基本信息
- 项目名称：
- 盲人智能导航仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 盲人导航系统由导航仪终端、无线辅助中心和监控中心组成。导航仪终端安装GPS接收、GPRS/GSM数据传送、Zigbee通信、电子罗盘等单元。在盲人通过十字路口时，可以确定盲人具体位置和朝向，无线辅助中心提供交通灯的状态并对盲人进行准确定位。当盲人迷路时，可以通过GPS接收经纬度信息，同时发送给监控中心或者家人来获得帮助。监控中心接收到盲人位置信息并处理后回传导航信息，也可进行人工语音导航。
- 详细介绍：
- 由于人类行为的复杂性，开发一种自由度很大的盲人导航系统存在着很大的技术难度。所以，设计的主要思想是利用常规的通讯手段及网络技术为盲人提供实时精确导航及特定服务（比如通过十字交通口）。根据实际情况的差异，可以以此为基础进行功能增减。 系统的功能设计思路。在正常情况下，盲人可通过所携带的导航仪终端确定自己行走的方向。接近十字交通路口时，会收到位于十字路口交通引导装置所发出的交通灯信息来判断自己是否可以通行。在紧急时刻，盲人可以通过导航仪终端发出GPS信息或求救信息，监控中心或家人接到此信息后通过电子地图软件来确定盲人的实际位置，进而提供信息引导或人工帮助。 基于以上设计思想，提出系统设计的总体方案。本系统分为三个部分，分别为导航仪终端，无线辅助中心、监控中心。其中导航仪终端是盲人所携带的设备，无线辅助中心和监控中心是辅助系统。导航仪终端通过Zigbee网络与无线辅助中心进行通信。而GPS单元与摄像头单元可通过GSM/GPRS网络与监控中心进行联系。导航仪终端的主控器采用TI公司的MSP430单片机，它是一款16位具有低功耗和高运算速度的MCU，特别适合于便携式产品。而Zigbee作为新一代无线通讯技术，是一种高可靠的无线数据传输方式。同时GPS与GPRS技术已经非常成熟，在性能完善的同时价格也逐步下调，二者在通信领域有着稳定性的表现，其中GPRS网络的良好覆盖能力保证了基于其应用的持续性。此外软件技术与高清卫星照片的应用也使电子地图的使用方便而精确，电源技术的提高也使便携式产品续航能力逐步增强。所以基于Zigbee无线传感、GPS、GPRS和传感器技术的导航技术与其它类型的导航技术更现实可行。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品是为了便于盲人出行而设计的一款导航仪器。盲人可通过所携带的导航仪终端确定自己行走的方向，接近十字交通路口时，会收到位于十字路口交通引导装置所发出的引导通行信息；紧急时刻，盲人可以通过装置发出定位信息及求助信息，监控中心或者家人接到此信息后通过电子地图软件来确定盲人的有效位置；盲人还可以通过语音方式直接与外界（监控中心或家人）取得联系，在必要的时候，可以对周围环境拍照，并把照片通过GPRS网络传给监控中心或者盲人的家人；此外还提供一般性辅助功能如语音提示等。作品处于功能完善期，其一般性能指标有：一、 十字路口的无线作用距离在六十四米以内；二、 方向判断误差应不超过十度；三、 方位判断应控制在十五米左右（主要与GPS精度有关）；无线交通灯同步控制器时间差每周不超过1秒。技术关键：一、盲人通过十字路口时的引导信息产生机制；二、GPRS数据业务及网络技术在控制系统中的应用。三、Zigbee网络与GPS网络的数据融合。 创新点：第一点 :采用了GPS+ZigBee相结合的定位方式。第二点 : 三维电子罗盘的应用。第三点 : 求助和服务方式的多样性。第四点： 服务人性化。
科学性、先进性
- 盲人导航是世界性复杂的课题，其真正发展离不开社会的公益援助。国内外对于盲人导航有了一些实验性的应用，如盲人手机，但只是对普通手机的外观机械特征的优化和改动，其它较为智能化的手段如RFID识别则需要高投入，很难应用于实际。作品设计结合了计算机、通信等技术。具有一定的社会效益和经济效益。一、 针对盲人行为特点设计，经调查，国内无此类应用；二、 采用主流的控制技术与通信技术，保证了产品的通用性及先进性；产品还可以进一步进行功能完善和降低成本，如添加地理信息存储器（卡），可以使盲人即时了解自己所处位置而不用求助于第三方平台。
获奖情况及鉴定结果
- 与2011年6月获得第八届西安高新“挑战杯”陕西省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 可以通过图片及实物进行展示，也可通过现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品采用通用的元件模块和流行的控制通信技术，在保证其技术先进性的前提下也保证了一定的价格优势，随着通信技术、网络技术、计算机技术、控制技术及外围相关的技术（如电源技术的进步）的发展，制作成本也会相应降低，作品的优势将会日益凸现，并且，在设计主导思想不变的情况下，如出现了相关技术突破或更新（如超宽带无线定位），从而在幅提升系统品质，从而产生巨大的经济效益和社会效益，具有广阔的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 对弱势群体的关注彰显了社会的和谐进步。盲人导航在世界范围内已成为了一项倍受重视的课题，但是由于人类行为和环境的复杂性，应用研究还处于探索阶段，没有真正实现，但越来越多辅助性导航装置的问世表明此项研究有着美好的前景。目前国内的盲人辅助导航主要基于功能较单一的终端型应用，如 1．公交车盲人导航器，其实质为电子语音接收器，当公交车靠近站台时会进行语音提示，以方便盲人乘车。它的缺点就是应用的范围和场合有限，不能对盲人在整个出行过程中进行有效帮助。 2．盲人手机是对普通手机进行改制，以方便盲人手指识别，有的加入了GPS功能对盲人进行定位。此类手机大多为基于类似Android或Windows mobile 操作系统的智能机，价格昂贵且成本高，普通大众较难承受，市场推广价值有限。 3.短距离超声波避障仪利用超声波技术对行走路线上的障碍进行识别并给予提示。缺点是功能单一，只能在短距离和小范围内对盲人进行提示，作用范围有限。 国外盲人导航仪器 1．RFID盲人导航装置。盲人在行走时，需要使用特殊设计的导盲杖。导盲杖中嵌入RFID识读器，可以识别道路上埋设的RFID标签。标签上的标识信息通过无线连接传输到口袋中的迷你计算机，计算机可以计算行人的位置。行路帮助信息转换为声音符号，盲人可以通过耳机听到这些声音。通过声音的帮助，可以保证盲人一直处于道路的中央行走。其协调复杂、成本昂贵、需要小型计算机辅助。 2．低音导航的便携装置。该装置使用一个放在背包里的处理器，将全球卫星定位系统的定位数据和来自使用者头盔上照相机、传感器的数据加以综合处理，以确定使用者该朝哪个方向走才能到达想去的目的地。这一装置发出一系列的“嘟嘟”声响，为使用者指路。缺点是体积大，成本高，易出现误判。 3：GPS导航仪技术要点利用GPS定位技术对盲人进行位置监测，然后通过设备上一些类似盲文的提示信息对盲人提供帮助。第一个缺点是无法对盲人在行走方向上给予支持，只能简单提供位置信息。第二个缺点是定位精度差，GPS技术在室外的精度是15米左右，而在路层较高的大楼里信号质量比较差。存在提示方法不科学、功能相对单一、定位精度模糊的缺点。
