Система позиционирования и навигации для «Умного города»

Актуальность

Одной из важных нерешённых проблем при реализации программы «Умный город» является необходимость учесть потребности людей с ограниченными возможностями. Для решения этой проблемы разработан аппаратно-программный комплекс, подключённый к системе «Умный город» и осуществляющий интеллектуальное позиционирование и навигацию на открытом пространстве и в закрытых помещениях.

Цель

Разработать действующий прототип системы позиционирования на открытых пространствах и в закрытых помещениях для слабовидящих и служб спасения, отличающийся повышенной точностью, экономической эффективностью, дружественностью интерфейса и возможностью использования в качестве элемента «Умного города».

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер

• Специализированное ПО

• Паяльник

• 10 инфракрасных датчиков

• 6 ультразвуковых датчиков

• Bluetooth-модуль

• Гироскоп

• 2 браслета тактильного отклика

• 10 вибромоторов

• Расходные материалы

Описание

Автором был разработан программно-аппаратный комплекс, состоящий из умного элемента одежды, двух мобильных приложений, робота-поводыря и серверных алгоритмов.

Умный элемент одежды выполнен на базе куртки-джинсовки, оснащён 10 инфракрасными и 6 ультразвуковыми датчиками расстояния, Bluetooth-модулем, гироскопом и 2 браслетами тактильного отклика с 5 вибромоторами на каждом. Все электронные компоненты подключены к контроллеру Arduino Mega.

Благодаря датчикам расстояния и вибромоторам пользователь может получать сигналы о сближении с объектами окружающей среды.

Мобильное приложение «Навигатор», написанное на языке программирования JavaScript, позволяет пользователю с помощью голоса задать место назначения, затем прокладывает маршрут и помогает пользователю сориентироваться с помощью тактильного отклика, который даёт пользователю аппаратная часть проекта (с курткой смартфон связан по Bluetooth).

«Навигатор» не сам прокладывает маршрут, а отправляет запись запроса пользователя на сервер, где она переводится в текст. Программа осуществляет поиск места назначения с помощью сервиса Google Maps, затем получает детали маршрута и отправляет их на смартфон для дальнейшего использования, а также генерирует аудиозапись с деталями маршрута и пересылает её приложению, где она озвучивается для пользователя. Также на сервер отправляются все данные о пользователе, включая маршрут его перемещения.

Второе мобильное приложение под названием «Взгляд», написанное на языке программирования Java, с помощью камеры смартфона осуществляет распознавание объектов, озвучивая пользователю, что его окружает.

Робот-поводырь, управляемый с помощью нейроинтерфейса, оснащённый датчиком расстояния и Bluetooth-модулем, помогает пользователю избегать неровностей на дороге. Робот посылает сигнал на элемент одежды, который с помощью комбинации вибраций предупреждает пользователя о том, что его ждёт ямка, ступенька и т.д.

Результаты работы / выводы

За время работы над проектом:

1. Освоены навыки схемотехники.

2. Получен опыт программирования контроллера ATMega2560.

3. Реализовано детектирование препятствий с помощью датчиков расстояния.

4. Написаны базовые алгоритмы передачи данных с помощью Bluetooth.

5. Написано основное мобильное приложение, обеспечивающее функционирование системы.

6. Разработано дополнительное мобильное приложение для распознавания объектов.

7. Создан прототип робота-поводыря с нейроинтерфейсом.

Перспективы использования результатов работы

Данная проектная работа после окончательных доработок сможет помочь развитию направления безопасности. Собираемые мобильным приложением деперсонализованные данные о перемещении пользователей будут передаваться на общий сервер и обрабатываться с помощью 3D-технологий для построения трёхмерных картин. Полученные большие данные смогут помочь градостроителям улучшить инфраструктуру для повышения безопасности перемещения людей, а также улучшить качество работы спецслужб.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»

Награды / достижения

1. Курчатовская междисциплинарная молодёжная научная школа – победитель.

2. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – участник.

3. Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» – призёр.

4. Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину» – участник.

5. Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – призёр.

6. Международная конференция научно-технических работ школьников «Старт в науку» – 3 место.