基于LORA技術的盲人公交輔助系統

王俊馳 王祖印 黃一凡 張魯寧

摘 要：針對盲人乘坐公交車的問題，本文提出基于LORA技術的盲人公交輔助系統，考慮盲人從盲道過街到達站臺，在站臺選擇車輛兩個過程，語音提示貫穿全過程，利用LORA技術連接各個輔助子系統。

關鍵詞：盲人；LORA技術；系統協作

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、現存問題及意義

幫助殘疾人融入社會是一種趨勢，也是構建和諧社會的必要，無障礙設施是殘疾人低成本融入社會的重要條件，公交出行也應該為盲人提供便利的條件，但現今盲人公交仍存在許多困境：

（1）盲人難以準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，駕駛人也無法知道是否有盲人需要乘坐他的車次，無法提前做出回應幫助盲人上車。

（3）許多公交站臺設置在機動車道邊，然而在盲道和站臺間，常常有非機動車道供自行車、電瓶車使用，對于只能靠聽覺辨識的盲人來說，這是非常危險的。

針對輔助盲人出行的課題，國內外都做了一些研究，在盲人公交出行方面，一些國家如美國、日本，專門開發了盲人用的GPS定位系統，語音識別語音輸出，成本也較高；值得注意的是2009年瑞士的城市測試盲人乘客RFID個人助理Milestone，盲人利用手持終端來獲取站臺的語音信息與公交車信息，但是這個系統成本較高，每臺終端高達500歐元[1]；2019年，舟山市定海區在公交站牌處設置語音播報功能，但仍有很多盲人市民表示找不到站牌，或由于語音播報不準確導致坐錯車[2]。

本文將車站、公交車、盲道和信號燈連接成為一個系統，通過LORA技術將信息在各子系統之間傳輸從而達到系統協作的目的。利用發放給盲人的射頻識別卡確定盲人所在位置，找到盲人鍵盤，便于輸入；利用車站的盲人鍵盤，方便盲人更加準確地選擇自己所需的車輛編號；通過車站與公交車的連接將盲人所在站點的信息發送給公交車，方便駕駛人提前做好準備為盲人上車提供幫助；在RFID讀取器的幫助下，將盲道處盲人檢測信息與信號燈MCU共享，在盲人過街時顯示紅燈，為盲人過街提供安全保障。

2工作原理

2.1 LORA技術

LORA是一種專用于無線電調制解調的技術，具有遠距離、低功耗以及低成本等優勢。傳輸距離遠的特點適用于公交車與公交站牌之間的信息傳輸；低功耗的特點延長了電池使用壽命，保證公共設施的使用質量；免牌照頻段、基礎設施及節點低成本都使LORA的使用成本大幅降低。

2.2系統構成

系統構成如圖1所示。

圖1（a）中信號燈系統中的RFID讀取器識別到盲人標簽卡，紅綠燈用于控制非機動車道處來往車輛，通過站臺裝置和車載裝置的LORA模塊的連接實現信息交互。

圖2所示矩陣鍵盤上附有盲人按鍵，供盲人輸入所需乘坐車輛的編號。

2.3工作流程

（1）信號燈系統上集成的RFID讀取器識別到盲人識別卡后，信號燈顯示改變，語音提示盲人通過非機動車道，同時向車站端MCU LORA模塊發送信號，喚醒車站MCU。

（2）盲人通過非機動車道后，車站MCU的RFID讀取器檢測到近距離內有識別卡時，語音提示盲人停止前進，在鍵盤上輸入車輛編號，按下矩陣鍵盤按鈕的同時得到語音反饋，通過車站端MCU的LORA無線模塊，向車載端MCU發送信號。

（3）車載端MCU得到信息，向駕駛人提供在站點A有盲人乘車的語音提示，同時車載端代表車站A的LED燈亮起，提示駕駛人在A站有盲人上車，請給予相應幫助。

（4）車站MCU LORA無線模塊接受信息，語音向盲人反饋車輛信息。

2.4各系統工作原理

2.4.1信號燈系統

信號燈系統上集成的RFID讀取器識別到盲人識別卡后，信號燈由綠燈變為黃燈，3s后變為紅燈并持續15s，同時通過LORA模塊向車站MCU發送信號，喚醒車站MCU。

2.4.2車站端MCU系統

盲人通過非機動車道后，徑直接近安裝于車站端的RFID讀取器，近距離內感應到盲人時，語音提示停止前進并通過鍵盤輸入車輛編號，同時語音模塊給予輸入號碼的語音反饋，通過LORA模塊向車載端MCU發送輸入的車輛編號。車載端MCU收到信息后，向車站MCU發送車輛確認信息，語音向盲人反饋車輛信息。

2.4.3車載端MCU系統

通過LORA模塊識別并接收盲人所乘車輛編號，車載端MCU語音提示駕駛人將在A站會有盲人乘坐車輛，同時車載端MCU控制代表A站LED燈亮起，再次向車站MCU發送車輛確認信息。

3技術實現

3.1設備選型

3.1.1 LORA設備

采用AS32 LORA射頻芯片，AS32 LORA射頻芯片是一款433MHz，100mW，具有高穩定性，工業級的無線數傳模塊，采用SX1278設計開發，TTL電平輸出，大大提高了模塊的抗干擾性和穩定性。

3.1.2 STM32F103C8T6單片機

選用了ST 公司超低功耗處理器STM32F103C8T6單片機，其核心芯片采用ST意法半導體公司生產的超低功耗的MCU，該系列利用一流的外設和低功耗、低壓操作實現了高性能，利用簡單的架構和簡便易用的工具實現了高集成度。

3.1.3 其他

矩陣鍵盤，LED，語音芯片，RFID讀取器等其他硬件設施。

3.2信號燈時間控制

盲人要穿過非機動車道，我們采用了標畫交通標線的方式，在非機動車道上標畫供盲人穿過非機動車道到達公交站臺的人行橫道線和停車線。

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

3.3實驗模擬

模擬裝置如圖8所示，左為車載端MCU（接收端），右為車站端MCU（發射端），每一個按鍵對應車站MCU的車輛編號輸入按鈕，每一個LED燈對應車載端MCU代表站點的LED燈，并且不同按鈕之間不會相互影響，即分別按下②④按鈕，②④LED燈點亮。如圖9所示，當按下④按鍵時，點亮對應④LED燈，此過程表示盲人在A站輸入車輛編號xxx，xxx號公交車上代表A站的LED燈被點亮，告知公交車駕駛人A站處有盲人乘車，請給予相應乘車幫助，確定車輛后語音提示盲人“已確定XX路公交車”。

4結語

本文通過信號燈中LORA模塊、RFID讀取器與車站端LORA模塊的信息傳輸完善盲人過街過程，以保證盲人安全過街，通過語音提示模塊、車站端MCU系統和車載端MCU系統中各個模塊的協調應用完善盲人選擇公交、確認車號、乘坐公交的過程。LORA技術的應用十分廣泛，遠距離傳輸、低頻、低功耗等特點大大降低了物聯網數據傳輸的使用與維護成本，LORA技術儼然已成為建立智慧城市重要的一環，下一步需對相關參數確立以及應用條件進行研究與模擬，融入物聯網環境，以期盡早推向實踐與應用。

參考文獻

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

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