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欧洲“集成智能空间探测系统”研究有望帮助盲人

仪表下游 2017年02月15日 08:44:14 来源:麦姆斯咨询人气:14090
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  【仪表网 仪表下游】据麦姆斯咨询报道,有这样一支研究团队正在攻克将通过传感器融合实现的障碍物探测技术用于可穿戴设备的难题,从而帮助盲人或有视力障碍的人群。这项研究是欧洲“集成智能空间探测系统”(Integrated Smart Spatial Exploration System , INSPEX)项目的一部分。

  据法国新能源与原子能委员会(CEA)下属的技术研究院Leti称,该团队正在开发“一款便携式可穿戴、多传感器、低功耗的空间探测和障碍物探测系统”。其目标是开发一款嵌入INSPEX系统的智能手杖,同时结合一款能够对障碍物位置进行3D空间音频反馈的可穿戴配件(如下图所示)。
  

  为了实现该研究目标,研究团队需要开发比现在先进的汽车障碍物探测技术更先进的空间探测技术。
  
  首先,该项目要求设计一款能够在所有天气和能见度下的障碍物探测系统。烟雾、扬尘、浓雾、大雨、大雪以及黑暗条件下的障碍物探测,对于目前的自动驾驶汽车来说还是一项难度较大的技术。
  
  其次,该研究团队需要切实降低便携系统的重量和功耗。
  
  第三,也许也是重要的,便是是系统的可靠性。INSPEX系统的潜在应用除了为视力障碍人群和盲人提供向导以外,还包括无人机和智能制造(智能组装机械、安防监视系统等)。据Leti称:“该系统将应用于所有环境状况下的障碍物实时3D探测、定位以及警示,包括室内和室外环境中未知的静态和动态障碍物。”
  
  INSPEX系统应用了多种测距传感器,如LiDAR(激光雷达传感器)、UWB雷达(超宽带雷达)以及MEMS超声波传感器
  
  Leti研究主管兼本项目协调员Suzanne Lesecq称,该项目由Horizon 2020计划(欧盟大的研究和创新计划)提供资金支持,她希望能够在36个月内圆满完成该项目研究(2019年)。
  
  她希望团队在2017年12月之前拿出概念验证原型,来验证她们的方案。该方案将参考Leti之前开发的“sigma fusion”,基于一款低功耗微控制器,融合多种距离传感技术来创建用户周围的3D地图。
  
  全天候使用
  
  关于研究团队所要解决的全天候使用问题,Lesecq说:“是的,这确实很有挑战。这也是为什么我们计划使用合作伙伴提供的多种距离传感技术,包括片上LiDAR传感器、MEMS超声波传感器和UWB射频雷达。”
  
  她补充说:“我们的目标是使INSPEX系统能够在多种天气条件(雨、雪、风沙等)、宽泛的温度范围(典型值-20°C ~ 40°C)以及低能见度(夜晚、沙尘、烟、雾等)条件下正常运行。我们将应用一款环境传感模块来根据不同的环境条件,帮助实现系统的重新配置。”
  
  由于INSPEX系统需要安装在一根智能手杖中,关于系统的目标功耗,Lesecq称:“对于移动探测设备,我们的目标功耗是500 mW。”根据项目中合作伙伴提供的距离传感器的实际功耗,她承认要实现目标功耗挑战很大,她说:“实际上,问题不在于系统功耗本身,更重要的是电池的尺寸,我们需要保证系统能够在一次充电下,满足一整天的正常使用。实际上,一款移动设备要方便使用,其重量必须尽可能小,至少要小于200g。”
  
  系统配置
  
  Lesecq称原型将专为视力障碍人员和盲人应用设计。智能手杖将于2018年12月推出,所有的距离传感技术都将集成在这款原型中。
  
  据Lesecq介绍,障碍物定位将由一款具有增强现实3D音频接口的头戴耳机提供。这款头戴耳机能够连接智能手机,通过低功耗的蓝牙技术和移动探测设备进行通讯。
  

由三个设备组成的原型架构
  
  首先,移动探测设备将集成由项目合作伙伴提供的多种距离传感器技术(例如片上LiDAR传感器、MEMS超声波传感器、UWB脉冲雷达等)。这需要在项目进行过程中,针对系统整体功耗要求进行优化。
  
  这些距离传感器技术的选择将依据移动设备对于不同障碍物(形状、尺寸、材料和色彩等)、各种环境状况(温度、湿度、照度、能见度等)以及特殊环境(桥洞、台阶等)的探测能力。
  
  针对该应用,将集成一款增强现实音频接口,利用外置耳机来提供3D空间声音反馈。这种声音反馈将考虑头部位置因素,通过耳机内置的一种头部位置和朝向参考系统来进行追踪,以针对障碍物的实际朝向和范围,提供3D空间声音反馈。情景感知通讯将为用户带来更广泛的智能环境,如智能交通信号灯、导航指示以及关联物联网的ID标签等。用户的移动设备还可以集成地图应用。
  
  和Leti一起参与该项目的机构包括:英国曼彻斯特大学、爱尔兰科克理工学院、意大利意法半导体、电子和微技术瑞士研究中心、爱尔兰廷德尔国立大学学院、比利时那慕尔大学、法国GoSense以及爱尔兰SensL Technologies。
  
  (原标题:将自动驾驶汽车的障碍物探测技术应用于可穿戴设备)
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