谌小猛
定向行走是指个体确定自己与环境的相互关系，进而安全有效地行走移动并接近目标的一种行为，它包括定向和行走两个部分，定向需要依赖心中的空间表征，确定个体在环境中的位置以及自己与环境的相互关系，从而确定环境中的行动方向，它是行走的前提；如果没有空间表征（也称为心理地图或认知地图）的话，个体就不能空间定向，在找寻目标的时候四处碰壁。盲人的定向行走，既涉及对环境空间布局的认识，也涉及实地行走导航。所以定向行走辅具一般包括两大类，一类是认知制图辅具，辅助盲人认识环境空间布局，如触觉地图、计算机虚拟技术等；另一类是行走导航辅具，辅助盲人实地行走，如盲人步行GPS导航仪，近距离障碍物侦测设备等。在熟悉或陌生的环境中行走，盲人先利用认知制图辅具认识整体区域环境，即建立心理地图，然后再利用行走导航设备在现实环境行走探路。当然也有盲人同时运用这两类辅具，情况因人因时因地而有所不同。在下文，笔者对这两大类辅具进行介绍，首先阐明辅具的基本原理，然后介绍辅具的组成成分，操作及使用，最后介绍辅具的试验研究结果。
一、认知制图辅具
有学者指出直接行走往往很难获得对某个环境的整体认识。盲人更是如此，单纯依靠盲杖独立探索，存在较多的不便，而借助相关的辅具，如触觉地图或计算机虚拟技术可以迅速辅助盲人建立心理地图，之后才能有效实施定向行走。
（一）触觉地图
触觉地图是指以特定符号和触觉线索为图示，供视障学生触摸而制作的地形图，如校园触觉平面图，某区域（地段）触觉地图、商场（家居）触觉平面图等，可以帮助视障群体深入地了解和熟悉目标物的环境状况。目前触觉地图制作技术有许多种，微塑纸（micriocapsule paper）技术是最为盛行的一种，因为该技术制作的触觉地图便于携带和保存，最为重要的是分辨识别度高，易于将地图图案转化为心中内部表征。笔者曾进行了触觉地图辅助盲人建立心理地图的博士论文研究，下面结合笔者博士论文介绍触觉地图的制作技术。
.jpg)
图1
触觉地图
铁丝网、广告筒、12舍和11舍（终点）。路线起点在图中箭头处，终点在三角形处。
制作完触觉地图后，还要帮助盲人理解该图。下面是具体过程。首先，研究者告知盲人被试目前地图指代的是他们即将要行走环境的空间布局；然后指出触觉地图上字母、符号的含义。之后盲人自己在触觉地图上探索，他们不仅探索行走的线路，而且还探索线路上的一些地标符号。研究结果发现绝大部分盲人能够利用触觉地图辅助自己建立心理地图，从而在陌生的环境中实施定向行走。
（二）计算机虚拟技术
虚拟技术是一门主要以计算机技术为主，综合利用三维图形技术、模拟技术、传感技术、显示技术，生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉以及嗅觉等感觉世界的综合技术，它的目标是形成沉浸度较高的虚拟环境。盲人由于视觉缺失，导致其只能用非视觉通道感知信息，而虚拟技术正是考虑了这一点，基于听觉和触觉科技手段让盲人以听和触摸的形式感知虚拟环境的空间信息，盲人可在该系统中自由地探索、导航行走，建立对应环境的心理地图，从而达到熟悉环境的目的。下面结合笔者博士论文研究介绍计算技术虚拟技术体系。
该计算机虚拟技术体系是对现实空间的模拟，在计算机上运行实现，使用C++语言编写，平台为Windows nt 系统，使用MFC框架，采用Text to speech技术，GDI+显示，系统交互界面包括视觉界面和听觉界面。视觉界面可呈现空间环境平面图、被试行走轨迹、行走路程和行走时间，供主试使用；听觉界面包括语言和空间声音两部分，是供盲人虚拟导航使用的，它是整个虚拟技术体系的核心。除了以上听觉线索，还有语言线索，如被试找寻到目标物，系统就可以自动说出目标物的名字，并且说出下一个目标物是什么。虚拟环境的探索是以游戏形式展开的，虚拟环境的布局模拟现实实验环境，被试需要在虚拟环境中控制游戏化身按顺序找到多个目标物。被试在寻找目标物的时候，主要通过控制键盘上的四个方向键来行进，同时利用一些快捷键探索目标物。
笔者曾将27名盲人分为三组，虚拟技术组、触觉地图组和实地行走组，每组9人，虚拟技术组被试通过虚拟环境的练习，然后用模型摆出虚拟环境的空间布局，之后过渡到实地陌生环境中进行空间定向任务测试；结果实验组盲人能够认识整个实验环境，且在现实环境中有效地实施了定向行走，而控制组被试没有建立起完整的心理地图，也没有完成定向行走任务。目前智利大学的Sanchez等人研发出了一款AudioMetro虚拟技术设备，该设备可以辅助盲人提前了解地铁线路及各个出入口，结果盲人利用它在地铁中自如地穿梭。总的来说，计算机虚拟技术能够辅助盲人认识环境，建立心理地图，发展前景较为广阔，但目前的研发工作处于试验阶段，还没有出现成熟的技术设备，或者说还没有商业化的推出。
二、行走导航辅具
（一）GPS移动导航设备
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，它于上世纪90年代出现，GPS定位系统结合硬件设备辅助用户可在全球范围内实施定位、导航。较早的盲人GPS移动导航设备是BrailleNote GPS和Trekker，这两种设备已经出现在商业市场上，这些设备提供的信息基础是文本内容，此信息通过电子盲文显示器或者合成语言供盲人识别，盲人再结合自身定向行走技能，走到目的地。然而这些设备仅适用于规则的道路和街区，对于复杂、布局错乱的路径及公共露天场地就不太适合了。于是Golledge,Loomis,Marston等人开发出了改进型的导航设备。
Golledge等人于1985年开始设计盲人GPS行走导航设备，并于之后的二十多年进行研发、使用和改进，到目前形成了比较成熟的设备，该设备叫做UCSB Personal Guidance System (PGS)，PGS最主要优势是利用精确的GPS信息辅助盲人在各种路况下行走导航，这种路况不仅包括宽阔的道路，而且还包括各种没有规则的小路或开阔的广场，另外，之前的GPS设备提供的文本或语言信息没有空间性，这些信息在任何时间和地点听起来一样，与真实的环境声音有较大区别，而PGS采用立体性空间声音显示器模仿个体对真实环境的声音感受，辅助盲人不断确定自己与环境物体的位置关系，从而完成定向行走。下面对PGS进行简单介绍。
图2
GPS辅助盲人行走导航
Loomis,Marston,Golledge等人对该设备进行了多次的试验使用，结果发现该设备达到了预期效果，能够辅助盲人在多种路径下有效地行走导航，如图2。虽然PGS具有诸多优势，但该设备仍然处于试验状态，并没有像BrailleNote GPS和Trekker那样得到大规模推广。
（二）近距离障碍物侦测设备
之前GPS导航设备主要辅助盲人从一个地点到达另外一个地点，但是完全独立的行走还需要关注近距离的任务，比如身体前方的障碍物，危险地点的警示等等。近距离障碍物侦测设备正是对GPS导航设备的一种辅助，它可以帮助盲人了解近身路况。
第一个电子行走设备出现于上世纪40年代，而第一个真正投入使用的近距离障碍物探测设备出现于20年以后，之后这些设备在上世纪70、80年代蔚为盛行。这些产品基于的原理类似，一般是传感器发出声音（超声波）或光（激光或红外线）能量束感知环境，之后，传感器对所感知到的信息进行加工处理，再将当前环境状况以听觉或触觉的形式反馈给用户。设备能够侦测到的范围依赖于传感器的数量、位置、对准方向以及能量束的高度、宽度和幅度。使用这些设备之前，盲人用户还需具备一定的定向行走技能，且需接受一定程度的训练。
下面介绍一个具有代表性的近距离障碍物侦测设备——超声波盲杖（Ultracane），它是由英国的
Sound Foresight Technology 公司于2002年发明，
该盲杖模仿蝙蝠和海豚发出超声波侦测目标物的功能而开发，蝙蝠发出超声波脉冲，脉冲传递到目标物，然后再反弹被蝙蝠接收，蝙蝠根据中间的时间差确定目标物的距离。超声波盲杖也是基于此原理，利用超声波探测前方物体，当盲杖侦测障碍物时，手会感到震颤，越靠近障碍物个体感到的震颤越强烈。该盲杖有两个距离侦测模式，短距离模式用来侦测前方
图3
超声波导盲杖辅助盲人行走导航
该盲杖获得了“明日世界健康创新奖”（Tomorrow's World Health Innovation）和“欧洲电子设计应用奖”（European Electronics Design Application
Awards）。该盲杖在2005年Penrod W等人的使用研究下表明具有较强的实用性。但是也有用户反映，在使用前需要进行一定程度的训练。另外，该研究没有将超声波导盲杖与其他盲杖对比，不知道它的比较优势。最后，超声波盲杖的价格较贵，目在欧美市场为635美元，如果进口到中国可能价格会更高。
以上这些辅具并不是说前后继承，相互取代，而是在不同的场合，盲人需要使用不同的辅具。这些辅具也可以混合使用，比如在去某个陌生地方前，盲人先可以触摸触觉地图，了解行走区域的大致环境和行动路线，然后再结合GPS导航设备和近距离障碍物侦测设备进行实地行走。以上辅具在国外较为盛行，在我国目前使用的较少，介绍及研究也较少，所以在有条件的情况下，我国可引入国外已经成型的定向行动辅具，尤其是计算机虚拟技术设备和GPS导航设备，或者国家进行投资、研发，开发出符合我国盲人定向行走的先进辅具，使得盲人能够利用行走辅具有效的出行，扩大行动范围，从而走出家门，融入社会。
（作者单位：华南师范大学特殊教育学院）
