基于Haptic技术的盲人辅助路径诱导服务研制

系统的工作原理：主程序运行后载入地图，根据用户输入的起点、终点，经查询路径后，首先在Google Map地图上显示最适路径信息，在用户行走的过程中，再根据所在的路径节点信息及读取的GPS模块提供的当前经纬度信息，实时判断是否偏离路径或到达下一路口节点，震动模块提供差异性震动进行路径诱导，如图3所示。

2.4 系统核心模块开发
在整个系统的设计与开发过程中，核心模块主要包括GPS的经纬度信息采集、在谷歌电子地图上自制叠加地图数据、寻径和差异震动提示模块。下面将对其设计与实现进行详细介绍。
2.4.1 GPS的经纬度信息采集
本系统使用的Google Legend手机内置支持步行模式的GPS模块，采用Serf star III芯片组,连接方式为RS232串口，通过手机上的GPS功能，用户可以精确地确定自己的地理位置。
　 Android SDK提供了GPS API，利用LocationManager类的对象提供了位置服务，随着位置的变化可以使应用程序周期性地获取设备位置数据的更新，具体方法是为LocationManager添加一个LocationListener监听器，用来判断GPS坐标的改变，一旦坐标改变则调用OnLocationChanged()方法动态且实时取得当前的Location对象，在这个对象中包含了经纬度坐标值。
2.4.2 在谷歌电子地图上自制叠加地图数据
Android系统刚刚起步时，Google就看到了其巨大应用潜力的位置服务，并将Google地图的成功经验带入Android系统中。在开发中通过申请获取Google Map API Key把Google Map服务整合到Android平台下。在基于Google Map的导航应用中，提供了驾车、公交、步行三种模式(不包含盲人电感器图导航模式)，即便是最精细的步行地图模式对于小区域(如某小区或校园)的数据也是很不完善的，鉴于本模式开发利用的是小区域地图数据供系统测试，考虑到地图表达的正确性和准确性，自制地图数据叠加到Google Map上，以点、线以及实心圆等简单的图形式显示。
2.4.3 寻径模块
关于寻径问题，即最短路径问题,目前所公认的最好的求解方法是1959年由DIJKSTRA E 功率电感W提出的标号法，即经典的Dijkstra算法，该算法是目前多数系统解决最短路径问题采用的理论基础[15]。
在经典Dijkstra算法的基础之上,在存储结构方面对算法作了一定的改进,使用了一些独特的数据结构,如前趋表和最短路径结构体链表,使算法的性能有了较大的提高,能更有效地求出图中一个顶点到其他顶点的所有最短路径。计算最短路径完毕后，对最短路径经过的所有路段建立单向结构体链表以表示预规划路径，如图4所示[9]。

2.4.4 差异震动提示模块
鉴于常人的触觉灵敏度是视觉的近20倍，而盲人具有敏锐于常人的触觉资源[12]以及震动形式提示具有抗噪声干扰、反馈及时和高有效性等优点，在开发过程中开创性地提出利用差异性震动作为路径诱导的主要驱动力。
Android SDK提供了震动API，首先创建Vibrator对象，通过调用vibrate方法设置震动时间的长短、震动事件的周期等来实现差异性震动。主要核心代码如下：
Vibrator = (Vibrator)getSystemService(Service.VIBRATOR_
SERVICE); //创建Vibrator对象
vibrator.vibrate(new long[]{t1,t2,t3,t4}，repeat);
//调用vibrate方法设置震动(以4个参数为例)
在Vibrator构造器中有4个参数，其中t1、t3是等待多长时间启动震动， t2、t4是震动持续时间, 单位为ms(1 000 ms=1s)；repeat用来设置是否重复震动，当repeat=0时，震动会一直持续，若repeat=-1时，震动只会出现一轮。
3 系统测试与讨论

为了验证本路径诱导新模式的实用性和可靠性，选用小区域地图数据供系统测试，以大学校园为测试区,并自制了校园的简单地图来进行实地路径诱导测试。
测试环境选在室外较为空旷地带，当获取的GPS定位信息满足路径诱导定位需求时,运行程序并载入地图。寻径模块根据输入的起始位置与目的地规划出一条最适路径，再根据预设的偏离路径阈值、震动持续时间和周期，在行走过程中，当不同程度的与规划路径偏离或到达路口节点时，能够以不同形式的震动提示报警，测试者能明显地感觉到震动的差异性，从而达到测试目的。

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