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Ultrasonic Waves to Support Human Echolocation

HCII (2018) - Paper

Florian von Zabiensky; Michael Kreutzer; Diethelm Bienhaus

Technische Hochschule Mittelhessen, University of Applied Sciences, Giessen, Germany

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Illustration

Photo du prototype AHRUS avec réseau de transducteurs ultrasoniques.
Prototype AHRUS présenté dans l’article HCII.

Résumé

L’article présente AHRUS, un système utilisant les ultrasons paramétriques pour rendre les informations de l’environnement audibles aux personnes aveugles ou malvoyantes. L’autodémodulation conserve les propriétés directionnelles des ultrasons, permettant une perception directe par les oreilles. La contribution décrit le prototype et les premiers usages. Une première évaluation pratique a été menée avec quatre participants. Par rapport à l’écholocalisation Flash Sonar classique, l’approche présente des avantages pour les petites structures et les difficultés de réflexion sur les surfaces lisses.

Mots-clés

  • Écholocalisation humaine
  • Sonar à ultrasons audibles
  • Personnes aveugles
  • Audition spatiale
  • Détection d’obstacles

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Illustrations

  1. Schéma d’une source sonore se déplaçant en azimut et en élévation.
    Fig. 1 Vue d’ensemble de la représentation directionnelle.
  2. Détail de l’azimut avec déplacement latéral de la source sonore.
    Fig. 1 Détail gauche (azimut).
  3. Détail de l’élévation avec déplacement vertical de la source sonore.
    Fig. 1 Détail droit (élévation).
  4. Schéma du principe d’autodémodulation des ultrasons modulés dans l’air.
    Fig. 2 Principe de démodulation des ultrasons.
  5. Photo du prototype AHRUS avec boîtier et réseau de transducteurs.
    Fig. 3 Réalisation du prototype.
  6. Photo détaillée du réseau circulaire de transducteurs du prototype AHRUS.
    Fig. 3 Détail du réseau de transducteurs.
  7. Schéma-blocs avec DSP, configuration, Bluetooth et transducteur ultrasonique.
    Fig. 4 Vue d’ensemble de la conception d’AHRUS.
  8. Histogramme de la perception des distances, directions et limites chez quatre personnes.
    Fig. 5 Résultats de perception des distances, directions et limites.
  9. Histogramme du seuil de distance de détection d’une colonne et d’une voiture.
    Fig. 6 Seuil de distance pour la détection d’obstacles.
  10. Histogramme des écarts d’estimation de la largeur d’un obstacle.
    Fig. 7 Estimation de la largeur d’un obstacle.
  11. Comparaison de l’intensité sonore et de la directivité d’un claquement de langue et d’AHRUS.
    Fig. 8 Comparaison générale de la directivité.
  12. Détail de la propagation large d’un claquement de langue en Flash Sonar.
    Fig. 8 Détail gauche (Flash Sonar).
  13. Détail de la propagation focalisée du son dans le système AHRUS.
    Fig. 8 Détail droit (AHRUS).

BibTeX

@inproceedings{vonzabiensky2018ahrus,
  title = {Ultrasonic Waves to Support Human Echolocation},
  author = {von Zabiensky, Florian and Kreutzer, Michael and Bienhaus, Diethelm},
  booktitle = {HCII},
  year = {2018}
}

Informations complémentaires

Pour en savoir plus : Consulter le projet AHRUS