兩款新應用程式將透過智慧型手機提供語音指示來幫助盲人在室內空間中導航。這為 GPS 無效的區域提供了安全的尋路解決方案。

加州大學聖克魯斯分校電腦科學與工程教授 Roberto Manduchi 將大部分研究生涯致力於為盲人和視障人士創造無障礙技術。在與這些社區的多年合作中，他了解到特別需要工具來幫助新空間的室內導航。

「在一個你不認識的地方獨立走動特別困難，因為你沒有任何視覺參考——很容易迷路。這裡的想法是嘗試讓這變得更容易和更安全為了人們，」曼杜奇說。

在一篇新論文中發表在日記中ACM 無障礙計算交易，Manduchi 的研究小組提出了兩種智慧型手機應用程式提供室內尋路、導航至特定點，以及安全返回，追溯過去路線的過程。這些應用程式會提供音訊提示，並且不需要用戶將智慧型手機放在自己面前，這會很不方便並且會引起不必要的注意。

更安全、可擴展的技術

智慧型手機為託管無障礙技術提供了一個很好的平台，因為它們比專用硬體系統更便宜，有公司資訊技術團隊的支持，並且配備了內建感測器和無障礙功能。

其他基於智慧型手機的尋路系統要求人們帶著手機行走，這可能會產生一些問題。當盲人在新的空間中導航時，通常至少需要一隻手來拉導盲犬或拄拐杖，因此用另一隻手來打電話不太理想。拿著手機也會讓導航員容易受到犯罪的侵害，而殘疾人遭受犯罪的比率已經不成比例地高得多。

雖然蘋果和谷歌等公司已經為一些特定地點（例如主要機場和體育場）開發了室內尋路系統，但他們的方法依賴安裝在這些建築物內的感測器。由於添加和維護額外基礎設施的成本，這使得它成為可擴展性較差的解決方案。

使用內建感測器

Manduchi 的尋路應用程式以類似 Google 地圖等 GPS 服務的方式提供路線；然而，基於 GPS 的系統無法在室內工作，因為衛星訊號會被建築物的牆壁扭曲。相反，Manduchi 的系統使用智慧型手機內的其他感測器來提供語音指令來導航陌生的建築物。

這個尋路應用程式的工作原理是使用建築物內部的地圖來找到通往目的地的路徑，然後使用手機內建的慣性感測器、加速計和陀螺儀（提供計步器等功能）來追蹤導航員的路線。

相同的感應器還可以追蹤手機的方向，從而追蹤導航器的方向。然而，估計的位置和方向通常有些不準確，因此研究人員採用了另一種稱為粒子過濾的方法來強制建築物的物理約束，因此它不會解釋導航器正在穿過牆壁或其他不可能的情況。

回溯應用程式只是反轉導航器之前所走的路線，這對於盲人被引導進入房間並想要獨立離開的情況很有幫助。除了慣性感測器之外，它還使用手機的磁力計來識別特徵磁場異常，這些異常通常由大型設備產生，可以作為建築物內的地標。

溝通方向

這兩種系統都透過語音通訊來發出指示，並且還可以與智慧手錶一起使用，以透過振動補充指示。總體而言，研究人員試圖最大限度地減少導航器的輸入量，以便他們能夠專注於安全。

他們還依靠導航器來判斷轉向何處，以解決追蹤中的任何錯誤。該系統指示人們在預計轉彎發生之前五米處進行下一個方向改變，並發出諸如“在即將到來的路口左轉”之類的指示，導航員可以開始借助拐杖或拐杖找到轉彎。

「在我看來，分擔責任是正確的做法，」曼杜奇說。“作為一種哲學，你不能僅僅依靠技術。當你開車時也是如此——如果它說右轉，你不會立即右轉，你會尋找路口在哪裡。你需要工作與系統。”

研究團隊在加州大學聖克魯斯分校的巴斯金工程大樓測試了他們的系統，發現用戶能夠成功地穿過許多走廊和轉彎。團隊將繼續完善他們的應用程序，這些應用程式使用相同的介面，但為了便於開發而分開。

展望未來，他們將專注於整合人工智慧功能，如果導航員處於特別難以導航的區域（例如建築物的壁龕或開闊的空間），這些功能可以讓導航員拍攝周圍環境的照片並獲得場景描述。他們也希望增強存取和下載建築地圖的能力，或許可以利用開源軟體生態系統來實現這一點。

「我非常感謝聖克魯斯的盲人社區，他們給了我極好的建議。[作為為盲人社區創造技術的工程師]，你必須非常非常小心和謙虛，並從願意的人開始使用技術，而不是技術本身，」Manduchi 說。

更多資訊：Chia Hsuan Tsai 等人，一路來回：針對盲人旅行者的基於慣性的口袋裡手機室內尋路和回溯應用程序，ACM 無障礙計算交易（2024）。DOI：10.1145/3696005