O sistema de posicionamento global ou GPS é uma rede de satélites em órbita usada para localizar posições em qualquer lugar do espaço de volta à Terra. Esse tipo de tecnologia pode ser usado em várias áreas, como uso comercial, militar e serviços civis em todo o mundo. O GPS pode ser usado para os seguintes propósitos: sincronização perfeita, trilateração, posicionamento de satélites e erro de conexão. Este sistema pode ser usado universalmente por 24 horas. Antes de discutir o assistente de viagens baseado em GPS para cegos, deixe-nos saber sobre o conceito de Tecnologia GPS .
Sistema de Posicionamento Global
Introdução ao Sistema de Posicionamento Global (GPS)
O Sistema de Posicionamento Global consiste em três segmentos: segmento espacial (SS), segmento de controle (CS) e um segmento de usuário (EUA). Os segmentos de controle e espaço são desenvolvidos, operados e mantidos pela força aérea dos EUA, o segmento de usuários inclui usuários civis e militares e seus equipamentos GPS.
Sistema GPS
Segmento Espacial
Este segmento consiste em 24 satélites, dos quais 21 são veículos espaciais de navegação e 3 são sobressalentes ativos orbitando a uma altitude de 11.000 milhas náuticas. Esses satélites são previsíveis e estáveis devido à sua grande altitude. Este sistema consiste em seis planos orbitais que são inclinados a 55 graus e igualmente colocados a cerca de 60 graus no plano equatorial.
Segmento de Controle
Ele compreende uma estação de controle mestre, uma estação de controle de motor alternativo, seis estações de monitoramento e quatro antenas de solo. Essas estações de monitoramento estão posicionadas em todo o mundo, para medir o sinal de veículos espaciais que são incorporados a um modelo orbital de cada satélite. Antenas de terra dedicadas são usadas para transmitir sinais para satélites.
Segmento de usuário
Este sistema consiste em receptores que podem ser portáteis ou instalados em aeronaves, navios, submarinos, carros e caminhões. Os receptores GPS podem decodificar, detectar e processar os sinais dos satélites. Esses sinais podem ser alterados para posição, tempo e velocidade. Este segmento pode ser usado em diferentes aplicações, como posicionamento por satélite, transporte, militar, levantamento topográfico e rastreamento.
Trata-se de tecnologia GPS e como aplicação deste GPS aqui estamos dando um projeto para orientar pessoas cegas como sistema de navegação por voz.
Sistema de navegação por voz baseado em GPS (Global Positioning System) para cegos
O termo cegueira refere-se às pessoas que não têm visão ou às pessoas que têm menos visão. A maioria das pessoas cegas recebe apoio de cães-guia para caminhar. Estamos explicando sobre o GPS e o sistema de navegação por voz para cegos. Nesse caso, as pessoas cegas emitem os comandos e recebem a resposta por meio de sinais de áudio. O receptor GPS é usado para receber os valores de latitude e longitude continuamente. Com o avanço da tecnologia de uso de reconhecimento de voz, ficou mais fácil enviar comandos referentes a orientações para pessoas cegas. Como uma aplicação desta tecnologia GPS, os sistemas de alerta por voz baseados em GPS para pessoas cegas são explicados de forma prática nos parágrafos subsequentes.
Diagrama de blocos do sistema de navegação por voz para cegos
Componentes de hardware e software usados
Este sistema de navegação cega é construído com os principais componentes, como microcontrolador, receptor GPS, módulo de reconhecimento de voz, unidade de reprodução de voz, alto-falante, sensor ultrassônico e carregador . Vejamos em detalhes sobre todos esses componentes.
Microcontrolador
Este controlador é do Processador ARM LPC2148, que combina o microcontrolador com memória flash de alta velocidade de 32 a 512 KB. Possui memória de programa flash no chip e RAM estática no chip. Tem 10 bits Conversores A para D e suporte para transferência de velocidade total USB 2.0. Devido ao baixo custo, baixo consumo de energia e facilidade de manuseio, este microcontrolador é confiável para este projeto.
Receptor GPS
O Sistema de Posicionamento Global ou receptor GPS usado neste projeto é o GR87, que faz uso dos sinais de transmissão vindos de satélites GPS. Ele fornece uma localização tridimensional, como longitude, latitude e valores de altitude de todas as posições neste mundo em todas as condições climáticas. As principais características deste receptor são baixo consumo de energia, SRAM de 1 MB no chip, tempo de reaquisição de 0,1 seg e hardware de mitigação de múltiplos caminhos.
Módulo de Reconhecimento de Voz
Este módulo detecta a palavra falada pelo usuário por meio de um microfone. A análise de fala ocorrerá por esta unidade após o sinal de áudio de entrada ser obtido. Este sistema consiste em duas fases como uma fase de treinamento e a outra é uma fase de reconhecimento. Durante a fase de treinamento, o locutor deve dar sinais de voz para treinar o sistema e, em outra fase, o locutor deve dar comandos de voz que são combinados com os sinais armazenados enquanto são armazenados durante a fase de treinamento. Este projeto usa o IC HM2007 como um módulo de reconhecimento.
Unidade de reprodução de voz
É um IC AP89085 de alto desempenho fabricado com um processador CMOS com EPROM de 2 MB embutido. É um registro de som e respostas IC que pode armazenar a mensagem até 85seg. Este som gravado é retido mesmo depois que a fonte de alimentação é removida e este som reproduzido é de alta qualidade com o nível mínimo de ruído.
Sensor ultrasônico
Este sensor é usado para detectar os obstáculos no caminho para os cegos neste projeto. Este sensor transmite uma explosão ultrassônica e, correspondentemente, dá um pulso de saída com base no tempo necessário para que o eco da explosão retorne ao sensor ultrasônico . Desta forma, depende da largura do pulso de eco, a distância alvo é facilmente detectada e medida.
Unidade de alto-falante
O alto-falante é usado para orientar as pessoas com deficiência visual na navegação com base nos sinais ou no som gravado da unidade de reprodução de voz.
MAX 232
Para fornecer a comunicação entre o receptor GPS e o microcontrolador, MAX 232 é usado. Esta é uma unidade de interconexão de dados binários serial padrão entre o terminal de dados e a unidade de comunicação de dados. Os sinais de nível RS232 do receptor GPS são convertidos em sinais de nível TTL do microcontrolador por esta unidade.
Componentes de Software
Ferramentas de software como Embedded C, Keil IDE , e Uc-Flash são usados neste projeto para programar o microcontrolador.
Funcionamento do Sistema de Navegação por Voz
Todo o circuito é alimentado por uma fonte de alimentação CC regulada, conforme mostrado no diagrama de blocos. O receptor GPS utilizado neste projeto é capaz de receber sinais de 65 satélites GPS (Global Positioning System). Esses sinais recebidos são transferidos para informações precisas de posição e tempo que podem ser lidas da porta RS232 deste receptor. Esses dados de longitude, latitude, altitude e tempo são enviados para a unidade de microcontrolador por meio de MAX232 IC . Esses valores são processados continuamente no microcontrolador.
Funcionamento do Sistema de Navegação por Voz
O módulo de reconhecimento de voz reconhece as palavras faladas pelo usuário e, de forma correspondente, envia esses sinais para o microcontrolador. O microcontrolador compara os valores locais falados (longitude, latitude e altitude) com os sinais do receptor GPS. Após essa comparação, o microcontrolador aciona a unidade de reprodução de voz para fornecer navegação de voz ao usuário. Vozes predefinidas são armazenadas neste módulo como comandos de navegação para pessoas cegas. Podemos armazenar os valores de destino para cada voz de comando falado no microcontrolador para reconhecer os destinos. O sensor ultrassônico detecta o obstáculo no caminho para o destino, para que o microcontrolador o capte e alerte os deficientes visuais.
Trata-se do sistema de posicionamento global ou sistema de navegação por voz baseado em GPS para cegos. Espero que você tenha um melhor entendimento do GPS com esta aplicação prática. Além disso, qualquer ajuda para implementar este projeto ou qualquer outro projetos eletrônicos , principalmente para conectar o receptor GPS e seu processo de configuração você pode deixar seus comentários abaixo.
