Способ ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций и система его осуществления

Изобретение относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно предназначено для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве. Способ ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций заключается в том, что с помощью радиомаяка, размещаемого в одном месте ориентации, передают радиосигналы, а с помощью находящегося у человека радиоинформатора принимают эти радиосигналы и передают их на устройство воздействия на человека, сигнализируя о близком нахождении места ориентации. При этом первоначально с помощью радиоинформатора передают радиосигналы, а передачу радиосигналов с помощью радиомаяка осуществляют после приема им радиосигналов от радиоинформатора, информирующих о нахождении человека в зоне обнаружения. При приеме радиосигнала радиоинформатором измеряют интенсивность принятого радиосигнала, в зависимости от него изменяют значение параметра воздействия на человека и определяют направление приближения к радиомаяку. Система содержит радиомаяк для размещения в месте ориентации и радиоинформатор, находящийся у человека. Радиомаяк включает источник и приемник радиосигналов и блок управления. Радиоинформатор включает источник и приемник радиосигналов, который соединен с устройством воздействия на человека. Использование изобретения позволяет повысить точность ориентации и не загромождает эфир лишней радиоинформацией. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Группа изобретений относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно, предназначена для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве и максимальной адаптации их жизни в социуме. С помощью данных изобретений незрячий человек может без посторонней помощи получить нужную ему информацию в данный момент о конкретном объекте и с ориентироваться на него.

Известно устройство для ориентации в пространстве людей с нарушением зрительных функций по патенту РФ №2184518, опубл. 27.08.2002 г. Это устройство представляет собой складную трость. Трость выполнена с возможностью изменения длины для определения расстояния до удаленного объекта. Возможность этой трости ограничены ее длиной.

Известна система для ориентации в пространстве людей с нарушением зрительных функций по патенту РФ №2299052, опубликованному 08.06.2007. Данная система для ориентации в пространстве людей с нарушением зрительных функций содержит, по меньшей мере, по одному источнику и приемнику сигналов, подключенные через коммутатор к устройству обработки информации, соединенному через модулятор, с устройством воздействия на человека. Также через коммутатор к устройству обработки информации дополнительно подключены магнетометр, шагомер, система GPS.

Недостатком является очень высокая сложность реализации, громоздкость комплекса, ненадежность работы, очень высокое информативность, сложность управления, что затрудняет его использование людьми с нарушением зрительных функций и может привести к осложнению перемещения на улице и в помещениях из-за постоянной работы с носимым в руках пультом.

Известен способ ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций по патенту JP 8280733, опубликованному 29.10.1996, который заключается в том, что размещенный в месте ориентации, по меньшей мере, один источник радиосигналов передает радиосигнал, а находящийся у человека приемник радиосигналов принимает эти радиосигналы и передает их на устройство воздействия на человека, сигнализируя о местонахождении места ориентации. Известное устройство для реализации данного способа содержит, по меньшей мере, один источник радиосигнала, выполненный в виде одной длинной антенны уложенной под поверхностью пешеходных дорожек и приемник радиосигналов расположенный на конце трости и соединенный с устройством воздействия на человека.

Недостатком известных способа и устройства является большое потребление энергии, связанное с необходимостью использования мощного генератора для одной длинной антенны. Другим недостатком является небольшой радиус действия устройства, при этом данное устройство позволяет следовать только одному, заранее заданному маршруту.

Наиболее близким к предложенному является способ ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций по патенту РФ №97918 U1, опубликованному 27.09.2010, который заключается в том, что с помощью радиопередатчика, входящего в состав первого информационного блока, установленного на объекте («радиомаяка»), осуществляют постоянную передачу радиосигналов. При попадании человека в зону распространения этих сигналов осуществляют их прием с помощью радиоприемника в составе второго информационного блока, входящего в состав второго информационного блока («радиоинформатора»), носимого человеком. Затем принятый радиосигнал передается на устройство тактильного воздействия на человека, сигнализируя о местонахождении объекта. С помощью радиоинформатора либо передают радиосигнал на радиомаяк с командой прекратить или продолжить передачу сигналов, либо передают принятый сигнал на преобразование в звуковой сигнал, принимаемый человеком как сигнал ориентирования. Система для осуществления известного способа содержит, по меньшей мере, один первый информационный блок («радиомаяк»), установленный на объекте, и, по меньшей мере, один второй информационный блок («радиоинформатор»), носимый человеком. Радиомаяк включает запоминающее устройство, кодер, радиопередатчик, таймер, схему управления, радиоприемник, декодер, регулятор громкости, усилитель и электроакустический преобразователь. Радиоинформатор включает устройство ручного управления, кодер, радиопередатчик, схему управления, устройство тактильного воздействия, радиоприемник, запоминающее устройство, регулятор громкости и электроакустический преобразователь.

Известный способ предусматривает передачу радиомаяком радиосигналов через заданные промежутки времени, эфир загромождается лишней информацией, а также перегружается лишней информацией незрячий человек. Известное устройство не обеспечивает точного ориентирования незрячего человека, попавшего в зону действия радиомаяка, а лишь информирует об объекте.

Техническим результатом, достигаемым группой изобретений, является исключение передачи в эфир лишней радиоинформации, а также обеспечение точного ориентирования незрячего человека.

Технический результат достигается тем, что в способе ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций, заключающемся в том, что с помощью, по меньшей мере, одного радиомаяка, размещаемого, по меньшей мере, в одном месте ориентации, передают радиосигналы, а с помощью находящегося у человека, по меньшей мере, одного радиоинформатора принимают эти радиосигналы и передают их на устройство воздействия на человека, сигнализируя о близком нахождении места ориентации, согласно изобретению первоначально с помощью, по меньшей мере, одного радиоинформатора передают радиосигналы, а передачу радиосигналов с помощью, по меньшей мере, одного радиомаяка осуществляют после приема им радиосигналов от радиоинформатора, информирующих о нахождении человека в зоне обнаружения, причем при приеме радиосигнала радиоинформатором измеряют интенсивность принятого радиосигнала и в зависимости от него изменяют значение параметра воздействия на человека, и по изменению значения (интенсивности) параметра воздействия определяют направление приближения к радиомаяку.

В отличие от ближайшего аналога радиомаяк начинает передавать радиосигналы только после того, как он примет радиосигналы от радиоинформатора незрячего человека, оказавшегося в зоне обнаружения. Это позволяет не загружать эфир и самого незрячего человека лишней информацией. Изменение интенсивности параметра воздействия на человека (например, тональности и длительности звукового сигнала) при его передвижении в зависимости от интенсивности принимаемого радиосигнала позволяет точнее сориентировать человека относительно местонахождения места ориентирования.

Для еще более точного ориентирования при приближении человека к радиомаяку с помощью последнего передают сигнал для точного ориентирования, после остановки человека непосредственно перед радиомаяком с помощью последнего передают, а с помощью радиоинформатора принимают и передают на устройство воздействия на человека информацию о направлении, в котором находится, по меньшей мере, один объект, который может представлять интерес для человека.

В частном случае местом для ориентации для размещения радиомаяка может являться место рядом с входной дверью общественного транспортного средства, при этом при появлении человека с радиоинформатором в зоне обнаружения с помощью радиомаяка передают человеку радиосигнал с сообщением о транспортном средстве и посредством световой или звуковой индикации передают водителю транспортного средства сигнал о том, что транспортное средство находится в зоне действия одного из радиоинформаторов человека с нарушением зрительных функций, после остановки человека непосредственно перед радиомаяком - перед дверью транспортного средства с помощью радиомаяка передают водителю посредством световой или звуковой индикации сигнал о том, что человек с нарушением зрительных функций начал поиск входной двери и перемещается к ней.

При этом желательно, чтобы местом для ориентации для размещения радиомаяка также являлись остановки общественного транспорта, и передачу радиосигнала с помощью радиомаяка, размещенного рядом с входной дверью общественного транспорта, осуществляли только в случае получения сигнала также и от радиомаяка, размещенного на остановке общественного транспорта.

Технический результат достигается также тем, что в системе для ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций, содержащей, по меньшей мере, один радиомаяк для размещения в месте ориентации и, по меньшей мере, один радиоинформатор, находящийся у человека, при этом, по меньшей мере, один радиомаяк включает источник и приемник радиосигналов и соединенный с ними блок управления, который соединен с источником звуковых сигналов, а радиоинформатор включает источник и приемник радиосигналов и соединенный с ними блок управления, который соединен с устройством воздействия на человека, согласно изобретению блок управления радиомаяка выполнен с функцией включения источника радиосигнала после приема радиосигнала от радиоинформатора приемником радиосигналов радиомаяка, а блок управления радиоинформатора выполнен с функцией измерения интенсивности принимаемого радиосигнала и изменения в устройстве воздействия на человека значения параметра воздействия в зависимости от измеренной интенсивности.

Для более точного ориентирования блок управления радиомаяка через усилитель-формирователь импульсов может быть соединен с рамочной катушкой, а блок управления радиоинформатора через усилитель-формирователь импульсов - с рамочной резонансной антенной.

В предпочтительном варианте выполнения радиомаяк включает блок измерения уровня шума, содержащий микрофон, который через микрофонный усилитель соединен с блоком управления радиомаяка.

Кроме того, устройство воздействия на человека предпочтительно выполнено в виде источников звуковых и/или вибросигналов и соединено с блоком управления радиоинформатора через усилитель низкой частоты.

Кроме того, блок управления радиоинформатора может быть соединен с блоком флэш-памяти для хранения аудиоинформации.

Сущность предлагаемой группы изобретений поясняется с помощью иллюстративных материалов.

На фиг.1 показана принципиальная блок-схема предлагаемой системы, на фиг.2 - полная блок-схема предлагаемой системы, на фиг.3 показана зона «а» обнаружения радиомаяка, на фиг.4 приведена зона «б» точного ориентирования относительно радиомаяка, на фиг.5 показан пример установки радиомаяка 1 над дверным проемом в помещение, на фиг.6 показан пример установки радиомаяка 1 на общественном транспорте.

Система для ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций содержит, по меньшей мере, один размещаемый в месте ориентации радиомаяк 1 и находящийся у человека радиоинформатор («радиобрелок») 2, при этом радиомаяк 1 выполнен с возможностью приема радиосигналов от радиоинформатора 2 и передачи ответных радиосигналов, информирующих о нахождении человека в зоне обнаружения, а радиобрелок 2 выполнен с возможностью приема указанных ответных сигналов и их передачу на устройство воздействия на человека.

Радиомаяк 1 (фиг.1) включает блок питания (не показан), блок управления - микроконтроллер 4, который соединен с источником и приемником радиосигналов - приемопередатчиком 3 и источником звуковых сигналов 5.

Радиоинформатор 2 также включает блок питания (не показан) и блок управления - микроконтроллер 6, который соединен с источником и приемником радиосигналов - приемопередатчиком 7, с устройством воздействия на человека, состоящим из источника 8 звуковых сигналов и источника 9 вибросигналов и с клавиатурой 10 управления.

Радиомаяк 1 может включать блок измерения уровня шума, содержащий микрофон 11, который через микрофонный усилитель 12 соединен с микроконтроллером 4 радиомаяка (фиг.2). Микроконтроллер 4 радиомаяка 1 через усилитель-формирователь 13 импульсов соединен с рамочной катушкой 14 узкой направленности, а микроконтроллер 6 радиобрелка 2 через усилитель-формирователь 15 импульсов соединен с рамочной резонансной антенной 16 узкой направленности. Блок питания радиомаяка 1 и радиоинформатора содержит аккумуляторную батарею 17, зарядное устройство 18 и стабилизатор питания 19. Микроконтроллер 6 радиоинформатора 2 может быть соединен с блоком флэш-памяти 20 для хранения аудиоинформации. Устройство для воздействия на человека соединено с микроконтроллером 6 через усилитель 21 низкой частоты.

Осуществление предлагаемого способа проиллюстрировано на примере работы предлагаемой системы.

Радиомаяки 1 могут устанавливаться в любых местах для того, чтобы информировать незрячего человека о любых препятствиях на дороге и изменениях маршрута, например, над дверными проемами в общественных местах (театры, музеи, супермаркеты, аптеки и т.д.) (см. фиг.5), над дверьми в общественном транспорте (см. фиг.6).

Управляющий микроконтроллер 4 радиомаяка 1 через каждых 5 секунд включает приемопередатчик 3 на прием на время 1 сек. Если в течение 1 сек. не было принято сигналов от радиоинформатора 2, микроконтроллер 4 отключает приемопередатчик 3, и так продолжается циклически. Если был принят сигнал от радиоинформатора 2, микроконтроллер 4 выдает через источник 5 звуковых сигналов звуковой сигнал, радиоинформатор 2 повторяет этот сигнал. Радиомаяк 1 поддерживает радиосвязь с радиоинформатором 2, пока он находится в зоне чувствительности. В радиоинформаторе 2 микроконтроллер 6 с интервалом в пять секунд включает приемопередатчик 7 и выдает пачки очень коротких радиосигналов-запросов для поиска радиомаяка 1. Если радиомаяк 1 обнаружен, микроконтроллер 6 поддерживает радиосвязь с радиомаяком 1 и каждые пять секунд выдает звуковой и вибрационный сигнал от источников 8 и 9 для оповещения пользователя о том, что он находится рядом с радиомаяком 1. Радиомаяк 1 воспроизводит звук уведомления и краткую информацию о радиомаяке 1 и переходит в режим ожидания команды от пользователя. Если радиоинформатор 2 находится в зоне действия нескольких радиомаяков 1, то будет воспроизводиться информация обо всех радиомаяках по кругу с определенным интервалом. Кратковременно нажимая на кнопки клавиатуры 10 радиоинформатора 2, пользователь заставит радиомаяк 1 повторить звуковые сигналы из источника 5 и, полагаясь на слух, сориентироваться необходимым образом в пространстве.

Измеряется средний уровень радиосигнала от радиомаяка 1 и в зависимости от него в источниках 8 и 9 звуковых и/или вибросигналов воспроизводятся сигналы похожие на сигнал сонара. Чем ближе радиоинформатор 2 к радиомаяку 1, тем выше тональность сигнала и меньше его длительность, а чем дальше - тем ниже тональность и больше длительность.

Другой способ поиска радиомаяка 1 - это движение на звук, издаваемый источником 5 звуковых сигналов 5. Для этого пользователь должен кратковременно нажимать на кнопку на клавиатуре 10, при этом, радиомаяк 1 будет издавать короткие звуковые сигналы. Когда пользователь подойдет на расстояние 1,5-2 метра к радиомаяку 1, он попадет в зону ближнего обнаружения. При этом воспроизведение звука сонара остановится, и начнется воспроизведение простого тона 600 Гц. В этом режиме радиомаяк 1 начнет передавать импульсы частотой 125 кГц, с помощью усилителя-формирователя 13 импульсов 125 кГц и рамочной катушки 14. Радиоинформатор 2 будет измерять напряженность поля с помощью рамочной резонансной антенны 16, усилителя-формирователя 15 импульсов 125 кГц. Таким образом, чем ближе радиоинформатор 1 к радиомаяку 2, тем выше напряженность поля и тем громче звук в устройстве 8. Антенны 14 и 16 зоны ближнего обнаружения имеют очень высокую направленность, поэтому любое отклонение от метки приведет к уменьшению громкости. Это необходимо, чтобы пользователь сориентировался точно лицом к радиомаяку 1. После того как пользователь приблизится вплотную в радиомаяку 1 на 0,5-1 м, последняя издаст короткий звуковой сигнал и начнется автоматическое воспроизведение полной информации о данном радиомаяке. Также находясь в зоне ближнего обнаружения, можно с помощью клавиатуры 10 вручную запустить воспроизведение информации.

В частном случае изобретения (см. фиг.2) громкость звукового сигнала изменяется в зависимости от уровня шума вокруг радиомаяка 1. Для измерения уровня шума используется микрофон 11 и микрофонный усилитель 12. Чем выше уровень шума, тем громче звуковой сигнал источника 5, и наоборот.

Местом для размещения радиомаяков 1 может быть, например, место над входной дверью общественного транспортного средства (ТС) (фиг.6). При этом при появлении человека с радиоинформатором 2 в зоне обнаружения радиомаяк 1 передает человеку радиосигнал с сообщением о транспортном средстве и посредством световой или звуковой индикации передает водителю транспортного средства сигнал о том, что ТС находится в зоне действия радиоинформатора 2 человека с нарушением зрительных функций. После нажатия кнопки на радиоинформаторе 2 (если это ТС идет в нужном, для незрячего человека, направлении) водитель видит индикацию или слышит информацию, о том, что незрячий человек начинает ориентироваться на входную дверь и ждет, пока он не окажется непосредственно перед радиомаяком 1 - перед дверью ТС. Радиомаяк 1 передает водителю посредством световой или звуковой индикации сигнал о том, что человек с нарушением зрительных функций начал поиск входной двери и перемещается к ней. Одновременно при нажатии кнопки на радиоинформаторе 2 человек с нарушенной зрительной функций получает звуковую информацию от радиомаяка 1 и ориентируется по его звучанию, используя слух.

Для того чтобы радиомаяк 1 проезжающего ТС не реагировал на радиоинформатор 2 человека, идущего по тротуару и не посылал ему сигнал о своей близости, который может дизориентровать незрячего человека в пространстве в опасной близости от проезжей части, дополнительно устанавливают радиомаяки на остановках общественного транспорта. Радиомаяк 1, установленный на ТС, будет молчать до тех пор, пока не попадет в зону действия радиомаяка 1, установленного на остановке общественного транспорта. Только после этого радиомаяк 1 на ТС активируется и при наличии рядом радиоинформатора 2 выдает в эфир радиоинформацию. Таким образом, повышается безопасность перемещения незрячего человека по улице.

Система работает в нелицензируемом диапазоне ISM-868 МГц (ISM-Industrial, Scientific and Medical (Промышленные, Научные и Медицинские) и имеет круговую диаграмму направленности.

Предложенный способ и система энергетически экономичны в эксплуатации, просты и имеют высокую точность ориентации.

1. Способ ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций, заключающийся в том, что с помощью, по меньшей мере, одного радиомаяка, размещаемого, по меньшей мере, в одном месте ориентации, передают радиосигналы, а с помощью находящегося у человека, по меньшей мере, одного радиоинформатора принимают эти радиосигналы и передают их на устройство воздействия на человека, сигнализируя о близком нахождении места ориентации, отличающийся тем, что первоначально с помощью, по меньшей мере, одного радиоинформатора передают радиосигналы, а передачу радиосигналов с помощью, по меньшей мере, одного радиомаяка осуществляют после приема им радиосигналов от радиоинформатора, информирующих о нахождении человека в зоне обнаружения, причем при приеме радиосигнала радиоинформатором измеряют интенсивность принятого радиосигнала и в зависимости от него изменяют значение параметра воздействия на человека, и по изменению значения параметра воздействия определяют направление приближения к радиомаяку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приближении человека к радиомаяку с помощью последнего передают сигнал для точного ориентирования, после остановки человека непосредственно перед радиомаяком с помощью последнего передают, а с помощью радиоинформатора принимают и передают на устройство воздействия на человека информацию о направлении, в котором находится, по меньшей мере, один объект, который может представлять интерес для человека.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что местом для ориентации для размещения радиомаяка является место рядом с входной дверью общественного транспортного средства, при этом при появлении человека с радиоинформатором в зоне обнаружения с помощью радиомаяка передают человеку радиосигнал с сообщением о транспортном средстве и посредством световой или звуковой индикации передают водителю транспортного средства сигнал о том, что транспортное средство находится в зоне действия одного из радиоинформаторов человека с нарушением зрительных функций, после остановки человека непосредственно перед радиомаяком - перед дверью транспортного средства с помощью радиомаяка передают водителю посредством световой или звуковой индикации сигнал о том, что человек с нарушением зрительных функций начал поиск входной двери и перемещается к ней.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что местом для ориентации для размещения радиомаяка также являются остановки общественного транспорта, и передачу радиосигнала с помощью радиомаяка, размещенного рядом с входной дверью общественного транспорта, осуществляют в случае получения сигнала также и от радиомаяка, размещенного на остановке общественного транспорта.

5. Система для ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций, содержащая, по меньшей мере, один радиомаяк для размещения в месте ориентации и, по меньшей мере, один радиоинформатор, находящийся у человека, при этом, по меньшей мере, один радиомаяк включает источник и приемник радиосигналов и соединенный с ними блок управления, который соединен с источником звуковых сигналов, а радиоинформатор включает источник и приемник радиосигналов и соединенный с ними блок управления, который соединен с устройством воздействия на человека, отличающаяся тем, что блок управления радиомаяка выполнен с функцией включения источника радиосигнала после приема радиосигнала от радиоинформатора приемником радиосигналов радиомаяка, а блок управления радиоинформатора выполнен с функцией измерения интенсивности принимаемого радиосигнала и изменения в устройстве воздействия на человека значения параметра воздействия в зависимости от измеренной интенсивности.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что блок управления радиомаяка через усилитель-формирователь импульсов соединен с рамочной катушкой, а блок управления радиоинформатора через усилитель-формирователь импульсов соединен с рамочной резонансной антенной.

7. Система по п.5, отличающаяся тем, что радиомаяк включает блок измерения уровня шума, содержащий микрофон, который через микрофонный усилитель соединен с блоком управления радиомаяка.

8. Система по п.5, отличающаяся тем, что устройство воздействия на человека выполнено в виде источников звуковых и/или вибросигналов и соединено с блоком управления радиоинформатора через усилитель низкой частоты.

9. Система по п.5, отличающаяся тем, что блок управления радиоинформатора соединен с блоком флэш-памяти.