Система позиционирования и навигации для «Умного города»
Работа призёр открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект — от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск» среди работ учащихся 10−11 классов |
Направление работы: «Умный город»
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1534
Email: Написать
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года
|
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
- Компьютер
- Специализированное ПО
- Паяльник
- 10 инфракрасных датчиков
- 6 ультразвуковых датчиков
- Bluetooth-модуль
- Гироскоп
- 2 браслета тактильного отклика
- 10 вибромоторов
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
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.