СИСТЕМА ИНФОРМИРОВАНИЯ И ОРИЕНТИРОВАНИЯ ИНВАЛИДОВ ПО ЗРЕНИЮ Российский патент 2024 года по МПК G01C21/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технологиям и средствам для информирования и ориентирования, позволяющим людям с инвалидностью по зрению самостоятельно передвигаться по городской территории при помощи общественного транспорта, и обеспечивает доступность объектов транспортной инфраструктуры человеку с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ).

Уровень техники

Известно устройство для ориентации слепых (патент RU 43161, опубликовано: 10.01.2005; МПК: A61F 9/08), которое содержит стационарно установленный на объекте городской инфраструктуры информационный блок и носимый блок речевого оповещения, который имеет при себе пользователь. Устройство является системой для информирования и ориентирования слепых. В информационном блоке системы содержатся сведения об объекте. Радиопередатчик блока с периодичностью, задаваемой таймером, посылает в эфир кодированное сообщение, содержащее указанную информацию. За счет примененной узкой характеристики направленности пользователю предоставляется возможность определить направление на объект. Переданное сообщение воспроизводится носимым блоком как речевое сообщение, прослушиваемое человеком в режиме реального времени.

Недостатками известного технического решения является то, что для определения направления движения к объекту пользователю необходимо совершить сложный набор действий, и в случае ошибки поиск окончится неудачей. Другим недостатком системы является необходимость расположения нескольких информационных блоков на одном объекте, что существенно увеличивает затраты на приобретение, установку и техническое обслуживание такой системы. Все это делает невозможным применение на подвижных объектах, в частности, на общественном транспорте.

Известна коммуникативная система для информирования и ориентирования слепых (патент RU 97918, опубликовано: 27.09.2010, МПК: A61F9/08). Эта система содержит установленный на объекте информационный блок, включающий последовательно соединенные первое цифровое запоминающее устройство, первый кодер и первый радиопередатчик, а также первую схему управления с таймером, соответствующие выходы которой соединены с входами управления первого цифрового запоминающего устройства, первого кодера и первого радиопередатчика, также содержащую носимый блок, включающий последовательно соединенные первый радиоприемник, первый декодер, второе цифровое запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные первый усилитель и первый электроакустический преобразователь, а также вторую схему управления, соответствующие выходы которой соединены с входами управления первого радиоприемника, первого декодера, второго цифрового запоминающего устройства и цифроаналогового преобразователя. В информационный блок введены цифровые часы-календарь, последовательно соединенные второй радиоприемник и второй декодер, а также последовательно соединенные генератор, первый цифровой регулятор громкости, второй усилитель и второй электроакустический преобразователь, при этом входы управления цифровых часов-календаря, второго радиоприемника, второго декодера, генератора и первого цифрового регулятора громкости соединены с соответствующими выходами первой схемы управления, и информационные выходы второго декодера и цифровых часов-календаря соединены с соответствующими информационными входами первой схемы управления, а в носимый блок введены устройство ручного управления и последовательно соединенные второй кодер и второй радиопередатчик, а также устройство тактильного воздействия и ручной регулятор громкости, при этом выход устройства ручного управления соединен с соответствующим входом второй схемы управления, соответствующие выходы которой соединены с входами управления второго кодера, второго радиопередатчика и устройства тактильного воздействия, и выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом ручного регулятора громкости, выход которого соединен с входом первого усилителя.

Система содержит стационарно установленный на объекте, например, на подвижном объекте городского транспорта, информационный блок (далее - радиоинформатор), передающий с заданной периодичностью в цифровом виде сообщения об объекте, на котором установлен, и носимый блок речевого оповещения, воспроизводящий в голосовом виде эти сообщения (далее - абонентское устройство). В состав абонентского устройства введено устройство тактильного воздействия, с помощью которого привлекается внимание пользователя при его входе в зону действия радиоинформатора. Также предусмотрена возможность, при необходимости, устанавливать на одном объекте один радиоинформатор с дополнительными устройствами подачи звукового сигнала ориентирования, размещаемыми над входами в различные помещения объекта, например в двери транспортного средства.

Данная система обладает существенным недостатком, обусловленным тем, что все стационарно установленные на транспортных средствах городской инфраструктуры радиоинформаторы работают постоянно и постоянно передают сообщения об объекте, на котором они установлены, независимо от того, имеется ли у пользователя потребность в поиске этого объекта или в пользовании им. Абонентские устройства пользователей при этом также постоянно находятся в работе независимо от необходимости в этом.

Ближайшим аналогом является система информационного взаимодействия маломобильного пассажира с транспортным средством общего пользования (патент RU 2718607, опубликовано: 08.04.2020; МПК: A61F9/08). Система включает установленные на транспортных средствах радио-приемопередатчики и сопряженные с ними пульты водителей и звуковые маяки, а также находящиеся у пользователей носимые мобильные устройства (МУ), работающие в единой беспроводной сети "Говорящий город" по стандарту Bluetooth Low Energy и в единой беспроводной сети "Говорящий город" по стандарту Wi-Fi с использованием специальных программных приложений. Носимое устройство пользователя включает в себя блок приема, обработки и хранения информации, блок преобразования полученной цифровой информации в аналоговые речевые сообщения и их хранения, блок формирования и передачи сигнала запроса на активацию звукового маяка, средства воспроизведения речевой информации, блок тактильного воздействия, а также радиоантенну и блоки радиообмена по беспроводным сетям Bluetooth Low Energy и Wi-Fi. Каждый радио-приемопередатчик включает в себя блок формирования, хранения и передачи информации, блок приема, обработки и хранения информации, блок хранения и передачи звукового сигнала, блок радиообмена по беспроводным сетям Bluetooth Low Energy и Wi-Fi, радиоантенну и звуковой маяк. Пульт водителя включает в себя блок приема, обработки, хранения и передачи информации, блок преобразования полученной цифровой информации в текстовые сообщения и их хранения, блок воспроизведения световых и звуковых сигналов.

Недостатком системы является отсутствие навигации по всему маршруту из-за малого радиуса действия беспроводной сети "Говорящий город" по стандарту Bluetooth Low Energy и единой беспроводной сети "Говорящий город" по стандарту Wi-Fi. Для подбора нужного транспорта человеку необходимо находиться на расстоянии 3-15 метров от транспортного средства, что само по себе является сложной задачей.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание и разработка системы, обеспечивающей ее использование для передвижения по городу общественным транспортом безопасно и удобно людям с ОВЗ.

Данная задача решается заявляемым изобретением за счет достижения такого технического результата, как увеличение радиуса действия, а также повышение точности навигации.

Технический результат достигается за счет системы информирования и ориентирования инвалидов по зрению, содержащей установленные на каждом транспортном средстве информационный модуль, звуковой индикатор и, находящиеся у пользователей, носимые мобильные устройства, при этом каждый информационный модуль сопряжен с соответствующим модулем связи, взаимодействующим с носимыми мобильными устройствами через мобильную сеть передачи данных, при этом информационный модуль включает в себя блок приема, передачи, хранения и обработки информации, соединенный с блоком воспроизведения аудиовизуальной информации и блоком формирования звуковых сигналов, соединенным с блоком усиления звукового сигнала, подключенным к звуковому индикатору, модуль связи включает блок приема, передачи, формирования и хранения информации, имеющий связь с блоком радиообмена по беспроводным мобильным сетям, соединенным с антенной, мобильное устройство пользователя с установленным кроссплатформенным мобильным приложением, включающим электронные геокарты для построения маршрута и навигации и голосового помощника, содержит блок приема, передачи, хранения и обработки информации, к которому подключены блоки тактильного взаимодействия, голосового ввода, воспроизведения речевой информации, приемник сигналов ГНСС ГЛОНАСС, видеокамера, блок датчиков инерциальной навигации и последовательно соединенные блок радиообмена по беспроводным мобильным сетям и антенна, при этом система содержит центральный сервер, обеспечивающий формирование оптимального маршрута для пользователя и обмен данными между модулем связи и мобильным устройством пользователя через мобильные сети передачи данных, а для навигации пользователя одновременно с данными глобальной навигации используют данные с видеокамеры для определения положения в пространстве, ориентации и векторов скоростей мобильного устройства пользователя методами визуальной одометрии, а также данные блока датчиков инерциальной навигации для определения линейных перемещений, векторов скоростей, ускорений, угловых скоростей и угловых ускорений мобильного устройства пользователя.

Каждый модуль связи включает в себя блок формирования, хранения и передачи информации и блок радиообмена по мобильным беспроводным сетям 2G/3G/4G, что позволяет увеличить радиус действия системы.

Для повышения точности и снижения флуктуаций навигации одновременно используются данные глобальной и локальной навигации. Данные глобальной навигации получают с помощью встроенного в пользовательское устройство приемника сигналов ГНСС ГЛОНАСС. Для реализации локальной навигации используют датчики, содержащиеся в смартфонах: видеокамеру, гироскоп и акселерометр.

Использование видеокамеры и блока датчиков инерциальной навигации, включающего гироскоп и акселерометр, позволяет получить оценку положения в пространстве и вектора скорости пользовательского устройства. С помощью этих данных уточняются навигационные данные спутниковой навигации, за счет чего удается достичь более высокой точности позиционирования.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлена функциональная схема системы информирования и ориентирования инвалидов по зрению.

Подробное описание изобретения

Система содержит установленные на каждом транспортном средстве модуль связи (МС), сопряженный с ним информационный модуль, представляющие интерактивную приборную панель водителя/машиниста (ИПП), звуковые индикаторы, а также находящиеся у пользователей носимые мобильные устройства (МУ), работающие в беспроводных мобильных сетях передачи данных 2G/3G/4G с установленным кроссплатформенным мобильным приложением, включающим электронные геокарты для построения маршрута и навигации и голосового помощника. При помощи мобильного приложения осуществляется взаимодействие между пользователем, транспортным средством, на котором установлены информационный модуль 1 со звуковым индикатором 6, модуль связи 7, и центральным вычислительным узлом посредством сети Internet. Обмен данными между модулями системы происходит за счет центрального сервера 22 с верхнеуровневым программным обеспечением.

Информационный модуль 1 включает в себя блок приема, передачи, хранения и обработки информации 2, соединенный с блоком воспроизведения аудиовизуальной информации 3 и блоком формирования звуковых сигналов 4, соединенным в свою очередь с блоком усиления звукового сигнала 5. Панель информационного модуля 1 связана со звуковым индикатором 6 и модулем связи 7.

Модуль связи 7 включает в себя блок приема, передачи, формирования и хранения информации 8, имеющий связь с блоком радиообмена 9 по мобильным беспроводным сетям 2G/3G/4G, соединенным с антенной 10.

Мобильное устройство пользователя 11 включает в себя блок приема, передачи, хранения и обработки информации 12, к которому подключены блоки тактильного взаимодействия 13, блок голосового ввода 14, блок воспроизведения речевой информации 15, последовательно соединенные блок радиообмена по беспроводным мобильным сетям 16 и антенна 17, приемник сигналов ГНСС ГЛОНАСС 18, видеокамера 19, блок датчиков инерциальной навигации 20. Блок датчиков инерциальной навигации 20 состоит из акселерометра и гироскопа, интегрированных в устройство пользователя.

С помощью данных с видеокамеры 19 методами визуальной одометрии реализована оценка положения в пространстве, ориентации и векторов скоростей пользовательского мобильного устройства, а с помощью блока датчиков инерциальной навигации 20 организована инерциальная навигация, за счет которой получают оценку линейных перемещений, векторов скоростей, ускорений, угловых скоростей и угловых ускорений пользовательского мобильного устройства. Обмен данными между модулями системы и центральным сервером осуществляется за счет использования мобильной сети передачи данных 21. Сервер представляет собой аппаратные ресурсы (вычислительные мощности и дисковое пространство) под управлением серверного программного обеспечения.

Работа системы реализуется следующим образом.

В качестве пользовательского мобильного устройства использовался планшет или смартфон с установленным бесплатным кроссплатформенным мобильным приложением «Доступная среда», которое позволяет задать маршрут от точки А до точки Б. Аппаратные средства (информационный модуль 1 и модуль связи 7), установленные на общественном транспорте, и носимое мобильное устройство 11 пользователя взаимодействуют с центральным сервером посредством сети Internet через мобильные сети передачи данных 2G/3G/4G. Информационный модуль 1 с помощью модуля связи 7 постоянно передает на центральный сервер данные координат транспортного средства, его номер, наименование маршрута направления и направление движения. Центральный сервер аккумулирует информацию о работе общественного транспорта и его текущем положении. Приложение «Доступная среда» подключается к удалённому центральному серверу, который строит оптимальный маршрут, опираясь на данные о наличии транспортных средств на маршрутах, интервалах движения и т.д. Задать маршрут пользователь может как с помощью графического интерфейса пользователя, так и с помощью специализированного голосового помощника. После того как маршрут задан, приложение «Доступная среда» помогает пользователю добраться до остановки общественного транспорта, направляя пользователя в режиме реального времени с помощью голосового помощника. После того как пользователь добрался до остановки общественного транспорта, с мобильного устройства 11 пользователя отправляется сообщение водителю о желании пассажира с ОВЗ осуществить посадку на определенном остановочном пункте. Оповещение водителя при этом происходит на достаточном расстоянии, чтобы водитель мог заранее подготовиться для посадки пассажира с ОВЗ. На блок воспроизведения речевой информации 15 носимого мобильного устройства 11 поступает информация о прогнозном времени прибытия транспортного средства и голосовой помощник мобильного устройства уведомляет пользователя с ОВЗ о прогнозном времени прибытия транспортного средства. После прибытия транспортного средства к остановочному пункту и открытия дверей с информационного модуля 1 подается сигнал на звуковой индикатор 6, установленный над дверными проходами внутри салона, тем самым направляя пользователя к входу в транспортное средство. Звук воспроизводится автоматически при полной остановке транспортного средства на остановочном пункте и открытии дверей. Также пассажир с ОВЗ может повторно вызвать звуковой сигнал или голосового помощника через мобильное приложение «Доступная среда».

После посадки пользователя водитель уведомляется о плановой остановке выхода пассажира с ОВЗ. На всем протяжении движения по маршруту пользователь получает уведомления от голосового помощника носимого мобильного устройства 11 о маршруте следования и прогнозном времени прибытия на целевую остановку. После прибытия на нужную остановку с информационного модуля 1 подается сигнал на звуковой индикатор 6, помогая пользователю найти направление выхода из транспортного средства. После того как пассажир покинул транспортное средство, приложение «Доступная среда» продолжает сопровождать пользователя до конечной точки Б, включая пеший маршрут, во время которого воспроизводятся голосовые подсказки при необходимости совершить маневр (повернуть налево/направо) с указанием расстояния в метрах.

Совокупность заявляемых признаков предложенной системы позволяет по сравнению с прототипом расширить радиус обнаружения транспортного средства действия до 300-500 метров, обеспечив при этом навигацию пользователя ограниченную только областью покрытия мобильной сети 2G/3G/4G. Радиус обнаружения для прототипа ограничен 30 метрами в случае использования Bluetooth Low Energy и 70 метрами в случае использования Wi-Fi. Таким образом, по сравнению с прототипом у пользователя появляется возможность добраться до остановочного пункта и заранее узнать о приближающемся транспортном средстве.

Предложенное решение позволяет пользователю в реальном времени отслеживать подходящие транспортные средства, получая всю необходимую маршрутную информацию (тип транспортного средства, номер маршрута, направление движения), в т.ч. и во время поездки. Вся информация сопровождается аудио сообщениями специальным голосовым помощником. После выбора пользователем необходимого транспортного средства сообщение автоматически отправляется на выбранное транспортное средство на интерактивную приборную панель водителя/машиниста, уведомляя его текстовым сообщением, что на остановке будет производить посадку пассажир с ОВЗ, а также с указанием (если это указал пользователь через приложение) о необходимости помощи во время посадки. Определение текущего положения осуществляется с высокой точностью для того, чтобы голосовые подсказки формировались без задержек в режиме реального времени. Это является важной задачей, так как человек с ОВЗ не может самостоятельно оценивать окружающую обстановку и корректировать свои действия.

Изобретение относится к системе информирования и ориентирования инвалидов по зрению. Технический результат заключается в повышении точности навигации. Система содержит установленные на каждом транспортном средстве информационный модуль, звуковой индикатор и находящиеся у пользователей носимые мобильные устройства, при этом каждый информационный модуль сопряжен с соответствующим модулем связи, взаимодействующим с носимыми мобильными устройствами через мобильную сеть передачи данных, при этом информационный модуль включает в себя блок приема, передачи, хранения и обработки информации, соединенный с блоком воспроизведения аудиовизуальной информации и блоком формирования звуковых сигналов, соединенным с блоком усиления звукового сигнала, подключенным к звуковому индикатору, модуль связи включает блок приема, передачи, формирования и хранения информации, имеющий связь с блоком радиообмена по беспроводным мобильным сетям, соединенным с антенной, мобильное устройство пользователя с установленным кроссплатформенным мобильным приложением, включающим электронные геокарты для построения маршрута и навигации и голосового помощника, содержит блок приема, передачи, хранения и обработки информации, к которому подключены блоки тактильного взаимодействия, голосового ввода, воспроизведения речевой информации, приемник сигналов ГНСС ГЛОНАСС, видеокамера, блок датчиков инерциальной навигации и последовательно соединенные блок радиообмена по беспроводным мобильным сетям и антенна, при этом система содержит центральный сервер, обеспечивающий формирование оптимального маршрута для пользователя, и обмен данными между модулем связи и мобильным устройством пользователя через мобильные сети передачи данных, а для навигации пользователя одновременно с данными глобальной навигации используют данные с видеокамеры для определения положения в пространстве, ориентации и векторов скоростей мобильного устройства пользователя методами визуальной одометрии, а также данные блока датчиков инерциальной навигации для определения линейных перемещений, векторов скоростей, ускорений, угловых скоростей и угловых ускорений мобильного устройства пользователя. 1 ил.

Система информирования и ориентирования инвалидов по зрению, содержащая:

- установленные на каждом транспортном средстве информационный модуль, звуковой индикатор и находящиеся у пользователей носимые мобильные устройства, отличающаяся тем, что

- каждый информационный модуль сопряжен с соответствующим модулем связи, взаимодействующим с носимыми мобильными устройствами через мобильную сеть передачи данных,

- при этом информационный модуль включает в себя блок приема, передачи, хранения и обработки информации, соединенный с блоком воспроизведения аудиовизуальной информации и блоком формирования звуковых сигналов, соединенным с блоком усиления звукового сигнала, подключенным к звуковому индикатору,

- модуль связи включает блок приема, передачи, формирования и хранения информации, имеющий связь с блоком радиообмена по беспроводным мобильным сетям, соединенным с антенной,

- мобильное устройство пользователя с установленным кроссплатформенным мобильным приложением, включающим электронные геокарты для построения маршрута и навигации и голосового помощника, содержит блок приема, передачи, хранения и обработки информации, к которому подключены блоки тактильного взаимодействия, голосового ввода, воспроизведения речевой информации, приемник сигналов ГНСС ГЛОНАСС, видеокамера, блок датчиков инерциальной навигации и последовательно соединенные блок радиообмена по беспроводным мобильным сетям и антенна,

- при этом система содержит центральный сервер, обеспечивающий формирование оптимального маршрута для пользователя, и обмен данными между модулем связи и мобильным устройством пользователя через мобильные сети передачи данных,

- а для навигации пользователя одновременно с данными глобальной навигации используют данные с видеокамеры для определения положения в пространстве, ориентации и векторов скоростей мобильного устройства пользователя методами визуальной одометрии, а также данные блока датчиков инерциальной навигации для определения линейных перемещений, векторов скоростей, ускорений, угловых скоростей и угловых ускорений мобильного устройства пользователя.