)更現(xiàn)實(shí)可行。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品是為了便于盲人出行而設(shè)計(jì)的一款導(dǎo)航儀器。盲人可通過所攜帶的導(dǎo)航儀終端確定自己行走的方向，接近十字交通路口時(shí)，會(huì)收到位于十字路口交通引導(dǎo)裝置所發(fā)出的引導(dǎo)通行信息；緊急時(shí)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(shí)候，可以對(duì)周圍環(huán)境拍照，并把照片通過GPRS網(wǎng)絡(luò)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(biāo)有：一、 十字路口的無線作用距離在六十四米以內(nèi)；二、 方向判斷誤差應(yīng)不超過十度；三、 方位判斷應(yīng)控制在十五米左右（主要與GPS精度有關(guān)）；無線交通燈同步控制器時(shí)間差每周不超過1秒。技術(shù)關(guān)鍵：一、盲人通過十字路口時(shí)的引導(dǎo)信息產(chǎn)生機(jī)制；二、GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。三、Zigbee網(wǎng)絡(luò)與GPS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合。 創(chuàng)新點(diǎn)：第一點(diǎn) :采用了GPS+ZigBee相結(jié)合的定位方式。第二點(diǎn) : 三維電子羅盤的應(yīng)用。第三點(diǎn) : 求助和服務(wù)方式的多樣性。第四點(diǎn)： 服務(wù)人性化。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 盲人導(dǎo)航是世界性復(fù)雜的課題，其真正發(fā)展離不開社會(huì)的公益援助。國內(nèi)外對(duì)于盲人導(dǎo)航有了一些實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用，如盲人手機(jī)，但只是對(duì)普通手機(jī)的外觀機(jī)械特征的優(yōu)化和改動(dòng)，其它較為智能化的手段如RFID識(shí)別則需要高投入，很難應(yīng)用于實(shí)際。作品設(shè)計(jì)結(jié)合了計(jì)算機(jī)、通信等技術(shù)。具有一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。一、 針對(duì)盲人行為特點(diǎn)設(shè)計(jì)，經(jīng)調(diào)查，國內(nèi)無此類應(yīng)用；二、 采用主流的控制技術(shù)與通信技術(shù)，保證了產(chǎn)品的通用性及先進(jìn)性；產(chǎn)品還可以進(jìn)一步進(jìn)行功能完善和降低成本，如添加地理信息存儲(chǔ)器（卡），可以使盲人即時(shí)了解自己所處位置而不用求助于第三方平臺(tái)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 與2011年6月獲得第八屆西安高新“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 可以通過圖片及實(shí)物進(jìn)行展示，也可通過現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作品采用通用的元件模塊和流行的控制通信技術(shù)，在保證其技術(shù)先進(jìn)性的前提下也保證了一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)及外圍相關(guān)的技術(shù)（如電源技術(shù)的進(jìn)步）的發(fā)展，制作成本也會(huì)相應(yīng)降低，作品的優(yōu)勢(shì)將會(huì)日益凸現(xiàn)，并且，在設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想不變的情況下，如出現(xiàn)了相關(guān)技術(shù)突破或更新（如超寬帶無線定位），從而在幅提升系統(tǒng)品質(zhì)，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的市場前景。
同類課題研究水平概述
- 對(duì)弱勢(shì)群體的關(guān)注彰顯了社會(huì)的和諧進(jìn)步。盲人導(dǎo)航在世界范圍內(nèi)已成為了一項(xiàng)倍受重視的課題，但是由于人類行為和環(huán)境的復(fù)雜性，應(yīng)用研究還處于探索階段，沒有真正實(shí)現(xiàn)，但越來越多輔助性導(dǎo)航裝置的問世表明此項(xiàng)研究有著美好的前景。目前國內(nèi)的盲人輔助導(dǎo)航主要基于功能較單一的終端型應(yīng)用，如 1．公交車盲人導(dǎo)航器，其實(shí)質(zhì)為電子語音接收器，當(dāng)公交車靠近站臺(tái)時(shí)會(huì)進(jìn)行語音提示，以方便盲人乘車。它的缺點(diǎn)就是應(yīng)用的范圍和場合有限，不能對(duì)盲人在整個(gè)出行過程中進(jìn)行有效幫助。 2．盲人手機(jī)是對(duì)普通手機(jī)進(jìn)行改制，以方便盲人手指識(shí)別，有的加入了GPS功能對(duì)盲人進(jìn)行定位。此類手機(jī)大多為基于類似Android或Windows mobile 操作系統(tǒng)的智能機(jī)，價(jià)格昂貴且成本高，普通大眾較難承受，市場推廣價(jià)值有限。 3.短距離超聲波避障儀利用超聲波技術(shù)對(duì)行走路線上的障礙進(jìn)行識(shí)別并給予提示。缺點(diǎn)是功能單一，只能在短距離和小范圍內(nèi)對(duì)盲人進(jìn)行提示，作用范圍有限。 國外盲人導(dǎo)航儀器 1．RFID盲人導(dǎo)航裝置。盲人在行走時(shí)，需要使用特殊設(shè)計(jì)的導(dǎo)盲杖。導(dǎo)盲杖中嵌入RFID識(shí)讀器，可以識(shí)別道路上埋設(shè)的RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽上的標(biāo)識(shí)信息通過無線連接傳輸?shù)娇诖械拿阅阌?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)可以計(jì)算行人的位置。行路幫助信息轉(zhuǎn)換為聲音符號(hào)，盲人可以通過耳機(jī)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(diào)復(fù)雜、成本昂貴、需要小型計(jì)算機(jī)輔助。 2．低音導(dǎo)航的便攜裝置。該裝置使用一個(gè)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(jī)、傳感器的數(shù)據(jù)加以綜合處理，以確定使用者該朝哪個(gè)方向走才能到達(dá)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(diǎn)是體積大，成本高，易出現(xiàn)誤判。 3：GPS導(dǎo)航儀技術(shù)要點(diǎn)利用GPS定位技術(shù)對(duì)盲人進(jìn)行位置監(jiān)測(cè)，然后通過設(shè)備上一些類似盲文的提示信息對(duì)盲人提供幫助。第一個(gè)缺點(diǎn)是無法對(duì)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(gè)缺點(diǎn)是定位精度差，GPS技術(shù)在室外的精度是15米左右，而在路層較高的大樓里信號(hào)質(zhì)量比較差。存在提示方法不科學(xué)、功能相對(duì)單一、定位精度模糊的缺點(diǎn)。
