ARGUS: Assisting personal guidance system for people with visual impairment
Newsletter Nr. 2 Dezember, 2012
Leitartikel
Das Projekt im Überblick
Dieser zweite Newsletter beinhaltet Artikel, die den Fortschritt des Projekts ARGUS im ersten Jahr zeigen.
Akronym: ARGUS Name: Assisting personal guidance system for people with visual impairment Kofinanziert durch die EU im 7. Rahmenprogramm für ICT Zielsetzung: ICT-2011.5.5 (ICT zur intelligenten und personalisierten Inklusion) Vertragsnr. FP7-28841 Start: Oktober 2011, Ende: März 2014 Projekttyp: Kooperationsprojekt Projektstatus: Aktiv Projekt-Webseite: http://www.projectargus.eu
Während der ersten sechs Monate lag die Hauptaufgabe in der Identifikation der Anforderungen und im Design der Systemarchitektur. In den zweiten sechs Monaten wurde der bedeutendste Aufwand in die Entwicklung eines Prototypen für einen vorläufigen Machbarkeitsnachweis gesteckt, der erfolgreich im Sommer 2012 implementiert und im September in Paderborn (Deutschland) getestet wurde. Das ARGUS-Team.
Inhalt
Stereofone Navigation Erhebung der Nutzeranforderungen Benutzer-Terminal Vorläufiger Machbarkeitsnachweis 3D-Ton-Navigation für Blinde Öffentlichkeitsarbeit Nächste Schritte
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 2
Stereofone Navigation Was ist “stereofon”? Stereofone Geräusche erzeugen die Illusion, dass Töne, die von Stereo-Kopfhörern erzeugt werden, aus bestimmten Richtungen und Entfernungen kommen – basierend auf interauralen Differenzen (Ankunftszeit und Amplitude zwischen den Ohren). Dies ermöglicht dem Nutzer eine 3D-TonPositionierung, die dazu genutzt werden kann, Personen mit Sehbehinderung entlang einer Route zu navigieren (kontrolliert über GNSS), indem ein Gefühl von 3D-Navigation vermittelt wird.
Das Benutzer-Terminal von ARGUS beinhaltet ein akustisches System, das die Position und die Orientierung des Benutzers von der Navigationseinheit erhält. Mit Hilfe dieser Informationen generiert das akustische System die notwendigen 3D-Tonsignale, um den Nutzer zum richtigen Weg zu führen, ohne dabei den Gehörgang zu verschließen.
Um zu verstehen, was stereofones Hören ist, muss man wissen, wie wir Töne von diesen beiden „Eingängen“, unseren Ohren, wahrnehmen. Die Schallwellen mit ihrer Richtungsabhängigkeit und Amplitude ermöglichen unserem Ohr-GehirnSystem, Töne durch unsere beiden Ohren zu lokalisieren. Wir verwenden drei unterschiedliche Signale, wenn wir eine Tonquelle lokalisieren: Amplitude, Phase und Spektrum. Diese Differenzen werden im ARGUS-Projekt verwendet, um virtuelle Töne zu generieren, die eine zusätzliche Wirklichkeitsschicht entsprechend der Richtung erzeugen, die der Nutzer einschlagen soll. Obwohl keine dieser Differenzen alleine wirkt, ist die räumliche Lokalisierung von vielen Faktoren abhängig wie Sehen, Umgebungswahrnehmung, Erfahrung, Umwelt und sogar der Gemütszustand ist für die Lokalisierung von Tönen wichtig.
Der Nutzer nimmt somit eine zusätzliche Wirklichkeitsschicht wahr. Und das mit all den notwendigen Impulsen, um ihn auf eine natürliche Weise entlang eines virtuellen Pfades zu führen – nicht nur über einen virtuellen 3DTon, sondern auch mit detaillierten AudioBeschreibungen von Points of Interest, Diensten und vielen Umgebungsinformationen. Benutzer können das System durch eine Auswahl an unterschiedlichen Tönen und ein Anpassen von Parametern wie Lautstärke oder Tongeschwindigkeit individuell anpassen. Andere Parameter werden abhängig von der jeweiligen Nutzung und dem Umfeld automatisch gesetzt. Das System wird die Lautstärke selbst so anpassen, um in allen Umgebungen gut gehört zu werden, aber nicht störend zu wirken. Zusätzlich zum Navigationssystem wird ein Online-Dienst bei der Streckenführung vor Ort unterstützen und eine webbasierte kollaborative Umgebung inklusive eines sozialen Netzwerkes kann genutzt werden.
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 3
Erhebung der Nutzeranforderungen Das ARGUS-Projekt nimmt ein Problem in Angriff, mit dem viele Personen mit Sehbinderungen konfrontiert sind, wenn sie sich von einem Ort zum anderen bewegen möchten. Das ProjektTeam wollte sichergehen, dass die Ausgangsanforderungen richtig sind und – falls nicht – Alternativen vorschlagen. Eine Umfrage wurde mit Hilfe eines Fragebogens durchgeführt, der entweder in einem persönlichen Interview oder online beantwortet wurde. Insgesamt wurden 82 Rückmeldungen in Spanien, Großbritannien, Deutschland, Italien und Österreich gesammelt. Zusätzlich zu den Nutzeranforderungen wurden auch Anwendungsfälle identifiziert. Die Ergebnisse aus den Fragebögen wurden analysiert und dann im Rahmen eines NutzerWorkshops in Großbritannien diskutiert. Die Nutzerbefragung bezüglich Anforderung hat gezeigt, dass es einen Bedarf an einem System gibt, welches die Mobilität und Unabhängigkeit von Blinden und Sehbehinderten verbessern würde. Die Hauptpunkte, hervorgingen, sind:
die
aus
der
Befragung
Die Kosten für ein solches Gerät und wie dafür gezahlt werden soll. Die Nutzer werden ARGUS nicht alleine, sondern als Hilfsmittel zur Routenplanung und -verfolgung, benutzen. Der Schutz und die Sicherheit einer solchen, im Straßenverkehr gefährdeten, Gruppe sind wichtig.
Verwendung in Verbindung mit Informationen über öffentliche Verkehrsmittel am meisten nutzbringend Die Nützlichkeit einer akustischen Schnittstelle musste in einem vorläufigen Machbarkeitsnachweis sichergestellt werden Die Umfrage bestätigte die Hauptanforderungen, die anfänglich für ARGUS vorgeschlagen wurden.
“Wizard of Oz”-Prototyp Parallel zu den Nutzeranforderungen wurde ein Werkzeug vom ARGUS-Team entwickelt, das es erlaubt, das System auf einfache Weise mit unterschiedlich konfigurierten Parametern – bezogen auf die stereofonen Töne und auf die Benutzerschnittstelle – zu testen. Das „Wizard of Oz“-Werkzeug ist behilflich, die Anforderungen zu validieren und kann auch dazu verwendet werden, Probanden zu trainieren.
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 4
Benutzer-Terminal
ARGUS Web-Dienste
Die Nutzer spielen in ARGUS eine große Rolle. In Interview-Sitzungen mit den Nutzern kam die Tatsache auf, dass sie kein anderes Gerät als ihr Smartphone benutzen möchten.
Die Routenberechnung ist eine der Hauptfunktionalitäten von ARGUS. Um neue Routen vom Start- zum Zielpunkt zu generieren, sind zwei Alternativen verfügbar: Entweder wählt der Nutzer zuvor aufgenommene Wege aus oder ein Routing-Algorithmus berechnet den besten Weg, um das Ziel vom Startpunkt aus zu erreichen.
Aufgrund der Tatsache, dass aktuelle Smartphones nicht die Positionsgenauigkeit und -integrität unterstützen, die in ARGUS benötigt wird, hat das Projekt-Team beschlossen, ein separates Lokalisierungs- und Navigationsmodul als eine Art Blackbox ohne visuelle Schnittstelle zu entwickeln. Das Lokalisierungs- und Navigationsmodul zielt darauf ab, Informationen wie hochgenaue Position, Orientierung und Geschwindigkeit in der Präzision, die von ARGUS benötigt wird, an das Smartphone zu liefern. Die Hauptbenutzerschnittstelle stellt die ARGUSAnwendung auf dem Smartphone dar, die dazu im Stande ist, den Benutzer mit Hilfe von 3DTönen und haptischen Signalen entlang einer vordefinierten Route zu führen. Außerdem bietet die Anwendung Internetzugang für entfernte Dienste und zur Navigationsverbesserung. Weiter ist noch anzumerken, dass die SmartphoneAnwendung so entwickelt wurde, dass sie auf die aktuell marktbeherrschenden mobilen Plattformen wie Android und iOs portiert werden kann. Hauptmerkmale der Lokalisierung: Positionsverbesserung für genaue Positionen Qualitätskontrolle, um Positionsgenauigkeit anzugeben Sicherheitsrelevante Integritätskontrolle Zusätzliche Messgrößen, um GNSSSignalausfälle zu überbrücken
Die optimale Route wird unter Berücksichtigung von Restriktionen and Präferenzen berechnet, die mit Hilfe von Points of Interest gespeichert werden. Zuvor aufgenommene Wege können natürliche Wege sein, die im mehrschichtigen Kartenwerk vorhanden sind, oder Wege, die von anderen ARGUS-Benutzern im Vorfeld aufgezeichnet und über ein soziales Netzwerk für andere Benutzer zur Verfügung gestellt wurden. Routen können über die webbasierte Plattform außerdem mit einer Schutzzone versehen werden. Die GEOCorridor®-Funktion macht eine zusätzliche Routenüberwachung möglich, indem Sicherheitszonen um eine Route herum definiert werden können. Verlässt oder betritt der Nutzer diese Sicherheitszone, die von der GEOCorridor®Funktion markiert wurde, wird ein Alarm ausgelöst. Zusätzlich können Nutzer mittels sozialen Netzwerks ihr Feedback einbringen und ihre Erfahrungen aus dem Verwenden des ARGUSSystems teilen. Diese personalisierten Vermerke werden Teil der mehrschichtigen Daten; somit kann sie der Routenberechnungsalgorithmus bei zukünftigen Routenerstellungen berücksichtigen.
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 5
Vorläufiger Machbarkeitsnachweis Die Nutzertests für einen vorläufigen Machbarkeitsnachweis sind in Paderborn (Deutschland) im September 2012 durchgeführt worden. Ein vorläufiger funktionsfähiger Prototyp mit Basisfunktionalitäten in einer BetaEntwicklungsstufe wurde von vier erfahrenen Anwendern mit unterschiedlichen Sehbehinderungen getestet, die an diesen Tests teilgenommen haben, um das Konzept technisch zu bewerten und um das Projekt mit den gewonnenen Ergebnissen zu unterstützen. Die Resultate dieses Machbarkeitsnachweises waren sehr vielversprechend. Alle Nutzer haben die an sie gestellten Navigationsaufgaben erfolgreich bewältigt und nur geringe Abweichungen von den Kontrollpunkten wurden gemessen. Nur fünf Minuten Training mit den Nutzern war ausreichend, um eine sichere Bedienung mit dem ARGUS-System zu erreichen. Ein demonstratives Video mit den Aufnahmen, die während der Nutzer-Tests zum Machbarkeitsnachweis gemacht wurden, wurde aufbereitet. Dieses Video ist auf dem Youtubeund Vimeo-Kanal des Projekts verfügbar. Schlüsselaussage: „Ich muss zugeben, dass ich vor dem Test sehr skeptisch war, dass dies funktionieren würde. Nach dem ersten Test mit dem Vibe war ich sehr positiv überrascht. Die Kopfhörer machten es mir möglich, immer noch Umgebungsgeräusche und die Richtung, aus der sie kamen, wahrzunehmen, und die Navigationstöne beeinflussten die Umgebungsgeräusche nicht störend. Der Navigation selbst konnte ich sehr einfach und so präzise folgen, dass ich zwei der Kegel, die den zu verfolgenden Parcours markierten, umgestoßen habe. Das GPS-Signal, das über die stereofonen Töne kommuniziert wurde, war stabil und hielt mich geradewegs auf der geplanten Route.“
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3D-Ton-Navigation für Blinde Das Hotel AURA, das sich in einem kleinen Dorf in der Nähe von Paderborn befindet, ist ein bekannter Ort für Urlaube, Tagungen und Weiterbildungen sowie auch ein Rehabilitationszentrum für Mitglieder des Deutschen Blinden- u. Sehbehindertenverbandes (DBSV). Siemens wird regelmäßig von den Mitgliedern des DBSV, zu denen eine enge Verbindung besteht, kontaktiert, um Exkursionen und Workshops zu organisieren und die Mitglieder auf den letzten Stand der allerneuesten Technologien für Blinde zu bringen und sie in Tests und praktische Demonstrationen zu integrieren. Dieses Jahr wurde Siemens gebeten, die aktuellen Projektergebnisse zu zeigen.
Am 30. Oktober besuchte eine Gruppe von 28 sehbehinderten und blinden Personen zusammen mit ihren Begleitern die Einrichtungen von Siemens, um endlich den ARGUS-Prototypen in die Hände – oder genauer gesagt auf ihre Ohren – zu bekommen. Siemens beschloss, die Anzahl der Personen für die praktische Demonstration auf neun zu beschränken. Nach einer kurzen Einführung wurde die Gruppe aufgeteilt; neun Personen erfuhren einen intensiven Einführungskurs in ARGUS, um die weltweit innovativste Navigationslösung kennenzulernen. Die Teilnehmer repräsentierten die Hauptzielgruppe des Projekts. (Zwei Sehbehinderte, vier seit Kindheit Blinde oder zumindest seit vielen Jahren und zwei Personen verloren ihre Sehkraft innerhalb der letzten Jahre.) Die Tests haben unterstrichen, dass die Idee gut akzeptiert wird und der aktuelle Stand der Implementierung planmäßig erfolgt und auf dem richtigen Weg ist, die Bedürfnisse der Nutzer zu befriedigen. Der Großteil der Teilnehmer erklärte, an einem
Kauf der ARGUS-Lösung interessiert zu sein. Zwei Teilnehmer waren sogar so überzeugt, dass sie das System so kaufen wollten, wie es gerade ist, da sie der Meinung waren, dass es serienreif sei! Ein beeindruckendes Ergebnis ist, dass ARGUS auch für Personen mit Blindenhund interessant ist. Sie erläuterten, dass das System ihnen erlauben würde, andere Wege zum gewünschten Ziel zu nehmen, anstatt rein auf die eintrainierte Route des Blindenhundes angewiesen zu sein. Das bedeutet nicht, dass die ARGUS-Lösung einen Blindenhund ersetzen kann; er erkennt Hindernisse und führt die Blinden um Baustellen, während das ARGUS-System die Navigation übernehmen würde. Außerdem merkten die Teilnehmer an, dass sie ARGUS auch gerne benutzen würden, wenn sie mit einer Begleitperson gehen. Sogar auf bekannten Routen würde das System das Leben leichter machen, da es eine komfortable Art ist, die korrekte Richtung einzuschlagen, ohne Distanzen abzuschätzen oder Kreuzungen zählen zu müssen, was anstrengend ist – vor allem nach einem langen Arbeitstag. Das System reduziert maßgeblich das erforderliche Mobilitätstraining von Personen mit Sehbehinderungen, da sie unbekannte Routen alleine gehen können – auch das erste Mal. Eine Teilnehmerin erklärte, dass sie nie alleine ohne ihren Ehemann das Haus verließ. Nachdem ihr Ehemann vor einem Jahr gestorben ist, war sie vollkommen von Freunden und Verwandten abhängig und blieb die meiste Zeit des Jahres zu Hause. ARGUS wäre die perfekte Lösung, um ihre Unabhängigkeit wiederzugewinnen. Und als ob das nicht schon genug gewesen wäre – zum Schluss haben einige Teilnehmer die Rolle der „technischen Entwickler“ übernommen und vorgeschlagen, wie man den Prototypen durch das Hinzufügen von Bestandteilen wie einer Ultraschall-Hinderniserkennung verbessern könnte. Mehr aufregende Eigenschaften von ARGUS werden in den folgenden Newslettern bekannt gegeben; darum bleiben Sie dran – wir halten Sie auf dem Laufenden!
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 7
Öffentlichkeitsarbeit Teilnahme an Veranstaltungen AGIT 2012: Angewandte Geoinformatik, Januar 2012, Salzburg (A) AT2012: „Assistive Technology“-Konferenz, Februar 2012, Innsbruck (A) Galileo Masters Regional Kick-off – Gipuzkoa, Juni 2012, San Sebastián (E) OGD AT-DE-CH-LI Konferenz 2012: Oktober 2012, Wien (A) A-Tag: Oktober 2012, Wien (A) ESNC 2012 Auszeichnungen, Oktober 2012, München (D) European Space Solutions, Dezember 2012 London (UK) NAVITEC: Dezember 2012, Noordwijk (NL)
Organisation von Veranstaltungen ARGUS-Workshop für Nutzeranforderungen: April 2012, Portsmouth (UK) ARGUS-Workshop von CEIT: Österreich ARGUS-Workshop von SAG: Paderborn (D).
Publikationen „Assisting Personal Guidance System for People with Visual Impairment“, Konferenzbeitrag für ISOCARP, August 2012
Medien Artikel in Zeitungen und auf Nachrichtenseiten. Fernsehausstrahlung: Telediversia. Radioausstrahlung: BBC (in-Touch).
Online-
Internet Besuchen Sie die Projekt-Webseite für laufende Aktualisierungen und Neuigkeiten: www.projectargus.eu ARGUS-Profile in sozialen Netzwerken: facebook.com/ProjectArgus twitter.com/projectargus linkedin.com/groups/Project-Argus-4467131 vimeo.com/argusfp7 youtube.com/user/ArgusFP7
Preise Das ARGUS-Team nahm im November 2012 an der Preisverleihung anlässlich der „Galileo Masters 2012“ (European Satellite Navigation Competition) teil, wo das Konzept hinter dem ARGUS-System einen Spezialpreis der GSA für die Idee, die von Rafael Olmedo Soler, einem wichtigen Mitglied des ARGUS-Projekts, präsentiert wurde, erhielt. Die Idee wurde unter dem Kodenamen „3DSound“ eingereicht und sie wird als Möglichkeit zur Verwertung des ARGUS-Systems in Zusammenarbeit mit dem von Herrn Olmedo Soler neu gegründeten Unternehmen Geko Navsat weiterentwickelt.
ARGUS Projekt-Newsletter 2 (Dezember 2012) Seite 8
Nächste Schritte im Projekt
Konsortium
Hauptaufgaben In den nächsten Monaten wird sich das ARGUSTeam auf die Entwicklung und Integration eines ARGUS-Systemprototypen mit vollem Funktionsumfang konzentrieren. In dieser Phase werden die Nutzeranforderungen und die gewonnen Erfahrungen aus den unterschiedlichen Workshops – wie dem vorläufigen Machbarkeitsnachweis – die wichtigsten treibenden Kräfte sein. Zusätzlich werden die finalen ARGUS-Nutzertests im Detail geplant. Die Tests werden Ende des Jahres 2013 stattfinden und die Beteiligung von fast hundert Personen mit unterschiedlichen Sehbehinderungen ist vorgesehen. Das ARGUSTeam arbeitet Hand in Hand mit den unterstützenden Nutzerorganisationen, um diese Tests zum Erfolg zu bringen.
Teilnahme an Veranstaltungen ENC 2013: 23. – 25. April 2013, Wien (A) SightCity: 24. – 26. April 2013, Frankfurt (D)
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