关键词：导航提醒，蓝牙，Arduino、Android
摘要
我爸爸在开车时，有很多情况会用到导航软件，但是目前的导航软件来提醒司机的方法对于司机的安全有着极大的安全隐患。市面上的手机智能导航软件例如高德地图，百度地图等采用的智能导航提醒功能不外乎语言播报和直接在手机页面现实转弯的方向。这两种导航方式都会致使用户特定地去关注手机。而在开车时，去观看手机屏幕或者带上蓝牙耳机听语音播报都会降低用户对外界情况的反应能力，大大提高事故的发生率。本作将单片机、传感器技术、蓝牙技术及安卓开源软件的结合，研究基于利用触觉来告诉用户自己的路线的方法，减少用户的注意力在听觉和视觉上的分散，期待可以有效的降低交通事故的发生率，大大方便用户的出行。
本文首先探讨目前的一些手机导航软件以及GPS车载导航软件的一些导航方式及其优缺点。并对目前市面上所存在的一些智能导航方式做一些简单的介绍。
本装置在技术上主要分为三大板块：Android端的开源导航软件的更改，手套上单片机相应模块的开发，以及手机与单片机之间的通讯方式。安卓端的导航软件的开发与手机与单片机之间的通讯问题是本装置的核心，所以在第二章会主要介绍这两个部分。
这种装置在成熟以后可以普遍应用在各种人们必须的生活品上，并且在将来可以加入GPS定位技术等其他技术，使其可以大大方便人们的出行，变成真正意义的导航提醒装置！
一、对于目前现有导航方式的优缺点介绍
由于目前市面上存在的手机导航软件如：高德地图、百度地图、Google 地图等，他们的导航方式非常类似，主要采用语音播报和直接屏现这两种方式。所以本章主要对这两种导航方式做介绍和分析。
1.1直接屏现的导航方式的优缺点介绍
直接屏幕显示，顾名思义是软件直接在手机界面上现实出现在的路线和方向。直接屏幕显示分为两种，正图像现实和倒图像显示。正图像显示主要是针对初了轿车司机以外的人群，例如行人等。而倒像显示主要针对的是司机用户，利用前挡风玻璃的镜面成像的原理，可以在前挡风玻璃上形成正像，可以方便司机用户不低头看手机，而是看着挡风玻璃下方的正像，降低交通事故的发生。但是不管是看手机屏幕还是看挡风玻璃的左下角，都会一定程度上干扰司机的视线，引发交通事故。
1.2语音导航的优缺点介绍
由于屏显在实际使用过程中的种种限制，所以并不是很令人满意，所以在技术成熟以后，有些地图厂商使用了语音来进行导航。目前语音导航技术以及相对成熟，但是由于流量等数据的限制。目前的语音导航主要为离线导航，且后台的数据储存较大。并且还有语言等的限制，增加一种语言的话，数据量会大大增加。而且如果不带上耳机或者蓝牙耳机的话，一般会打扰到周围的人或者被其他声音所干扰，无法听清。若带上耳机，则同样会降低司机对于外界突发事件的反应能力，增加事故的发生。经调查，若驾驶时只带上一只蓝牙耳机，事故的发生率就会上升至少10%！
1.3由于导航软件而引发的事故
前一段时间，打车软件风行，有专家就提醒使用打车软件有危险。而大家殊不知在开车时使用导航软件的危害时相同的。我们假设过一个路口时，我们注意手机屏幕一下的时间加上我们的反应时间是3秒钟，当汽车以每小时40公里的速度前进时，3秒钟，汽车就可能开出33米！若以更大的速度前行，危险可想而知。
从驾驶安全方面考虑，很多的研究成果已经表明，无论采取何种方式使用电话，都会影响到驾驶安全。英国的一本医学期刊，曾经专门做过相关的研究，发现开车打电话造成事故的几率是正常开车的4倍。对2002年4月到2004年7月，因车祸入院治疗的456名司机，他们比较了发生事故时电话公司的记录，发现使用手机明显增加了发生车祸的几率，而且这种情况与性别、年龄和是否使用免提功能都没有关系。
而另一项研究则表明，开车打电话会严重影响人类大脑的活动，司机在开车打电话的时候，将无法掌握路况，甚至出现明明盯着前方的物体，却“看不到”的情况，“通俗的讲就是大脑空白。”这项研究还发现，在开车打电话时，司机虽然会明显放慢车速，采取刹车的反应也变慢了，而同时，改变车速的频率却增加了。开车打电话会明显使大脑变迟钝，这种对大脑的影响，无论是手持电话还是用蓝牙耳机都是一样。
1.4前期理想的提醒方法
我们一共有三种感觉方法，触觉，听觉和视觉。当我们在开车时，视觉和听觉是很重要的。所以我在研究这个项目之前，我想能不能从开车时我们很少用到的触觉来进行提醒。然后就是这种装置应该装在什么上面。目前可穿戴设备很火，但是很多的设备都不是我们的必需品，例如手表，眼镜等。既然是要给我们带来便利性，我们就不可以在人们不需要的物品上来进行开发，而是要在我们的生活中的必需品上来进行开发。所以我想到了鞋子，手套！交通法规规定，司机在开车时必须要带上手套，所以最后我确定了要在手套上来进行原形的开发。由此想到了我们的震动式导航手套。
三、本装置的利用价值
本装置由于是一种触感导航的方法。在我们的第一个原型手套上进行实验和开发，在未来我们的装置主要定位于盲人和出租车司机。
对于出租车司机而言，交通法规明令要求司机在开车时带上手套，增大方向盘的操控性。所以对于出租车司机而言，手套是他们的必需品。我们在手套上做开发，可以有效地减少司机为了导航软件而分散的注意力，期望降低这种情况下的事故发送率。在将来也可以针对司机开发出导航鞋等装备。
而对于盲人而言，现在盲人的出行工具大多使用盲杖。这种手杖存在着很大的缺陷，就是无法确定方向。这种手杖可以让盲人们知晓他们周围是否存在障碍物和地形，但是真正的行走方向需要盲人们利用自己的感觉来进行判断。如果我们在盲杖上加入我们的震动导航模块，在盲人出门前，预先由家人在智能终端上设定好需要行走的路线，就可以大大方便盲人对于路线方向的判断。如果再加上gps定位功能，就可以让家人知晓盲人的具体位置，不至于走失。而传统的语音导航，则会让盲人的主要感觉听觉分散，增大危险。
三、本装置的结构组成和特点介绍
本装置主要由android端的软件和arduino单片机来配合完成。由于目前大部分智能手机的蓝牙4.0已经支持双模蓝牙，所以我们在左右手的手套上分别装置来一个蓝牙模块，并通过mac地址来识别左右手，分开运行。并将数据传送到手套上的震动模块，使其震动。
3.1 Android端地图的修改
由于目前市面上的手机导航地图主要为百度地图，高德地图和Google地图。由于申请百度地图和google地图的开发需要很长一段时间，所以我们所修改的为高德地图。目前高德地图已经为所有的用户开源了所有的代码，所以大大方便了我们的修改。
我们提取了高德地图开源软件中导航SDK中的语音播报部分。我们对其进行改动。在权限部分，我们调动了手机的蓝牙模块，使软件可以通过蓝牙端口来发送和接受数据。在代码中，我们发现原先在左转、右转时，会触发软件中的另外一个程序，并且根据相应的情况来向外发出不同的语言指令。我们在这里，把触发语音指令的部分中添加一个向蓝牙端口发送数据的这一个事件，例如在左转时，语音播报“左转”并向蓝牙端口发送一个“a”字符。并且通过蓝牙的mac地址来区别是左手手套还是右手手套，达到准确发送。
3.2 单片机端的程序设计
在本装置中，我们的开发平台为Arduino单片机。Arduino，是一个基于开放原始码的软硬件平台。
Arduino包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接和Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。
Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，收录进微控制器。
我们在arduino上分开运用了两个hc-05蓝牙模块和两个手机上的震动模块。我们在蓝牙模块收到指定的数据后，会对单片机做出反应，指示震动模块震动。
四、本装置的后期展望
前期，由于时间等因素，我们的装置所含有的功能有限，并不能实现真正的智能，但是我们能够大大方便人们出行的方式，由于我国的交通法规规定，司机在驾驶时必须要带上手套，所以本装置就着手套这一必须品进行开发。我们希望在后续的研究中，我们可以针对特点的人群开发出基于不同物品的震动提醒装置。我们希望把本产品定位于一些特定人群，例如出租车司机，盲人等。我们希望把这样的一种震动提醒的方式装在人们出行的必需品上，例如鞋子、手套、盲杖等，这样就不需要在出门前带上一些不需要带的物品来，提升我们装置的便利性。我们装置的了可拓展性是非常强的！
在后续开发实验中，我们希望加入更多有意义的，有实用价值的技术，例如装置本身的gps定位，温度传感器等。
我们认为一切好的开发创新，并不是追求什么高端，而是可以真正服务到我们的使用者，便利我们的使用者。
由于国内并没有人在这种更改提醒方式的方面涉足，所以我们所拥有的资料并不是很多。我们尚属于首创。希望在将来可以凭借我们的装置，为人们带来便利的生活和安全的生活！
对于现有导航方式以及新型震动导航提醒的调查问卷
欢迎参加本次答题
1、您平时主要使用哪些导航软件 (单选题 *必答)
○ 车载GPS
○ 手机导航软件（例如高德、百度等）
○ 其他
2、您平时使用导航软件的频率 (单选题 *必答)
○ 每天一次
○ 二到三天一次
○ 一周一次
○ 一个月一次
○ 其他
3、您使用导航软件时，如何来关注您的路线 (单选题 *必答)
○ 看手机屏幕
○ 直接使用语音导航
○ 使用蓝牙耳机
4、您觉得现有提醒方式会对您的驾车产生安全隐患 (单选题 *必答)
○ 有很大影响
○ 有影响
○ 影响微乎其微
5、您对于震动导航这种触觉导航有没有排斥 (单选题 *必答)
○ 有
○ 无
6、您认为对于“震动导航手套”这种产品，若价格合适，您有没有购买意向 (单选题 *必答)
○ 有
○ 无
7、您希望这种产品的价格 (单选题 *必答)
○ 200以下
○ 200-500
○ 500-700
○ 700以上
8、您希望这种产品除了导航功能，还能增加的功能是 (多选题 *必答)
□ 与汽车的一些提醒功能相结合（例如倒车雷达，车道偏移预警等）
□ 手机的跟踪定位
□ 与智能家居等的结合
□ 其他_______________________
9、您希望这种震动提醒还可以在哪些物品上开发 (多选题 *必答)
□ 眼镜
□ 鞋子
□ 方向盘
□ 自行车
□ 盲杖
□ 其他______________
调查问卷数据统计
我们一共取得100份有效数据！
其中有66%的人在使用导航软件的时候会采用语音提醒的方式。
在这100人中，有21人认为会对驾车安全产生很大影响，有42人认为会产生影响，仅有37认为影响是微乎其微的！
在这100人中，仅有16人对于震动提醒方式是排斥的。