王俊馳 王祖印 黃一凡 張魯寧

摘 要：針對(duì)盲人乘坐公交車的問(wèn)題，本文提出基于LORA技術(shù)的盲人公交輔助系統(tǒng)，考慮盲人從盲道過(guò)街到達(dá)站臺(tái)，在站臺(tái)選擇車輛兩個(gè)過(guò)程，語(yǔ)音提示貫穿全過(guò)程，利用LORA技術(shù)連接各個(gè)輔助子系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：盲人；LORA技術(shù)；系統(tǒng)協(xié)作

Transit assist system for the blind based on LORA technology

WANG Junchi， WANGZuyin， HUANG Yifan， ZHANG Luning

（Peoples Public Security University of China， Beijing 100038，China）

Abstract： To make bus service accessible to blind people， this article proposes a transit assist system for blind people based on LORA technology. There are two steps involving blind people crossing the street from the blind track to the bus stop first and then selecting buses at the bus stop. Voice prompts cover the whole process. LORA technology is used to connect various auxiliary subsystems.

Keywords： Blind people； LORA technology； system collaboration

1研究背景、現(xiàn)存問(wèn)題及意義

幫助殘疾人融入社會(huì)是一種趨勢(shì)，也是構(gòu)建和諧社會(huì)的必要，無(wú)障礙設(shè)施是殘疾人低成本融入社會(huì)的重要條件，公交出行也應(yīng)該為盲人提供便利的條件，但現(xiàn)今盲人公交仍存在許多困境：

（1）盲人難以準(zhǔn)確地選擇自己所需要乘坐的車次。

（2）盲人難以獲知自己所需要的公交車是否到達(dá)，駕駛?cè)艘矡o(wú)法知道是否有盲人需要乘坐他的車次，無(wú)法提前做出回應(yīng)幫助盲人上車。

（3）許多公交站臺(tái)設(shè)置在機(jī)動(dòng)車道邊，然而在盲道和站臺(tái)間，常常有非機(jī)動(dòng)車道供自行車、電瓶車使用，對(duì)于只能靠聽(tīng)覺(jué)辨識(shí)的盲人來(lái)說(shuō)，這是非常危險(xiǎn)的。

針對(duì)輔助盲人出行的課題，國(guó)內(nèi)外都做了一些研究，在盲人公交出行方面，一些國(guó)家如美國(guó)、日本，專門(mén)開(kāi)發(fā)了盲人用的GPS定位系統(tǒng)，語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音輸出，成本也較高；值得注意的是2009年瑞士的城市測(cè)試盲人乘客RFID個(gè)人助理Milestone，盲人利用手持終端來(lái)獲取站臺(tái)的語(yǔ)音信息與公交車信息，但是這個(gè)系統(tǒng)成本較高，每臺(tái)終端高達(dá)500歐元[1]；2019年，舟山市定海區(qū)在公交站牌處設(shè)置語(yǔ)音播報(bào)功能，但仍有很多盲人市民表示找不到站牌，或由于語(yǔ)音播報(bào)不準(zhǔn)確導(dǎo)致坐錯(cuò)車[2]。

本文將車站、公交車、盲道和信號(hào)燈連接成為一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)LORA技術(shù)將信息在各子系統(tǒng)之間傳輸從而達(dá)到系統(tǒng)協(xié)作的目的。利用發(fā)放給盲人的射頻識(shí)別卡確定盲人所在位置，找到盲人鍵盤(pán)，便于輸入；利用車站的盲人鍵盤(pán)，方便盲人更加準(zhǔn)確地選擇自己所需的車輛編號(hào)；通過(guò)車站與公交車的連接將盲人所在站點(diǎn)的信息發(fā)送給公交車，方便駕駛?cè)颂崆白龊脺?zhǔn)備為盲人上車提供幫助；在RFID讀取器的幫助下，將盲道處盲人檢測(cè)信息與信號(hào)燈MCU共享，在盲人過(guò)街時(shí)顯示紅燈，為盲人過(guò)街提供安全保障。

2工作原理

2.1 LORA技術(shù)

LORA是一種專用于無(wú)線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離、低功耗以及低成本等優(yōu)勢(shì)。傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)適用于公交車與公交站牌之間的信息傳輸；低功耗的特點(diǎn)延長(zhǎng)了電池使用壽命，保證公共設(shè)施的使用質(zhì)量；免牌照頻段、基礎(chǔ)設(shè)施及節(jié)點(diǎn)低成本都使LORA的使用成本大幅降低。

2.2系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1（a）中信號(hào)燈系統(tǒng)中的RFID讀取器識(shí)別到盲人標(biāo)簽卡，紅綠燈用于控制非機(jī)動(dòng)車道處來(lái)往車輛，通過(guò)站臺(tái)裝置和車載裝置的LORA模塊的連接實(shí)現(xiàn)信息交互。

圖2所示矩陣鍵盤(pán)上附有盲人按鍵，供盲人輸入所需乘坐車輛的編號(hào)。

2.3工作流程

（1）信號(hào)燈系統(tǒng)上集成的RFID讀取器識(shí)別到盲人識(shí)別卡后，信號(hào)燈顯示改變，語(yǔ)音提示盲人通過(guò)非機(jī)動(dòng)車道，同時(shí)向車站端MCU LORA模塊發(fā)送信號(hào)，喚醒車站MCU。

（2）盲人通過(guò)非機(jī)動(dòng)車道后，車站MCU的RFID讀取器檢測(cè)到近距離內(nèi)有識(shí)別卡時(shí)，語(yǔ)音提示盲人停止前進(jìn)，在鍵盤(pán)上輸入車輛編號(hào)，按下矩陣鍵盤(pán)按鈕的同時(shí)得到語(yǔ)音反饋，通過(guò)車站端MCU的LORA無(wú)線模塊，向車載端MCU發(fā)送信號(hào)。

（3）車載端MCU得到信息，向駕駛?cè)颂峁┰谡军c(diǎn)A有盲人乘車的語(yǔ)音提示，同時(shí)車載端代表車站A的LED燈亮起，提示駕駛?cè)嗽贏站有盲人上車，請(qǐng)給予相應(yīng)幫助。

（4）車站MCU LORA無(wú)線模塊接受信息，語(yǔ)音向盲人反饋車輛信息。

2.4各系統(tǒng)工作原理

2.4.1信號(hào)燈系統(tǒng)

信號(hào)燈系統(tǒng)上集成的RFID讀取器識(shí)別到盲人識(shí)別卡后，信號(hào)燈由綠燈變?yōu)辄S燈，3s后變?yōu)榧t燈并持續(xù)15s，同時(shí)通過(guò)LORA模塊向車站MCU發(fā)送信號(hào)，喚醒車站MCU。

2.4.2車站端MCU系統(tǒng)

盲人通過(guò)非機(jī)動(dòng)車道后，徑直接近安裝于車站端的RFID讀取器，近距離內(nèi)感應(yīng)到盲人時(shí)，語(yǔ)音提示停止前進(jìn)并通過(guò)鍵盤(pán)輸入車輛編號(hào)，同時(shí)語(yǔ)音模塊給予輸入號(hào)碼的語(yǔ)音反饋，通過(guò)LORA模塊向車載端MCU發(fā)送輸入的車輛編號(hào)。車載端MCU收到信息后，向車站MCU發(fā)送車輛確認(rèn)信息，語(yǔ)音向盲人反饋車輛信息。

2.4.3車載端MCU系統(tǒng)

通過(guò)LORA模塊識(shí)別并接收盲人所乘車輛編號(hào)，車載端MCU語(yǔ)音提示駕駛?cè)藢⒃贏站會(huì)有盲人乘坐車輛，同時(shí)車載端MCU控制代表A站LED燈亮起，再次向車站MCU發(fā)送車輛確認(rèn)信息。

3技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1設(shè)備選型

3.1.1 LORA設(shè)備

采用AS32 LORA射頻芯片，AS32 LORA射頻芯片是一款433MHz，100mW，具有高穩(wěn)定性，工業(yè)級(jí)的無(wú)線數(shù)傳模塊，采用SX1278設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，TTL電平輸出，大大提高了模塊的抗干擾性和穩(wěn)定性。

3.1.2 STM32F103C8T6單片機(jī)

選用了ST 公司超低功耗處理器STM32F103C8T6單片機(jī)，其核心芯片采用ST意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的超低功耗的MCU，該系列利用一流的外設(shè)和低功耗、低壓操作實(shí)現(xiàn)了高性能，利用簡(jiǎn)單的架構(gòu)和簡(jiǎn)便易用的工具實(shí)現(xiàn)了高集成度。

3.1.3 其他

矩陣鍵盤(pán)，LED，語(yǔ)音芯片，RFID讀取器等其他硬件設(shè)施。

3.2信號(hào)燈時(shí)間控制

盲人要穿過(guò)非機(jī)動(dòng)車道，我們采用了標(biāo)畫(huà)交通標(biāo)線的方式，在非機(jī)動(dòng)車道上標(biāo)畫(huà)供盲人穿過(guò)非機(jī)動(dòng)車道到達(dá)公交站臺(tái)的人行橫道線和停車線。

為了盲人有足夠的時(shí)間通過(guò)，紅燈時(shí)間定為15s（步行間隔時(shí)間不應(yīng)小于15s），黃燈為3s。

3.3實(shí)驗(yàn)?zāi)M

模擬裝置如圖8所示，左為車載端MCU（接收端），右為車站端MCU（發(fā)射端），每一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)車站MCU的車輛編號(hào)輸入按鈕，每一個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)車載端MCU代表站點(diǎn)的LED燈，并且不同按鈕之間不會(huì)相互影響，即分別按下②④按鈕，②④LED燈點(diǎn)亮。如圖9所示，當(dāng)按下④按鍵時(shí)，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)④LED燈，此過(guò)程表示盲人在A站輸入車輛編號(hào)xxx，xxx號(hào)公交車上代表A站的LED燈被點(diǎn)亮，告知公交車駕駛?cè)薃站處有盲人乘車，請(qǐng)給予相應(yīng)乘車幫助，確定車輛后語(yǔ)音提示盲人“已確定XX路公交車”。

4結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)信號(hào)燈中LORA模塊、RFID讀取器與車站端LORA模塊的信息傳輸完善盲人過(guò)街過(guò)程，以保證盲人安全過(guò)街，通過(guò)語(yǔ)音提示模塊、車站端MCU系統(tǒng)和車載端MCU系統(tǒng)中各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)應(yīng)用完善盲人選擇公交、確認(rèn)車號(hào)、乘坐公交的過(guò)程。LORA技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，遠(yuǎn)距離傳輸、低頻、低功耗等特點(diǎn)大大降低了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂门c維護(hù)成本，LORA技術(shù)儼然已成為建立智慧城市重要的一環(huán)，下一步需對(duì)相關(guān)參數(shù)確立以及應(yīng)用條件進(jìn)行研究與模擬，融入物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，以期盡早推向?qū)嵺`與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀琳編譯. 瑞士城市測(cè)試盲人乘客 RFID個(gè)人助理[EB/ OL]. http：//success.rfidworld.com.cn/2008_6/20086261056235378. html，2008-06-26.

[2] 聞忠旗.舟山本島盲道建設(shè)使用情況調(diào)查與思考[J].管理觀察，2020（5）：93-94.