CN1952602A - 在空间中为用户定向的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在空间中为用户定向的装置，其中所述空间包括多个区，只有特定的区组成功能区，其中每个功能区都包括第一类设备，所述第一类设备包含与所述区在所述空间中的位置有关的信息，并且其中所述第一类设备对与所述用户关联的第二类设备的出现做出反应，以向所述用户提供所述信息来实现在所述空间中的所述用户的所述定向。

Description

在空间中为用户定向的方法和装置
技术领域
本发明涉及用户位置的确定，更具体地说，涉及在特定空间中管理用户位置以及提供通过该空间的指导的装置。
背景技术
找出到达目的地的路需要关于周围环境(包括界标等)的知识，以及用以确定到所述目的地的路线的方法。
盲人或有视力缺陷的人也需要寻找到达目的地的路径，但可能没有与正常视力的人一样多的信息。目的地在开阔场所以及在新的陌生区域更难识别。确定用户到达了所需的目的地也是困难的。因此也有必要对此进行识别。例如，如果某人试图到达一个特定房间，而一条走廊有多个一个接一个的类似房间(如通常为休息室)，则很难知道哪一个才是应该进入的正确房间，除非附近设置有标记(盲文或任何其他种类的标记)。
大多数解决方案不适合解决此问题。现有系统能够指示附近有什么，但由于它们不能在给定时刻确定用户的方位(用户的位置以及面向的方向)，因而不能提供精确的方向和指导。例如，全球定位系统(GPS)是由24颗卫星的组合和它们的地面站形成的世界范围的无线电导航系统。GPS技术为定位用户带来了解决方案，但也带来了准确度误差。这对其他用户如寻找到达特定目的地的汽车是可接受的，其中四米的偏离误差不是大问题。此外GPS不能在室内工作，而在这样的地方准确度甚至更为重要。
另一个解决方案是带有三角测量系统的定位解决方案。所述系统通过确定呼叫到达三个基站中的每个基站所花费的时间来定位蜂窝电话的位置，然后三角测量所述位置。
基于蜂窝电话的定位解决方案和基于信号强度的天线三角测量还没有足够精确到可以满足定位和室内工作的定向系统的需要，并且还遭遇波束在建筑物上反射的问题。
这两个解决方案适合在给定时刻确定用户的位置而不是他的方向，而确定方向对盲人很重要。
也有在室内使用无线电三角测量定位的方案。无线电三角测量系统具有放置在建筑物各处的多个天线(充当发射机或接收机，或这二者)。信号由多个接收天线获得。这些天线中的每个天线都处于已知的位置，并计算发射信号与接收天线之间的距离。这三个辐射范围相交的点是设备所在的位置。使用三角测量的定位传感室内系统与蜂窝天线三角测量一样存在多路反射问题。这引起了较差的精确度和影响系统可靠性的误差。
智能地板解决方案也用于人的定位。在数据库中登记用户的脚步简档。当用户在位于地板中的特定负载感应砖上行走时，所述系统便能识别和定位用户。此解决方案的一大缺点是需要为每个特定用户以及建筑物或空间的全部范围进行设置。因此它不适合一般的公共场所，因而没有为公共空间(如建筑物)提供解决方案。
红外线听觉标志(RIAS)是另一个方案。此方案通过安装红外线发射器来工作，所述发射器散布关于用户位置的重复人类语音消息。用户使用小巧的手持或头戴的接收机接收这些消息。这些消息可通过声音或红外线传输。RIAS系统提供了基于有向波束的解决方案。此系统的缺点是阻挡和屏蔽。此外对用户不方便的是，为了在发射机的位置之前得到通知，必须调整接收机以便能够获取所需的信息。
现有的RFID解决方案为用户提供了相对定位指示，但它们不能给出关于用户方向的信息。诸如RFID网格之类的解决方案的不便之处在于方向(用户面对的方向)是基于用户移动之后连续完成的两个读数，这增加了误差因素。此外，由安装在能升起的外壳上的插入件以及位于其顶面的三角形凹槽(或插槽)来处理室外定向。用户必须触摸此三角形来激活所述系统，因而需要在哪里可找到它的高级知识。
S.Willis和S.Helal描述了用于确定用户方向的标题是“为盲人用户定位和接近感知的无源RFID信息网格(a pasive RFID information gridfor location and proximity sensing for the blind user)”的方案。所述文章描述了放置在室内地板表面各处的网格。此网格允许指引用户连续地从一个单元格移动到另一个直到他到达他的目的地。在这种系统中，每个单元格包含关于已定义地点和精确环境的位置信息。
这种系统的一个缺点是当将家具放置在单元格上时，会干扰用户的定向。这种系统的第二个缺点是此网格不能在另一个位置重新使用，因为所有单元格都编程有来自已定义空间的具体细节并且不能被重新编程。
发明内容
本发明的一个目标是克服现有技术系统的至少某些问题。此外，本发明寻求在给定时刻帮助用户的定向，并通过任何信息系统提供关于周围位置和方向的精确信息。
本发明的优点在于可以得知用户面对的方向并且所述方向可用于精确确定关于周围环境的信息，例如当用户到达X街和Y街的拐角时，所述系统将对此做出指示并指出X街在前而Y街在右的实际情况。
更具体地说，本发明披露了一种在空间中为用户定向的装置，其中所述空间包括多个区，只有某些区组成功能区，其中每个功能区都包括第一类设备，所述第一类设备包含与所述区在所述空间中的位置有关的信息，并且其中所述第一类设备对与用户关联的第二类设备的出现做出反应，以向所述用户提供所述信息来实现在所述空间中的所述用户的定向。
更具体地说，本发明披露了一种在空间中为用户定向并指引所述用户向其中的一个或多个特征前进的方法，其中所述空间包括多个区，只有某些区组成功能区，并且其中所述用户和所述每个功能区都包含设备，其中所述设备能对彼此的出现相互做出反应以便传送数据，所述方法包括：
-识别在功能区中或接近功能区的用户的出现；
-确定所述用户在空间中的方向；
-向所述用户提供与所述用户的方向以及所述空间中一个或多个特征有关的信息以便能够指引所述用户向所述每个特征前进。
更具体地说，本发明披露了一种计算机程序，所述计算机程序包含当所述计算机程序在计算机上执行时用于执行所述方法的各步骤的指令。
附图说明
现在通过实例的方式参考附图，这些附图是：
图1是示出了用户在区域中行走的示意图；
图2是示出了图1的区域内的特定区的结构的截面图；
图3是图1的区域的表面的详细视图；
图4是示出图1的区域的另一种表面的示意图；
图5是示出了根据本发明的由系统中的RFID标签形成的网格图形的示意图；
图6是站在图5的网格上的用户的鞋的俯视图；
图7是站在图5的网格上的用户的鞋的另一个俯视图；
图8是示出了包含两个RFID读出器的用户的鞋的示意图；
图9是示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，用户100位于区域101。用户可以根据需要在区域内移动，或进入和走出所述区域。此区域101可以是内部的(例如，办公室)或外部的(例如，街道)。在区域101中，用户100处于表面覆盖层102上。此表面覆盖层可以是砖，沥青或任何其他适当的表面。可以在此区域101中精确定位用户100，如以下将详细描述的。
区域101是用户可以获取关于他的位置的信息的地点，例如需要知道准确位置以通过某个障碍的盲人。在外部实例中，这可以是人行道的交叉口。在内部实例中，用户可以位于建筑物大厅内的电梯前。为了定位所述用户，所述区域包括包含放置在地面覆盖层上的不同层的设备。
图2示出了标识区域200的结构的区域200的截面图。第一层包括粘合剂201。粘合剂201将大型单元202固定到地面覆盖层203。如图3中所示，单元300可以被粗糙材料301部分覆盖。如图4中所示，单元400也可以被粗糙材料401完全覆盖。如图5中所示，单元500包含同一平面上的多个单元(501，502，503，504等)。在此实例中，有9个单元。放置所述单元(501，502，503，504等)以形成如图5所示的网格图形505。网格的每侧都包括3个对齐的单元。每个单元可由名称来识别。对于具有9个表面的网格图形，名称可以是t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8和t9。这些代码表示每个表面的地理位置：t1为左前，t2为中前，t3为右前，t4为左中，t5为中央，t6为右中，t7为左后，t8为中后以及t9为右后。
在本实例中，每个单元都包含无线射频识别(RFID)标签。此RFID标签可以是无源的以便不需要电源，但是在其他实例中，可使用不同类型的RFID标签。同样对于不同的应用和要求，所述单元可以包含不同类型的标记，以下将详细描述其使用。所述RFID标签或其他类型的标记可以包含信息。此信息可以包括诸如t1至t9之类的名称。
在所述系统的备选实施例中，也可以将所述单元安装在地面覆盖层中。在这种情形中，所述地面覆盖层必须由不影响来自RFID标签的无线射频的传输的特定材料制成。
如果包含所述标签的所述单元没有粗糙的表面，则将第二层放置在所述单元上。此第二层由粗糙材料或任何其他适当的材料制成。此第二层可以与人行道中使用的用于提醒步行者他们到达了人行道边缘的材料相似。所述第二层在所述设备地点的位置处均匀覆盖所述地面覆盖层的表面。
也可以在所述设备的位置处以没有第二层的第一表面和带有第二层的第二表面交替的方式放置所述第二层。所述第二层由不影响来自RFID标签的无线射频的传输的材料制成。
如图6和图7中所示，用户站在包含所述RFID标签的网格的表面上，以使所述用户的鞋基本位于所述设备上。
如图8中所示，所述鞋中的一只鞋(例如右边的鞋800)包括两个RFID读出器。一个RFID读出器801放置在所述鞋的后跟部位，而另一个RFID读出器802放置在鞋尖处。这些RFID读出器也可以放置在两只鞋中。
现在参考图9描述本发明的处理的不同步骤。
所述右边的鞋位于所述设备(即，包括所述单元的所述网格图形)上(901)。在所述右边的鞋中，每个标签读出器位于所述网格图形的不同单元上。这些单元相邻并与每个具有不同名称的不同无源RFID标签对应。例如，如图6中所示，601读出器位于t3(右前)上，而602读出器位于t5(中央)上。同样，如图7中所示，701读出器位于t3(右前)上，而702读出器位于t6(右中)上。读取过程(902)在结合601位置与602位置或701位置与702位置后给出结果。因而如图6中所示，所述读出器将指示所述鞋的前部位于所述网格的右前部，并且对于图7，所述读出器将指示所述鞋的前部位于网格的前部(903)。
然后将所述方向信息发送到定向系统(904)。此定向系统将处理所述鞋的方向(因此所述用户的方向)的信息以便确定所述用户正在面对的方向。所述定向系统将能够为用户确定何者为前、后、左和/或右。
将此信息发送到通信系统以通知所述用户他的位置(905)。此通信可以通过放在用户身上或与所述网格关联的适当听觉系统来进行。例如，如果用户在室外，他将收到关于街道名称和相对位置的信息。例如，如果用户在室内，他将收到关于电梯位置的信息或关于职员办公室的位置的信息。
虽然参考优选实施例具体地示出和描述了本发明，但是应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对其做出多种修改。

Claims (10)

1.一种用于在空间中为用户定向的装置，其中所述空间包括多个区，只有特定的区组成功能区，其中：
每个功能区都包括第一类设备，所述第一类设备包含与所述区在所述空间中的位置有关的信息，并且其中所述第一类设备对与用户关联的第二类设备的出现做出反应，以向所述用户提供所述信息来实现在所述空间中的所述用户的所述定向。
2.如权利要求1中所述的装置，其中每个功能区都是表面安装的区。
3.如权利要求1或权利要求2中所述的装置，其中至少两个功能区彼此相邻。
4.如任一上述权利要求中所述的装置，其中所述第一类设备包括无线射频识别标签。
5.如任一上述权利要求中所述的装置，其中所述第二类设备包括无线射频识别读出器。
6.如任一上述权利要求中所述的装置，其中所述第二类设备位于所述用户的鞋中。
7.如任一上述权利要求中所述的装置，其中所述第二类设备包括在所述用户的鞋跟中的无线射频识别读出器，以及在所述用户的鞋尖中的另一个无线射频识别读出器。
8.如任一上述权利要求中所述的装置，其中每个功能区包括由粗糙材料牢固覆盖的所述第一类设备。
9.如任一上述权利要求中所述的装置，还包括通信系统以便将所述信息提供给所述用户。
10.一种在空间中为用户定向并指引所述用户向其中的一个或多个特征前进的方法，其中所述空间包括多个区，只有特定的区组成功能区，并且其中所述用户和所述每个功能区都包含设备，其中所述设备能对彼此的出现相互做出反应以便传送数据，所述方法包括：
-识别在功能区中或接近功能区的所述用户的出现；
-确定所述用户在所述空间中的方向；
-向所述用户提供与所述用户的方向以及所述空间中一个或多个特征有关的信息以便能够指引所述用户向所述每个特征前进。
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