КОММУНИКАТИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИНФОРМИРОВАНИЯ И ОРИЕНТИРОВАНИЯ СЛЕПЫХ

Полезная модель относится к медицинской технике, в частности к системам ориентации в пространстве людей с нарушением зрительных функций и может быть использовано для информирования и ориентации слабовидящих и незрячих людей при их передвижении по территории с городской инфраструктурой.
Известны устройства для ориентации слепых, построенные на принципе локации. Эти устройства используют либо радиолокаторы для выявления препятствий, возникающих перед незрячими людьми при передвижении их в пространстве (см., например [1, 2, 3]), либо акустические эхолокаторы [4]. Подобные устройства отличаются видом воздействия на человека при определении препятствия (акустическим или вибрационным), реакцией на одно или несколько препятствий [1], возможностью ориентации в пространстве с помощью магнитометра и GPS [2, 3], однако все эти устройства не могут дать информацию незрячему человеку о городской инфраструктуре, столь необходимую для ориентирования в городе.
Этого недостатка лишено устройство для ориентации слепых, защищенное патентом [5]. По-существу это устройство является коммуникативной системой для информирования и ориентирования слепых (далее - система). Система [5] является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели и выбрана в качестве прототипа по технической сущности и количеству общих признаков,
Система-прототип содержит стационарно установленный на объекте городской инфраструктуры информационный блок и носимый блок речевого оповещения, который имеет при себе незрячий человек. Информационный блок содержит цифровое. запоминающее устройство, кодер, радиопередатчик, снабженный антенной с узкой характеристикой направленности, и схему управления с таймером. Носимый блок содержит радиоприемное и запоминающее устройства, декодер, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, электроакустический преобразователь и схему управления.
Система-прототип работает следующим образом. В информационном блоке установленном на объекте в цифровом виде содержатся сведения об объекте и другая полезная информация для незрячего человека. Радиопередатчик с периодичностью, задаваемой таймером посылает в эфир кодированное сообщение, содержащее указанную информацию.
Переданное сообщение принимается радиоприемным устройством носимого блока речевого оповещения и записывается в запоминающее устройство, после чего прием блокируется, и незрячему человеку электроакустическим преобразователем подается звуковой сигнал «внимание». Затем код сообщения извлекается из запоминающего устройства, декодируется, преобразуется в аналоговый сигнал и через усилитель поступает на электроакустический преобразователь, которым воспроизводится как речевое сообщение, прослушиваемое человеком в режиме реального времени. По окончании звучания речевого сообщения цикл его приема, записи, декодирования и передачи субъекту автоматически повторяется.
Система-прототип позволяет незрячему человеку получить информацию об объекте городской инфраструктуры в режиме реального времени, однако она имеет ряд недостатков.
Основным недостатком системы является, то, что для определения направления движения к объекту слепому необходимо совершить сложный маневр. Также данная система не позволяет незрячему человеку определить расстояние до объекта. Все это существенно усложняет поиск объекта слепым.
Другим недостатком системы является необходимость расположения нескольких информационных блоков на одном объекте для повышения эффективности использования системы в условиях городской среды. Таким образом существенно увеличиваются затраты на приобретение, установку и техническое обслуживание такой системы, что в ряде случаев снижает экономическую целесообразность ее применения.
Также к недостаткам системы можно отнести отсутствие тактильного способа привлечения внимания слепого при попадании в зону действия информационного блока. Так как система предназначена для эксплуатации в условиях повышенного шума городской среды, инвалид по зрению может пропустить интересующий его объект, просто не услышав голосовое сообщение из-за громкого шума.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков системы-прототипа и создание усовершенствованной коммуникативной системы информирования и ориентирования слепых в сложных условиях городской инфраструктуры.
Техническим результатом полезной модели является повышение информативности системы путем предоставления слепому в простом и доступном для него виде информации о направлении движения до объекта, о расстоянии до объекта, дополнительного привлечения внимания слепого к объекту с помощью устройства тактильного воздействия, наряду с существенным снижением затрат на приобретение, монтаж и техническое обслуживание данной системы.
Для достижения указанного технического результата в коммуникативную систему для информирования и ориентирования слепых, содержащую установленный на объекте информационный блок, включающий последовательно соединенные первое цифровое запоминающее устройство, первый кодер и первый радиопередатчик, а также первую схему управления с таймером, соответствующие выходы которой соединены с входами управления первого цифрового запоминающего устройства, первого кодера и первого радиопередатчика, также содержащую носимый блок, включающий последовательно соединенные первый радиоприемник, первый декодер, второе цифровое запоминающее устройство и цифро-аналоговый преобразователь, последовательно соединенные первый усилитель и первый электроакустический преобразователь, а также вторую схему управления, соответствующие выходы которой соединены с входами управления первого радиоприемника, первого декодера, второго цифрового запоминающего устройства и цифро-аналогового преобразователя, введены новые признаки, а именно: в информационный блок введены цифровые часы-календарь, последовательно соединенные второй радиоприемник и второй декодер, а также последовательно соединенные генератор, первый цифровой регулятор громкости, второй усилитель и второй электроакустический преобразователь, при этом входы управления цифровых часов-календаря, второго радиоприемника, второго декодера, генератора и первого цифрового регулятора громкости соединены с соответствующими выходами первой схемы управления, и информационные выходы второго декодера и цифровых часов-календаря соединены с соответствующими информационными входами первой схемы управления, а в носимый блок введены устройство ручного управления и последовательно соединенные второй кодер и второй радиопередатчик, а также устройство тактильного воздействия и ручной регулятор громкости, при этом выход устройства ручного управления соединен с соответствующим входом второй схемы управления, соответствующие выходы которой соединены с входами управления второго кодера, второго радиопередатчика и устройства тактильного воздействия, и выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом ручного регулятора громкости, выход которого соединен с входом первого усилителя.
Для того чтобы с помощью одного информационного блока охватить два объекта городской инфраструктуры в информационный блок должны быть дополнительно введены последовательно соединенные второй цифровой регулятор громкости, третий усилитель и третий электроакустический преобразователь, при этом аналоговый вход второго цифрового регулятора громкости должен быть соединен с соответствующим выходом генератора, а вход управления второго цифрового регулятора громкости должен быть соединен с соответствующим выходом первой схемы управления.
Для того чтобы с помощью одного информационного блока охватить три объекта городской инфраструктуры в информационный блок с уже введенными вышеуказанными вторым цифровым регулятором громкости, третьим усилителем и третьим электроакустическим преобразователем должны быть дополнительно введены последовательно соединенные третий цифровой регулятор громкости, четвертый усилитель и четвертый электроакустический преобразователь, при этом аналоговый вход третьего цифрового регулятора громкости должен быть соединен с соответствующим выходом генератора, а вход управления третьего цифрового регулятора громкости должен быть соединен с соответствующим выходом первой схемы управления.
После введения новых признаков заявленная система позволит обеспечивать слепого информацией о направлении движения и о расстоянии до объекта, дополнительно привлекать внимание слепого к объекту с помощью тактильного воздействия, а также позволит охватывать до трех объектов городской инфраструктуры с помощью одного информационного блока.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1÷4, где на фиг.1 приведена блок-схема информационного блока, предназначенного для установки на один объект, на фиг.2 - блок-схема носимого блока, на фиг.3 - блок-схема информационного блока, предназначенного для установки на группу из трех объектов, а на фиг.4 - варианты размещения информационных блоков на различных объектах.
Коммуникативная система для информирования и ориентирования слепых (фиг.1, 2) содержит установленный на объекте информационный блок 1, включающий первое цифровое запоминающее устройство 2, первый кодер 3, первый радиопередатчик 4, таймер 5, первую схему управления 6, цифровые часы-календарь 7, второй радиоприемник 8, второй декодер 9, генератор 10, первый цифровой регулятор громкости 11, второй усилитель 12 и второй электроакустический преобразователь 13. Также заявленная коммуникативная система содержит носимый блок 14, включающий устройство ручного управления 15, второй кодер 16, второй радиопередатчик 17, вторую схему управления 18, устройство тактильного воздействия 19, первый радиоприемник 20, первый декодер 21, второе цифровое запоминающее устройство 22, цифро-аналоговый преобразователь 23, ручной регулятор громкости 24, первый усилитель 25 и первый электроакустический преобразователь 26.
Информационный блок, предназначенный для установки на группу из трех объектов (фиг.3), дополнительно содержит второй цифровой регулятор громкости 27, третий усилитель 28, третий электроакустический преобразователь 29, третий цифровой регулятор громкости 30, четвертый усилитель 31 и четвертый электроакустический преобразователь 32.
Все блоки структурной схемы заявленной системы известны в технике и выпускаются серийно. Например, схема управления построена на основе однокристального микроконтроллера АТmega88 производства фирмы Atmel, радиопередатчик и радиоприемник - на основе однокристального трансивера Si4421 производства фирмы Silicon Labs, цифровые часы-календарь - на базе микросхемы DS1340 производства фирмы Dallas Semiconductor, цифровое запоминающее устройство информационного блока - на базе микросхемы Flash-памяти AT25DF321 производства фирмы Atmel, электроакустический преобразователь информационного блока представляет собой пьезоизлучатель W-25 производства фирмы EAST, электроакустический преобразователь носимого блока - динамическую головку YD 50-02 производства фирмы Zhenglong Electronic, устройство тактильного воздействия - вибромотор QX-6A-1 производства фирмы QX Motor.
На фиг.4 представлены варианты размещения информационных блоков 1 на различных объектах. Такими объектами могут быть: одиночный стационарный объект городской инфраструктуры 33, подвижный объект городского общественного транспорта 34, группа стационарных объектов городской инфраструктуры 35. Для использования информационного блока 1 с группой стационарных объектов городской инфраструктуры 35, сам информационный блок 1 размещается на одном из объектов группы 35, а на остальные объекты группы 35 устанавливаются дополнительные электроакустические преобразователи 29 и 32, подключенные к информационному блоку 1 через соединительный кабель.
Заявленная система работает следующим образом.
В первом цифровом запоминающем устройстве 2 информационного блока 1, установленного на объекте, в цифровом виде содержится информация об объекте, которая может быть полезна для пользователя. Первый радиопередатчик 4 с периодичностью, заданной таймером 5, посылает в эфир кодированное первым кодером 3 сообщение, содержащее указанную информацию.
При использовании информационного блока 1 с группой объектов 35, в первом цифровом запоминающем устройстве 2 информационного блока 1 в цифровом виде содержится информация о каждом объекте группы 35, которая может быть полезна для пользователя. Первый радиопередатчик 4 с периодичностью, заданной таймером 5, посылает в эфир кодированное первым кодером 3 сообщение с информацией об одном из объектов группы 35 по очереди для каждого объекта группы 35.
Переданное сообщение принимается первым радиоприемником 20 носимого блока 14, декодируется первым декодером 21 и записывается во второе цифровое запоминающее устройство 22, после чего прием блокируется, и пользователю через устройство тактильного воздействия 19 подается вибросигнал с целью привлечения внимания пользователя. Затем сообщение извлекается из второго цифрового запоминающего устройства 22, преобразуется цифро-аналоговым преобразователем 23 в аналоговый сигнал и через ручной регулятор громкости 24 и первый усилитель 25 поступает на первый электроакустический преобразователь 26, которым воспроизводится как речевое сообщение, прослушиваемое пользователем в режиме реального времени.
Далее пользователь через устройство ручного управления 15 носимого блока 14 может послать второй схеме управления 18 одну из специальных команд. Код этой команды формируется второй схемой управления 18, кодируется вторым кодером 16 и вторым радиопередатчиком 17 передается в эфир.
Переданный код команды принимается вторым радиоприемником 8 информационного блока 1, декодируется вторым декодером 9 и поступает в первую схему управления 6. В зависимости от типа команды первая схема управления 6 либо прекращает передачу информации об объекте в эфир, либо возобновляет передачу информации об объекте в эфир, либо посылает команду генератору 10 на формирование специального аналогового сигнала, который через первый цифровой регулятор громкости 11 и второй усилитель 12 поступает на второй электроакустический преобразователь 13, и преобразуется в звуковой сигнал, который распознается пользователем как сигнал ориентирования. При использовании информационного блока 1 с группой объектов 35, аналоговый сигнал от генератора 10 может поступать (в зависимости от типа команды), не на первый цифровой регулятор громкости 11 и далее, как было описано выше, а на второй цифровой регулятор громкости 27 (или на третий цифровой регулятор громкости 30), далее на третий усилитель 28 (или на четвертый усилитель 31) и на третий электроакустический преобразователь 29 (или на четвертый электроакустический преобразователь 32), который установлен на одном из объектов группы 35. С помощью сигнала ориентирования пользователь способен определить направление движения и расстояние до объекта. Громкость излучения звукового сигнала ориентирования может быть изменена в зависимости от времени суток первым цифровым регулятором громкости 11 (или вторым цифровым регулятором громкости 27 или третьим цифровым регулятором громкости 30 при использовании информационного блока 1 с группой объектов 35), управляемым первой схемой управления 6, которая использует данные о текущем времени, получаемые от цифровых часов-календаря 7. Перевод показаний текущего времени цифровых часов-календаря 7 на летнее и зимнее время осуществляется автоматически.
Возможность получения незрячим человеком в простом и доступном для него виде информации о направлении и расстоянии до интересующего его объекта значительно облегчит человеку поиск и нахождение этого объекта в пространстве.
Применение в заявленной системе способа тактильного воздействия на человека наряду с акустическим существенно снизит вероятность пропуска объекта незрячим человеком.
Использование данных систем не только со стационарными объектами городской инфраструктуры, но и с подвижными объектами городского общественного транспорта, позволит незрячим людям быстро определять нужные им транспортные маршруты, что значительно облегчит условия передвижения незрячих людей в городе.
Возможность использования одного информационного блока для информирования слепого о нескольких рядом стоящих объектах, включая информирование о направлении и расстоянии до каждого из этих объектов, существенно снижает затраты на использование заявленной системы.
Также следует отметить, что заявленная система может быть изготовлена на основе широко распространенных и недорогих электронных компонентов, что обеспечивает высокую технологичность и относительно низкую стоимость изготовления системы.
Источники информации
1 Патент РФ №58350, опубл. 27.11.2006 по кл. A61F 9/08
2 Патент РФ №2299052, опубл. 20.05.2007 по кл. A61F 9/08
3 Патент РФ №2299053, опубл. 20.05.2007 по кл. A61F 9/08
4 Патент РФ №2085162, опубл. 27.07.1997 по кл. A61F 9/08
5 Патент РФ №43161, опубл. 10.01.2005 по кл. A61F 9/08 - прототип