新的手机APP将为盲人提供更安全的室内导航

发布时间：2024-12-26 10:06

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两款新应用将帮助盲人通过智能手机应用的语音导航在室内建筑中导航，在GPS无法使用的情况下提供一种安全的导航方法。

加州大学圣克鲁斯分校计算机科学与工程学教授Roberto Manduchi在其研究生涯中的大部分时间都致力于为盲人和视障人士打造无障碍技术。在多年与这些群体合作的过程中，他了解到他们特别需要帮助在新空间进行室内导航的工具。

Manduchi说道：“在陌生的地方独立走动特别困难，因为你没有任何视觉参照，很容易迷路。我们的想法是尝试使这一过程变得更容易一些，对人们来说更安全一些。”

在发表于ACM Transactions on Accessible Computing杂志的新论文中，Manduchi的研究小组介绍了两款智能手机应用，它们提供室内导航、到特定点的导航以及安全返回（追溯过去路线的过程）。

这些应用程序提供音频提示，不需要用户将智能手机放在自己面前，这会带来不便并引起不必要的注意。更安全、可扩展的技术智能手机为托管无障碍技术提供了一个很好的平台，因为它们比专用硬件系统便宜，有公司信息技术团队的支持，并配备了内置传感器和无障碍功能。

其他基于智能手机的导航系统要求人们在行走时拿出手机，这可能会带来一些问题。盲人在陌生的地方导航时通常至少有一只手要拿着导盲犬或手杖，所以用另一只手拿手机并不理想。拿出手机也会让导航者容易遭到抢劫等犯罪行为的侵害，而残疾人遭遇犯罪的比例已经高得离谱。

虽然苹果和谷歌等公司已经为一些特定地点开发了室内导航系统，比如主要机场和体育场，但他们的方法依赖于安装在这些建筑物内的传感器。由于增加和维护额外基础设施的成本，这使得它成为一种可扩展性较差的解决方案。

Manduchi的导航应用使用内置传感器，以与Google地图等GPS服务类似的方式提供路线；但是，基于GPS的系统在室内无法使用，因为卫星信号会被建筑物的墙壁扭曲。相反，Manduchi的系统使用智能手机内的其他传感器提供语音指令，以导航陌生的建筑物。

导航应用的工作原理是利用建筑物内部的地图找到通往目的地的路径，然后使用手机内置的惯性传感器、加速度计和陀螺仪（提供计步器等功能）来跟踪导航员沿路径的进度。同样传感器还可以跟踪手机的方向，从而跟踪导航员的方向。

然而，估计的位置和方向通常有些不准确，因此研究人员采用了另一种称为粒子过滤的方法来强制建筑物的物理约束，这样它就不会将导航员解读为正在穿过墙壁或其他不可能的情况。

回溯应用只是反转导航员之前走过的路线，这对于盲人被引导到房间并想独立离开的情况很有帮助。除了惯性传感器外，它还使用手机的磁力计来识别特征磁场异常，这些异常通常由大型电器产生，可以作为建筑物内的地标。

这两种系统都通过口头交流提供方向，也可以与智能手表一起使用，通过振动补充指示。总体而言，研究人员试图尽量减少给导航员的输入量，以便他们能够专注于安全。

他们还依靠导航员判断在哪里转弯，以解决跟踪中的任何错误。该系统指示一个人在预计转弯前五米进行下一次方向改变，例如“在即将到来的路口左转”，导航员可以借助手杖或导盲犬开始寻找转弯处。

“在我看来，分担责任是正确的做法。”Manduchi说，“作为一种理念，你不能只依赖技术。当你开车时也是如此。如果它说右转，你不会立即右转，你会寻找路口在哪里。你需要与系统合作。”

研究团队在加州大学圣克鲁斯分校的巴斯金工程大楼测试他们的系统，发现用户能够成功地导航许多走廊和转弯处。该团队将继续完善他们的应用程序，这些应用程序使用相同的界面，但为了便于开发而分开。

未来，他们将专注于集成人工智能功能，让导航员能够拍摄周围环境的照片，并在导航员处于特别难以导航的区域（如建筑物凹室或宽阔的空间）时获得场景描述。他们还希望增强访问和下载建筑地图的能力，或许可以利用开源软件生态系统来实现这一点。

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