Všichni to známe. Ocitneme se v cizím městě a kudy teď. Vytahujeme telefon, něco letmých doteků, hurá, už jsme se chytli, a za pár okamžiků vyrážíme. Přesně opačně, leč správně. S prostorovou orientací sice občas bojujeme, ale vítězíme.

 

 

 

To, co může představovat problém i pro vidícího člověka, řeší nevidomí jen s obtížemi, příp. se přes to nepřenesou vůbec.

 

 

Musí se totiž spoléhat na své „náhradní“ smysly, sluch a hmat. Pomůže klasická bílá hůl a od věci nejsou ani další pomůcky, např. radarová detekce překážek a jejich signalizace (třeba vibrací hole), zvukové majáky na křižovatkách, aktivní informační majáky nebo jen takové vodící pásy. Tím však možnosti moderní elektroniky teprve začínají.

 

Globální družicové navigační systémy GNSS v dopravě již zdomácněly, pozorujeme podporu ze strany digitálních fotoaparátů, ale to hlavní se odehrává v našich mobilech. Stávající systémy však mají jedno společné: taktně se předpokládá, že je uživatel ovládne pomocí displeje či klávesnice. Dále se uvažuje, že máme zajištěnu viditelnost dostatečného počtu družic. Auta jedou po silnicích s postačujícím „výhledem“ na oblohu, u osobních přístrojů zase můžeme na základě pozorování okolního terénu, zástavby apod. očekávanou kvalitu příjmu odhadnout, posoudit a změnou polohy docílit žádoucí přesnosti lokalizace. Bez očí se však neobejdeme.

 

Obdobnou situaci vidíme i v současném trendu mobilních komunikací, počínaje standardy 2. generace GSM až k současným systémům 4. generace LTE směřujících jednoznačně k inteligentním zařízením s vlastním OS. Žel i zde je jakýmsi standardem právě dotykový panel. Nevidomý se nemůže rozplývat nad jeho počtem bodů, pozorovacími úhly ani barvami. Překážky se nevychvalují, ty se musí zdolávat a na katedře telekomunikační techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze nejenže ví, jak na to, ale mají už i výsledky. Redakci HW serveru je přiblížil docent Jiří Chod.

 

 

 

Hledat úředníka v cizím městě a ještě se zavřenýma očima - koho by to lákalo? A co když budovu konečně najdeme, kdo se má v té hromadě pater a dveří vyznat? Základním požadavkem na systém bude jednoznačně bezpečnost uživatele, musí být připravena záložní spojení, nouzové postupy apod. „Technologie máme sice na výši, ale vše plně automatizovat pořád nedokážeme a bez lidské supervize se nakonec stejně neobejdeme,“ zdůrazňuje doc. Chod a pokračuje ve svém výkladu.

 

 

Většinu tras naštěstí můžeme rozdělit na dvě skupiny: běžnou, mnohdy krátkou a již zažitou - např. cesta na nákup a neznámou oblast, u které víme pouze výchozí bod a cílovou adresu - to je třeba ta cesta na úřad. Zatímco v prvním případě může navigační asistivní technologie vytvářet jakousi doplňkovou podporu, tak v případě druhém již bývá dálkový dohled nezbytný. Podporu však nemusíme požadovat celou cestu, většinou postačí předání klíčových informací, takže jeden pracovník Navigačního centra může klidně spolupracovat se skupinou 40 - 50 nevidomých.

 

Zní to hezky, ale otázka bude mnohem komplexnější a netýká se pouze samotné přesnosti navigace a zpracování map, ale i různých překážek na trase a jejich detekce. V neposlední řadě je též složitým problémem lidským.

 

 

 

Spojení mobilní komunikace s GNSS a uvedení do praxe není ničím novým. Vznik Navigačního střediska I. generace pracujícího v centrále SONS (Sjednocená organizace nevidomých a slabozrakých ČR) se kupříkladu datuje k roku 2006, kdy bylo na ČVUT FEL v Praze Navigační středisko dokončeno a předáno k užívání. Počátkem roku dalšího přešlo do plného provozu 365 dní/rok, 12 h/den a takto pracuje až dodnes, kdy má hlášeno na 1 450 nevidomých. Středisko využívá přijímač GPS a modem GSM/EGPRS nesené nevidomým a jeho činnost můžeme vidět na obrázku.

 

 

Je zřejmé, že jsou posílána pouze základní data o poloze a to ještě pomocí, tehdejší době poplatné, sítě GSM/(E)GPRS. Nevidomý tedy nese samostatnou GPS jednotku, další hlasová a příp. nouzová komunikace je už pomocí standardního mobilu. Z hlediska uživatele je důležitý vývoj samotných jednotek - od speciální konstrukce až k nástupu pozdějších, průmyslově vyráběných zařízení a jejich zlepšující se komfort. Snad největší nevýhodou je, že systém pro lepší orientaci Navigačního centra nepřenáší obraz. Každopádně se osvědčil, v roce 2007 byl oceněn cenou Via Bona a stále je používán.

 

O takřka deset let později skloňujeme spíše 4G (LTE), v části České republiky alespoň 3G (UMTS) a to, spolu s novými vlastnostmi systémů GNSS, znamená i jiný přístup. A co je podstatné, rovněž rychlý přenos obrovského množství dat.

 

 

 

Základ nyní tvoří chytrý telefon s vlastním OS a přenos dat - navigační data, hlasová komunikace a přenos obrazu - může probíhat společně s jeho běžným používáním. To znamená, že nemalá část programového vybavení bude součástí samotné navigační jednotky a z hlediska ovládání se zjednoduší i obsluha ve středisku.

 

 

Systém se může dále rozvíjet, přibrat místo kamery ve smartphonu externí snímač (pozor, potřebujeme přenášet „správný“ záběr), ale také začlenit další služby, třeba externí výpočty polohy mimo procesor telefonu. Asistivní služby lze kromě toho zavést až na úroveň rodiny nevidomého. To pak znamená, že kromě profi středisek můžeme ovládání a kontrolu nechat třeba na partnerovi. Měl by však vidět, mít alespoň základní povědomí o současných technologiích a musí být ještě proškolen.

 

Další oblast, která se s novou platformou podstatně zjednodušila, je indoor navigace a začlenění nových prvků (např. RFID, využití AP nebo Wi-Fi jednotek v budově a znalosti jejich polohy) a jejich programového vybavení. Přitom už v základním provedení lze nyní navádět pomocí obrazu. To je velmi důležité nejenom uvnitř budov, ale třeba i při výběru zboží z regálu.

 

 

„Navigace uvnitř budov je v podstatě samostatná oblast, řešili jsme ji taky a to řadou variant,“ vysvětluje doc. Chod. Funguje to, ale v cestě zatím stojí vyšší cena a také složitější instalace. Alespoň prozatím si tak při navádění musíme vystačit s výchozí kamerou. „V místech, kde se to vyplatí, např. v obchodním centru, systém tagů určitě použít umíme. Určíme polohu a nevidomému ji prostě řekneme. Napřed ale jedno, to druhé až pak,“ dodává nad výhledem do budoucna s úsměvem.

 

 

 

Základní pomůckou nevidomého je stále hůlka, jakési prodloužení prstu pro „ohmatání“ prostoru. Testy ukazují, že doplnění čidly, radary, reproduktory apod. nevidomému v klasické aplikaci, tak, jak byl vyškolen, spíše brání. Hůl proto obsahuje pouze nezbytné rozhraní s vlastním procesorem a vf komunikací, tlačítka, baterii a dle variant bude ještě osazeno piezo - např. k signalizaci, že se hůl dostala mimo dosah telefonu -, příp. vibrační motorek. Mikrofon lze používat z telefonu nebo lehké hands - free sady. Původní činnost každopádně elektronika neomezuje, třebaže korpus včetně baterie „něco“ váží.

 

Rozhraní je z pohledu nevidomého představováno sadou tlačítek spouštějících přes Bluetooth aplikace v telefonu. Komunikovat holi umožňuje Bluetooth Smart Modul BLE113 finských Bluegiga. Měří pouhých 15,75 x 9,15 x 2,1 mm, pracuje již od -40 °C, během nejhlubšího spánku si řekne jen o 500 nA a vzbudit se nechá během pár set mikrosekund. Na HW.cz jsme psali též BLE121LR: Bluetooth Smart a 450 metrů s jedním knoflíkovým článkem.

 

Uživatel nevidí, takže stisk kteréhokoli tlačítka bude potvrzen hlasovou informací, stejně tak i jakákoli komunikace, např. přihlášení do střediska. Obdobně je potvrzováno samotné a po zapnutí zcela automatické přihlášení k telefonu. Vyvolání jakékoli funkce vždy vyžaduje stisk potvrzovacího tlačítka, opět po hlasové výzvě. Důležitá je i hlasová informace o stavu napájení dostupná buď na vyžádání a nebo automatická v podobě hlášení při vybití baterie pod 25 %.

 

 

Komunikaci zajišťují mobilní sítě 2G - 4G, servery a Navigační centrum připojené přes TCP/IP. Návrh prošel řadou verzí a my se dále podíváme na dvě stěžejní, které byly postupně realizovány, testovány a připravují se do plného nasazení.

 

 

 

Vše se bude odvíjet od ovládacích polí - jejich popis na obrázku definuje činnost, resp. aplikaci, která tím bude vyvolána. Rozdělení je zároveň ekvivalentní pohledu na plochu telefonu tak, jak jej vidí běžný uživatel. Výběr funkcí je výsledkem testů a požadavků nevidomých a lze jej samozřejmě měnit a rozšiřovat. Při testech se ukázalo, že počet tlačítek v jedné skupině může být max. pět a to proto, aby je šlo pohodlně obsáhnout prsty. Základ pak tvoří funkce pole B.

 

 

Osazení na slepecké holi může být dvojí. Po obvodu ji buď osadíme co největším počtem polí klávesnic, takže s ohledem na min. velikost jednotlivých kláves a výsledný průměr omezíme počet na čtyři (model 40 V04 HG24A15 T02) nebo hůl vybavíme pouze jedním polem tlačítek a vše další ošetříme multiplexováním (ozn. 24 V02 THORHAM T01).

 

 

Obě varianty mají své výhody i nevýhody. První je z pohledu nevidomého jednodušší na ovládání, ale nevýhodná při skládání hůlky. Druhá při složení zabírá prakticky stejný prostor jako hůl bez rozhraní, ale je podstatně náročnější na obsluhu méně zkušeného uživatele, jsou-li použity další funkce. Pro základní navigaci však bude nejvýhodnější.

 

 

 

 

Baterie typu Li-Po má kapacitu 160 - 180 mAh a díky spotřebě hole pod 9 mA zatím ustojí až 16 hodin provozu, deset však určitě. Současný konektor vystřídá mikro USB a ve druhé variantě pak dobíjení bezkontaktní. Další otázku tvoří samotná baterie telefonu. Některé přístroje totiž mají při příjmu GNSS a přenosu dat kapacitu baterie „nebezpečně“ nízkou. Kromě toho nesmí hůlka selhat ani hluboko pod bodem mrazu. Už aby se letošní zima „umoudřila“ a nechala vývojáře otestovat i tyto limitní stavy.

 

 

Samotná konstrukce pouzdra, resp. kombinace pouzdro / nástavec nahrazující původní držadlo, vzniká na 3D tiskárně. „V budoucnu se pak počítá buď s plastovou variantou vyráběnou vstřikováním a nebo Al variantou s protlačováním. Změn ještě dozná i samotná konstrukce,“ vypočítává doc. Chod. Elektronika půjde lépe osadit a líbit by se mohla i v servisu.

 

 

Praktické nasazení zahrnuje řadu kroků, přičemž některé z nich, např. příprava trasy, mohou být realizovány i bez aktivace účastníka. Z celého procesu pro ilustraci zmiňujeme přihlášení do střediska, výběr uživatele, zaměření jeho polohy, přenos hlasu či obrazu nebo generování trasy. Obrazové informace systém dodává coby fotografie JPG s frekvencí volitelnou jak uživatelem, tak automaticky dle kvality připojení až do 30 obr./s.

 

 

Důraz je kladen nejenom na bezpečnost uživatele, ale též na max. ochranu předávaných informací s cílem zamezit vytvoření „Orwellovského světa“. Také z těchto důvodů jsou některé operace, např. přenos obrazu, spustitelné pouze uživatelem a nikoli navigačním střediskem. Systém bude rovněž provázán s IMEI.

 

 

 

Projekt se aktuálně nachází v závěrečné etapě, ve které probíhá intenzivní testování prototypů s nevidomými uživateli a následná úprava na základě zpětné vazby. Pokud vše půjde hladce, mohli bychom spatřit první hole na ulicích již ve druhém čtvrtletí roku 2016. Pro zájemce budou připravena školicí centra v Praze a Brně a následně obdrží nové SIM karty s bezplatným datovým připojením od T-Mobile.

 

 

Zbývá ještě dořešit několik věcí. Svou hůl může nevidomý pochopitelně „upgradovat“, ale doc. Chod se kloní spíše k dodávkám celých kompletů, nejlépe i s telefonem. To je však dosti citlivá otázka, hlavně kvůli preferencím uživatelů, na které, tak jako tak, čeká ještě školení. Ověřit by se zde mělo i fungování aplikace na konkrétních zařízeních, jinak „hrozí“ nový telefon. Protichůdné požadavky? Zcela nepochybně. A nebude jich málo.

 

 

 

V plánu jsou rovněž speciální brýle tvořící bezdrátově připojenou jednotku s kamerou, sluchátky a mikrofonem pro lepší využívání obrazu. Vedle bezkontaktního nabíjení samotné hole se proslýchá též něco o detekci aktivity či volného pádu nebo jen takovém SOS tlačítku.

 

 

„Problém může být, a také často byl, i v oblastech ve kterých nepředpokládáte problém žádný. I když máte za zády super tým lidí, špičkové programátory a návrháře a máte odpovídající stroje na osazení, 3D tisk atd., tak jste často docela překvapen. Příkladem může být chyba ve firmware nejmenovaných telefonů týkající se Bluetooth, díky které vám reakce na událost někdy přijde a někdy ne. Dá se to dobře hledat,“ uzavírá s lehkou ironií doc. Chod.