两款新应用程序将通过智能手机提供语音指示来帮助盲人在室内空间中导航。这为 GPS 无效的区域提供了安全的寻路解决方案。

加州大学圣克鲁斯分校计算机科学与工程教授 Roberto Manduchi 将其大部分研究生涯致力于为盲人和视障人士创造无障碍技术。在与这些社区的多年合作中，他了解到特别需要工具来帮助新空间的室内导航。

“在一个你不认识的地方独立走动特别困难，因为你没有任何视觉参考——很容易迷路。这里的想法是尝试让这变得更容易和更安全为了人们，”曼杜奇说。

在一篇新论文中发表在日记中ACM 无障碍计算交易，Manduchi 的研究小组提出了两种智能手机应用程序提供室内寻路、导航至特定点，以及安全返回，追溯过去路线的过程。这些应用程序会提供音频提示，并且不需要用户将智能手机放在自己面前，这会很不方便并且会引起不必要的注意。

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更便宜，有公司信息技术团队的支持，并且配备了内置传感器和无障碍功能。

其他基于智能手机的寻路系统要求人们带着手机行走，这可能会产生一些问题。盲人在新的空间中导航时，通常至少需要一只手来拉导盲犬或拄拐杖，因此用另一只手来打电话不太理想。拿着手机也会让导航员容易受到犯罪的侵害，而残疾人遭受犯罪的比率已经不成比例地高得多。

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

使用内置传感器

Manduchi 的寻路应用程序以类似于 Google 地图等 GPS 服务的方式提供路线；然而，基于 GPS 的系统无法在室内工作，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来提供语音指令来导航陌生的建筑物。

该寻路应用程序的工作原理是使用建筑物内部的地图来找到通往目的地的路径，然后使用手机内置的惯性传感器、加速计和陀螺仪（提供计步器等功能）来跟踪导航员的路线。沿着道路前进。

相同的传感器还可以跟踪手机的方向，从而跟踪导航器的方向。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，因此它不会解释导航器正在穿过墙壁或其他不可能的情况。

回溯应用程序只是反转导航器之前所走的路线，这对于盲人被引导进入房间并想要独立离开的情况很有帮助。除了惯性传感器之外，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设备产生，可以作为建筑物内的地标。

沟通方向

这两种系统都通过语音通信来发出指示，并且还可以与智能手表一起使用，以通过振动补充指示。总体而言，研究人员试图最大限度地减少导航器的输入量，以便他们能够专注于安全。

他们还依靠导航器来判断转向何处，以解决跟踪中的任何错误。该系统指示人们在预计转弯发生之前五米处进行下一个方向改变，并发出诸如“在即将到来的路口左转”之类的指示，导航员可以开始借助拐杖或拐杖找到转弯。导盲犬。

“在我看来，分担责任是正确的做法，”曼杜奇说。“作为一种哲学，你不能仅仅依靠技术。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。你需要工作与系统。”

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了他们的系统，发现用户能够成功地穿过许多走廊和转弯。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。

展望未来，他们将专注于集成人工智能功能，如果导航员处于特别难以导航的区域（例如建筑物的壁龛或开阔的空间），这些功能可以让导航员拍摄周围环境的照片并获得场景描述。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。

“我非常感谢圣克鲁斯的盲人社区，他们给了我极好的建议。[作为为盲人社区创造技术的工程师]，你必须非常非常小心和谦虚，并从愿意的人开始使用技术，而不是技术本身，”Manduchi 说。

更多信息：Chia Hsuan Tsai 等人，一路来回：针对盲人旅行者的基于惯性的口袋里手机室内寻路和回溯应用程序，ACM 无障碍计算交易（2024）。DOI：10.1145/3696005