邵星宇，陳偉華，方婉婷，趙旭輝，楊慧敏

（湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 武漢430070）

中國盲人協(xié)會2019-05的數(shù)據(jù)顯示，目前全國共有1731萬視力殘疾人士。由于中國無障礙設(shè)施的不完善，殘疾人保障制度的不健全，導(dǎo)盲犬?dāng)?shù)量少成本高昂，視障人士出行難的問題并沒有得到很好的解決。據(jù)調(diào)查，約30%的視障人士基本不出家門，社會圈子封閉，無法進(jìn)一步融入社會。隨著智能手機(jī)的不斷普及，各大主流操作系統(tǒng)都研發(fā)了無障礙操作系統(tǒng)，讓視障人士方便使用手機(jī)成為可能，但應(yīng)用商城上針對視障人士應(yīng)用數(shù)量還很少，多為聊天、閱讀等功能。目前中國交通管理設(shè)施已實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理，因此開發(fā)一款可導(dǎo)航視障人士出行，保障視障人士安全過馬路，適合視障人士家屬和社會監(jiān)護(hù)的可移動設(shè)備十分有必要也具有可行性[1]。因此，本文基于APIcloud設(shè)計了一款幫助盲人出行并保障其出行安全的導(dǎo)盲軟件——芒果智行APP。APIcloud平臺具有低代碼開發(fā)優(yōu)勢，且自身提供了許多界面類、菜單類、功能類、設(shè)備類等原生模板[2]，減少部分代碼的重復(fù)編譯，大大提高了芒果智行APP開發(fā)的效率。

1 APP總體設(shè)計

1.1 開發(fā)工具

本文使用開放的APICloud移動應(yīng)用服務(wù)平臺與“墨刀”原型設(shè)計協(xié)同工具，進(jìn)行APP開發(fā)。APICloud Studio能夠基于HTML/CSS和JavaScript等Web技術(shù)，通過擴(kuò)展API來進(jìn)行低代碼客戶端開發(fā)，基于NoSQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)模型設(shè)計和軟件API調(diào)試分析，并自動生成REST接口[3]。開發(fā)者可以在APICloud提供的開放SDK模塊基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，簡化了開發(fā)過程，提高了開發(fā)效率。開發(fā)者還可以在APICloudStudio平臺上進(jìn)行XU、UI、代碼、AppLoader管理[4]，進(jìn)而實現(xiàn)對軟件開發(fā)、測試、發(fā)布、管理和運(yùn)營等全周期管理?；凇澳丁逼脚_具有豐富的組件庫、圖標(biāo)庫、動效庫和設(shè)計模板，并且可通過拖拽和設(shè)置操作即可讓開發(fā)者快速完成界面UI設(shè)計、頁面交互邏輯、Demo預(yù)覽演示[5]等。

1.2 APP功能介紹

本文開發(fā)的芒果智行APP主要包括“步行”“搭公交”“我的”三大主要界面，以語音播報、手機(jī)跌落報警、緊急聯(lián)系人作為輔助功能方便視障人士使用，芒果智行APP功能流程如圖1所示，其界面效果如圖2所示。該APP不僅能夠幫助視障人士使用者獨(dú)立過馬路、乘坐公交、完成出行活動，還可以讓視障人士的監(jiān)護(hù)人遠(yuǎn)程及時了解到視障人士當(dāng)前的活動信息，發(fā)現(xiàn)問題能夠及時聯(lián)系，確保出行安全。此外，還可通過本APP收集掌握視障人士出行安全信息，更有針對性地保障殘疾人權(quán)益，方便視障人士出行，利用大數(shù)據(jù)對殘疾人實現(xiàn)智慧化、精準(zhǔn)化幫扶。

圖1 芒果智行APP導(dǎo)航流程圖

圖2 芒果智行APP界面圖

在“步行”界面中，用戶可以利用雙擊任意音量鍵呼出語音鍵盤功能，語音輸入想要到達(dá)的地點(diǎn)，芒果智行APP根據(jù)地圖數(shù)據(jù)匹配最佳路線，為用戶提供語音導(dǎo)航。其中，APP通過Wi-Fi將自動與紅綠燈模擬系統(tǒng)進(jìn)行連接，為用戶及時通報紅綠燈情況，讓用戶安全過馬路?！安叫小睂?dǎo)航界面如圖3所示。

圖3 “步行”界面

在“搭公交”界面中，當(dāng)用戶選擇出行方式為公交地鐵時，芒果智行APP會根據(jù)地圖數(shù)據(jù)匹配應(yīng)該搭乘的公交線路，APP會為用戶語音播報公交站當(dāng)前來車、公交車當(dāng)前到站等信息，幫助盲人正確乘坐公交車線路，避免出現(xiàn)誤站、錯誤乘車等情況?！按罟弧睂?dǎo)航界面如圖4所示。

圖4 “搭公交”界面

在“我的”界面當(dāng)中，針對視障人士出行的特殊性，用戶可以設(shè)置監(jiān)護(hù)人、手機(jī)跌落報警、盲人語音播報。在設(shè)置監(jiān)護(hù)人后，監(jiān)護(hù)人可以實時查看視障人士出行信息。當(dāng)用戶長按任意音量鍵時可喚醒緊急聯(lián)系監(jiān)護(hù)人，芒果智行APP將自動撥打電話向監(jiān)護(hù)人進(jìn)行聯(lián)系；當(dāng)手機(jī)跌落報警打開時，若手機(jī)陀螺儀檢測到手機(jī)出現(xiàn)跌落碰撞時，揚(yáng)聲器會自動發(fā)出聲音進(jìn)行報警并向監(jiān)護(hù)人發(fā)送提示消息，以此來防范手機(jī)跌落、行路摔倒的情況。用戶還可以在“我的”界面設(shè)置的昵稱、賬號等用戶信息并進(jìn)行軟件設(shè)置?！拔业摹苯缑嫒鐖D5所示。

圖5 “我的”界面

2 關(guān)鍵技術(shù)及部分代碼

ttsModule模塊：封裝了本地安卓的TTS語音合成模塊，實現(xiàn)文字轉(zhuǎn)換為語音的功能。部分代碼如下。

bMap模塊：bMap模塊封裝了原生地圖的SDK，與普通的js地圖相比有很多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)定位、導(dǎo)航、搭公交、路線規(guī)劃等功能。在使用之前必須單獨(dú)申請各自的apiKey，并同時配置在config文件中。使用此模塊之前必須先配置config文件，ios配置代碼如下。

wifiProxy模塊：wifiProxy封裝了設(shè)置Wi-Fi代理和取消Wi-Fi代碼的接口，調(diào)用該接口可以修改安卓手機(jī)“設(shè)置”里面的Wi-Fi代理信息。

示例代碼：

apk模塊：通過apk通訊模塊實現(xiàn)軟硬件的交互。

示例代碼：

3 系統(tǒng)測試

本文利用STM32f103zet6單片機(jī)來模擬紅綠燈系統(tǒng)，且單片機(jī)上裝有Wi-Fi模塊用來實現(xiàn)紅綠燈系統(tǒng)與手機(jī)APP的信號連接。

3.1 Wi-Fi模塊ESP8266

如圖6所示，ESP8266是一款超低功耗的UART Wi-Fi透傳模塊，可將智能設(shè)備連接到無線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。因為價格較低，性能穩(wěn)定等受到很大關(guān)注。該模塊支持串口轉(zhuǎn)Wi-FiSTA、串口轉(zhuǎn)AP和Wi-FiSTA+Wi-FiAP的模式，可通過AT指令對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行更改設(shè)置，從而建立串口-Wi-Fi數(shù)據(jù)傳輸方案，做到設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。本文采用正點(diǎn)原子的ESP-01模塊，與開發(fā)板配合實現(xiàn)Wi-Fi傳輸功能。

圖6 ESP8266模塊

3.2 簡易信號燈電路

如圖7所示，在信號燈電路中，東南西北4個方向的信號燈以E、S、W、N表示，顏色用G（綠色）、Y（黃色）、R（紅色）表示，兩條車道的斑馬線綠燈用G1、G2表示。當(dāng)紅燈ER和WR亮起時，綠燈G1亮起，同樣當(dāng)紅燈NR和SR亮起時，綠燈G2亮起。當(dāng)G1或者G2亮起時，STM32會通過串口控制ESP8266模塊向與其連接的手機(jī)的APP發(fā)送代碼，以告知東西方向或南北方向的行人可以通過路口。程序采用KeiluVision5編寫，并通過FlyMcu燒錄開發(fā)板的STM32芯片中。

圖7 信號燈電路圖

測試時，當(dāng)裝有芒果智行APP的手機(jī)靠近該單片機(jī)時，芒果智行APP和單片機(jī)會通過Wi-Fi模塊自動連接。單片機(jī)將信號燈信息通過Wi-Fi模塊發(fā)送給手機(jī)APP，并語音播報實現(xiàn)交互功能，用戶根據(jù)紅綠燈信息可判斷當(dāng)前是否可通行。芒果智行APP還可加載百度地圖，雙擊任意音量鍵呼出語音輸入鍵盤搜索功能，語音輸入目的地后，此APP可以及時匹配到最佳路線并語音播報；語音輸入搭乘公交后，APP可語音播報當(dāng)前公交信息；打開“我的”界面，設(shè)置列表某一聯(lián)系人為監(jiān)護(hù)人后，監(jiān)護(hù)人可接收到來自用戶的邀請。

4 結(jié)論

芒果智行APP通過Wi-Fi模塊實現(xiàn)與紅綠燈信息的交互，并進(jìn)行語音播報。芒果智行APP還可以結(jié)合百度地圖的導(dǎo)航功能使盲人的外出安全得到有效保障，并且加入其他封裝好的模塊能使芒果智行APP的功能更加齊全，方便盲人快速掌握和使用此APP。