基于VR一體機開發的老年人出行導航系統

摘要：隨著中國人口結構老齡化加速，老年人出行需求日益增長?，F有的針對老年人出行的導航系統，大多根植于手機平臺，存在文字偏小、指引標識不夠直觀、UI界面設計復雜等問題，在使用過程中對老年人的視力與學習能力要求較高。文章基于VR一體機，使用AR導航與Unity XR引擎，設計并實現了Leon助老導航系統，為老年人提供直觀的導航標識與簡潔的大字體選擇，降低了使用時老年用戶的視覺疲勞與理解難度。通過用戶測試獲取的實際數據表明，本系統能夠滿足老年用戶的實際需求。

關鍵詞：虛擬現實；老年人；AR導航；Unity XR

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.03.019

中圖分類號：TP 311.56" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）03-00-03

Travel Navigation System for the Elderly Based on VR all-in-one Machine

LIANG Yuan1" "LIANG Yemin2

（1. Shanghai University of Political Science and Law， Shanghai 200023， China;

2. Shanghai Municipal Public Security Bureau， Shanghai 200023， China）

Abstract： With the accelerated aging of China's population structure， the travel demand of the elderly is increasing. Most of the existing navigation systems for the elderly are rooted in the mobile platform. There are problems such as small text， not intuitive guidance signs， and complex UI interface design. In the process of use， the elderly's vision and learning ability are highly required. Based on VR all-in-one machine， using AR navigation and Unity XR engine， this paper designs and implements the Leon navigation system for the elderly， which provides intuitive navigation signs and simple and huge font selection for the elderly， reducing the visual fatigue and understanding difficulty of the elderly users when using. Finally， the actual data obtained through user testing shows that the system can meet the actual needs of elderly users.

Key words： virtual reality; aged; AR navigation; Unity XR

為了更好地滿足日益增長的老齡年人口群體的出行需求，研發出更完善的輔助系統迫在眉睫。但是現有的針對老年人出行的導航系統，大多根植于手機平臺，存在文字偏小、指引標識不夠直觀、UI界面設計復雜等問題，在使用過程中對老年人的視力與學習能力要求較高，尚不足夠貼切地滿足老年人日常的使用需求。使得老年人出行時導航系統使用率低，迷路現象顯著多于其他年齡段用戶。

迄今為止，以智能手機為平臺呈現的助老導航系統占據了國內外市場主流，在適老化改造方面，分為兩個趨勢。其中第一類軟件針對老年群體量身定制，如“百度地圖關懷版”；另一類是在現有成熟的全年齡導航系統框架上進行適老化改進。諸如“申城出行”推出了“大字模式”選擇，“高德地圖”則提供了“長輩版”模式和AR導航功能[1]?？傮w而言，在以智能手機為平臺形式呈現的助老導航系統中，選擇適老化改造的導航軟件與為老年群體量身定制的導航軟件相比雖然更為流行并更為成熟，但是適老化程度更低，各功能模塊并未針對老年用戶進行較好的整合，這使得老年人使用時遭遇的挑戰更大。

另一方面，以VR一體機為平臺的導航系統雖然擁有谷歌地圖、陽光天地等軟件，但是缺乏具有代表性的助老導航系統。以VR一體機為平臺的導航系統多數專注于提供AR導航功能，這使得指引標識不夠直觀問題得到有效解決，降低了老年人對抽象的指路標識的理解難度。但是由于設計目標群體為全年齡用戶，缺乏適老化改造措施，并不適合老年人使用[2]。

因此本文基于VR一體機，設計并實現了Leon助老導航系統，為老年人提供直觀的導航標識與簡潔的大字體選擇，從而降低使用時老年用戶的視覺疲勞與理解難度，助力老年人智慧出行、輕松出行[3]。

1" 系統架構設計

1.1 系統設計目標及原則

本文基于VR一體機平臺和Unity XR引擎，設計并實現了一個使用AR導航技術的Leon助老導航系統，主要目標群體為老年人，本系統希望通過整合各類適老化措施，如放大字體、簡化信息框架深度、簡潔UI界面、跌倒自動報警等[4]，降低老年人出行使用導航系統門檻，鼓勵老年人出行[5]。

1.2 系統架構設計

不同于基于智能手機平臺開發的助老導航系統，受限于手機屏幕大小，常犧牲扁平型的菜單結構以支持放大選項字體的適老化措施。

本系統發揮了VR一體機高達100°視場角的優勢，在保證了超大字體的前提下，通過大廣度小深度的菜單結構，即在同一層級界面鋪設更多的選項，減少到達最終導航結果所需的層級總數量[6]。因此減少了對老年用戶在使用導航時面臨的挑戰。

1.3 UI界面設計

在本系統中，使用Unity XR引擎作為開發工具，在實時現實場景內添加ＵＩ與交互。因此通過對認知的過渡平緩和現實相連接，大大降低了老年人對抽象的指路標志的學習成本和認知負荷。ＵＩ布局如圖２所示。

1.4 導航模塊的實現

本文中的導航功能依靠高德API控制臺實現。VR一體機系統大多為特制的Android系統，因此通過Unity XR引擎中Android插件，配置AndroidManifest.xml文件，使得VR一體機開啟定位功能后，本文的Leon助老導航系統在導航過程中保持后臺地理位置信息讀寫及網絡連接。通過在高德API控制臺預先認證的key（CD：05：5B：A7：***********：91：8B：02：EB：E9），使用Gradle集成SDK方式，標記用戶與目的地的經緯度值，并將獲取的數據存儲到數據庫中。根據用戶選擇的移動方式，計算出用戶向目的地位置坐標的移動路徑。再將道路信息轉化為標識，分段依次傳遞到路標模型，讓用戶可以按照道路標識指引，向目標地移動。部分代碼如下所示：

Routemake = new RouteMake（this）;

Routemake.setRouteMakeListener（this）;

startPoint= new UserPoint（aMapLocation.getLatitude（）.aMapLocation.getLongitude（））;

endPoint = new UserPoint（marker.getPosition（）.latitude， marker.getPosition（）.longitude）;

RouteMake.FromAndTo fromAndTo = new RouteMake.FromAndTo（startPoint， endPoint）;

RouteMake.WalkRouteQuery query = new RouteMake.WalkRouteQuery（fromAndTo， RouteMake.WALK_DEFAULT）;

routeMake.calculateWalkRouteAsyn（query）;

public void onWalkRouteSearched（WalkRouteResult walkRoute， int i） {

aMap.clear（）;

if （i == aMapException.CODE_AMAP_SUCCESS） {

if （walkRoute ！= 1 amp;amp; walkRoute.getPaths（） ！= 1） {

if （walkRoute.getPaths（）.size（） gt; 0） {

routeResult = walkRoute;

final WalkPath walkPath = walkRoute.getPaths（）.get（0）;

if （walkPath == 1） {

return;

}

WalkRouteOverlay overlay = new WalkRouteOverlay（

this， aMap， walkPath，

walkRoute.getStartPos（），

walkRoute.getTargetPos（））;

overlay.removeFromMap（）;

overlay.addToMap（）;

overlay.zoomToSpan（）;

}

}

}

}

1.5 跌倒自動報警功能的實現

本系統采取調用VR一體機自帶光學高度傳感器以及人體姿態檢測實現對用戶跌倒判斷。在每相鄰20幀求一次VR一體機下降速度spineV與設備地面高度H。當spineVgt;VT（臨界值）并Hlt;HT（臨界值），則認為檢測到了第一個跌倒特征。根據文獻[7]里面的結果，VT一般在1.21～2.05m/s，結合實驗測試結果，本系統選取1.85m/s作為下降速度的閾值，0.22m作為設備高度的閾值。一旦超過該閾值，則認為檢測到第一個跌倒特征[8]。同時人體姿態檢測傳感器反饋人體是否呈現仰臥或趴倒姿態，由此檢測到第二個跌倒特征。滿足以上兩個跌倒特征，本系統即直接報警，并向警方發送用戶實時定位信息[9]。

2" 使用反饋

筆者設計了一套信度較高的調查問卷作為輔助工具，結合焦點小組的形式，組織50名老年人現場體驗Leon導航系統，以收集反饋。調查結果證實，本系統較好地整合各類適老化措施，如放大字體、簡化信息框架深度、簡潔UI界面、跌倒自動報警等，從而降低了使用時老年用戶的視覺疲勞與理解難度，助力老年人輕松出行。但是出于對陌生科技的恐懼與安全的擔憂，許多老年人仍表明不會在未來出行時使用VR一體機。

3" 結束語

本文主要介紹了基于VR一體機的Leon助老導航系統。探索了VR一體機導航系統如何針對老年群體進行綜合性適老化改造。通過為老年人提供直觀的導航標識與簡潔的大字體選擇，降低了使用時老年用戶的視覺疲勞與理解難度。最終通過用戶測試獲取的實際數據表明，本系統能夠符合老年用戶的實際需求。

但是本文介紹的系統一方面受限于開發能力與資金，另一方面受限于如今VR一體機對于電量限制與對場地內信號的嚴格要求，當前系統只進行了短途步行的模擬，未來仍然需求大量的實驗數據以便進行改進，使其真正適用于老年人中遠途獨立出行?！?/p>

參考文獻

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[5] Moal-UlvoasG，TaylorVA. The spiritual benefit softravel for senior tourists [J].Journalof Consumer Behaviour，2014，13（6）：453-462.

[6] Moal-UlvoasG，TaylorVA. The spiritual benefit softravel for senior tourists [J].Journalof Consumer Behaviour，2014，13（6）：453-462.

[7] Kobayashi J，Abdulrazak L，Mokhtari M．Inclusive Society：Health and Wellbeing in the CommUnity，and Care at Home[M]．Springer Berlin Heidelberg，2013．

[8] 劉國帥，熊平．基于三個特征點的人體跌倒檢測[J]．科技視界，2015（21）：5-6．

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