Система ориентации незрячего человека
Изобретение относится к области систем ориентации подвижных объектов. Задача изобретения - повышение точности местоопределения незрячего человека. Согласно изобретению, эта задача решается тем, что на трости незрячего человека, содержащей управляемое колесо, привод разворота колеса и GPS -приемник устанавливаются одометр и блок обработки информации, к входу которого подключены выходы одометра и GPS - приемника, а выход блока обработки информации подключен к приводу разворота колеса. Устройство дополнительно может содержать приемник дифференциальных поправок, установленный на трости и соединенный с блоком обработки информации, а также магнитометр, установленный на трости и соединенный с блоком обработки информации (3 илл.).
Полезная модель относится к области систем ориентации подвижных объектов.
В настоящее время в мировой практике для ориентации незрячих людей на местности используются системы, основанные на применении технологии GPS-навигации.
Незрячий человек получает звуковые подсказки о своем местоположении и о направлении движения от системы GPS-навигации. Известны разработки ряда зарубежных компаний в этой области. В частности, компанией Human Ware разработана система ориентации для слепых «Trekker 3», основанная на технологии GPS. С помощью звуковых подсказок, которые вырабатываются в системе GPS навигации, незрячий человек ориентируется в пространстве, см. сайты www.gisa.ru, и www.12v-clab.ru.
Из уровня техники также известна система ориентации незрячего человека (US 2008251110 А1, 16.10.2008). В состав системы входит трость с колесом на нижнем конце, на которой установлен GPS-приемник, формирующий сигналы управления средствами оповещения незрячего человека. Эта система выбрана в качестве аналога предлагаемого изобретения.
Также известна система ориентации незрячего человека по заявке на изобретение РФ 
2009141904 от 06.11.2009, дата публикации 20.05.2011 (пп.3-6 формулы изобретения). В состав этой системы также входит трость с колесом. Отличие от аналога заключается в том, что колесо управляется данными, получаемыми от GPS-приемника. Эта система выбрана в качестве прототипа предлагаемого изобретения.
Недостатком систем - аналога и прототипа является недостаточно высокая точность определения местоположения незрячего человека, обусловленная рядом причин. К ним относятся возможные искажения сигнала GPS-приемника, вызванные атмосферными явлениями, эффектами переотражения сигнала от зданий, листвы и т.п. Эти ошибки приводят к ошибкам определения ориентации и местоположения незрячего человека в пространстве.
Задачей данной полезной модели является повышение точности определения ориентации и местоположения незрячего человека и. как следствие, повышение точности корректировки его движения в заданном направлении с помощью технических систем.
Согласно полезной модели, эта задача решается тем, что в состав системы ориентации введен одометр, установленный на колесе, соединенный с блоком обработки информации. Также, для повышения точности, в системе используется приемник дифференциальных поправок и магнитометр.
Схема системы ориентации приведена на фигурах 1-3.
На фиг. 1-3 обозначены:
1 - трость с колесом
2 - одометр
3 - привод разворота колеса
4 - GPS-приемник
5 - блок обработки информации
6 - незрячий человек
7 - приемник дифференциальных поправок
8 - магнитометр
Сущность изобретения заключается в следующем.
На фиг. 1 изображена трость с колесом 1, на котором установлен одометр 2. На трости также установлены привод разворота колеса 3, GPS-приемник 4 и блок обработки информации 5. Трость 1 находится в руках у незрячего человека 6. Выходы GPS-приемника 4 и одометра 2 подключены к блоку обработки информации 5, который соединен с приводом разворота колеса 3.
На фиг. 2 изображена трость с колесом 1, на котором установлен одометр 2. На трости также установлены привод разворота колеса 3, GPS-приемник 4, блок обработки информации 5 и приемник дифференциальных поправок 7, подключенный к GPS-приемнику 4. Трость 1 находится в руках у незрячего человека 6. Выходы GPS-приемника 4 и одометра 2 подключены к блоку обработки информации 5, который соединен с приводом разворота колеса 3.
На фиг. 3 изображена трость с колесом 1, на котором установлен одометр 2. На трости также установлены привод разворота колеса 3, GPS-приемник 4, блок обработки информации 5 и магнитометр 8. Трость 1 находится в руках у незрячего человека 6. Выходы GPS-приемника 4, одометра 2 и магнитометра 8 подключены к блоку обработки информации 5, который соединен с приводом разворота колеса 3.
Работа системы, изображенной на фиг. 1 происходит следующим образом.
В исходной точке незрячий человек 6 включает GPS-приемник 4 и начинает движение, толкая перед собой трость с колесом 1. В процессе движения GPS-приемник 4 определяет фактические координаты: широту и долготу местоположения незрячего человека 6, направление его движения и пройденное расстояние SGPS и передает эти данные в реальном времени в блок обработки информации 5.
Одновременно, при движении трости 1, одометр 2, установленный на колесе, определяет пройденное расстояние Sод и передает эти данные в реальном времени в блок обработки информации 5. В блоке обработки информации 5 с помощью фильтра Калмана производится оптимальная с точки зрения точности обработка данных о пройденном расстоянии и вырабатывается поправка к данным GPS-приемника 4. За счет использования однотипной информации от двух разнородных источников и ее совместной обработке в блоке обработки информации 5, конечная точность выработки параметров местоположения повышается. Уточненная информация с блока обработки информации 5 поступает на привод разворота колеса 3. Более точное управление колесом 2 с помощью привода разворота колеса 3 приводит к более точному движению незрячего человека в заданную точку пространства.
Работа системы ориентации незрячего человека, изображенной на фиг. 2 происходит следующим образом.
Установленный на трости с колесом 1 приемник дифференциальных поправок 7 измеряет навигационные поправки, которые поступают либо от наземных маяков с известными координатами, либо от спутников. Эти точностные поправки передаются с приемника дифференциальных поправок 7 на GPS-приемник 4. На блок обработки информации 5 поступают уточненные сигналы от GPS-приемника 4 и одометра 2. В блоке обработки информации 5, так же, как и в предыдущем случае, производится оптимальная обработка данных, за счет чего общая точность системы ориентации возрастает.
Далее уточненные данные поступают на привод разворота колеса 3. Как и в предыдущем случае, точность движения незрячего человека в заданную точку пространства повышается.
При использовании приемника дифференциальных поправок, точность определения местоположения может достигать 10-20 см.
Работа системы ориентации незрячего человека, изображенной на фиг. 3 происходит следующим образом.
Установленный на трости с колесом 1 магнитометр 8 вырабатывает курс движения незрячего человека 6. Сигнал о курсе с магнитометра 8 поступает в блок обработки информации 5. В этот же блок обработки информации 5 поступают сигналы от GPS-приемника 4 и одометра 2. В блоке обработки информации 5 производится оптимальная обработка измеренных данных, за счет чего общая точность определения курса возрастает.
Далее уточненные данные поступают на привод разворота колеса 3. Как и в предыдущих случаях, точность движения незрячего человека в заданную точку пространства повышается.
Сущность данной полезной модели заключается в том, что для уточнения местоположения незрячего человека используются разнородные источники информации, обладающие различным спектральным составом погрешностей. За счет этого, при совместной комплексной обработке этих данных, как правило, удается повысить точность определения параметров местоположения. Такие подходы используются в системах навигации технических подвижных объектов - кораблей, самолетов и т.п.
Возможна техническая реализация такого подхода и для незрячего человека путем установки на его трости перечисленных выше приборов и блоков и совместного использования данных от них. Это даст возможность повысить точность ориентации незрячего человека.
1. Система ориентации незрячего человека, содержащая трость с колесом, на которой установлены GPS-приемник и привод разворота колеса, отличающаяся тем, что в ее состав введены одометр, установленный на колесе, и установленный на трости блок обработки информации, при этом одометр и GPS-приемник подключены к блоку обработки информации, выход которого соединен с приводом разворота колеса.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на трости установлен приемник дифференциальных поправок, соединенный с блоком обработки информации.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на трости установлен магнитометр, соединенный с блоком обработки информации.
