基于LORA技术的盲人公交辅助系统

王俊驰 王祖印 黄一凡 张鲁宁

摘 要：针对盲人乘坐公交车的问题，本文提出基于LORA技术的盲人公交辅助系统，考虑盲人从盲道过街到达站台，在站台选择车辆两个过程，语音提示贯穿全过程，利用LORA技术连接各个辅助子系统。

关键词：盲人；LORA技术；系统协作

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、现存问题及意义

帮助残疾人融入社会是一种趋势，也是构建和谐社会的必要，无障碍设施是残疾人低成本融入社会的重要条件，公交出行也应该为盲人提供便利的条件，但现今盲人公交仍存在许多困境：

（1）盲人难以准确地选择自己所需要乘坐的车次。

（2）盲人难以获知自己所需要的公交车是否到达，驾驶人也无法知道是否有盲人需要乘坐他的车次，无法提前做出回应帮助盲人上车。

（3）许多公交站台设置在机动车道边，然而在盲道和站台间，常常有非机动车道供自行车、电瓶车使用，对于只能靠听觉辨识的盲人来说，这是非常危险的。

针对辅助盲人出行的课题，国内外都做了一些研究，在盲人公交出行方面，一些国家如美国、日本，专门开发了盲人用的GPS定位系统，语音识别语音输出，成本也较高；值得注意的是2009年瑞士的城市测试盲人乘客RFID个人助理Milestone，盲人利用手持终端来获取站台的语音信息与公交车信息，但是这个系统成本较高，每台终端高达500欧元[1]；2019年，舟山市定海区在公交站牌处设置语音播报功能，但仍有很多盲人市民表示找不到站牌，或由于语音播报不准确导致坐错车[2]。

本文将车站、公交车、盲道和信号灯连接成为一个系统，通过LORA技术将信息在各子系统之间传输从而达到系统协作的目的。利用发放给盲人的射频识别卡确定盲人所在位置，找到盲人键盘，便于输入；利用车站的盲人键盘，方便盲人更加准确地选择自己所需的车辆编号；通过车站与公交车的连接将盲人所在站点的信息发送给公交车，方便驾驶人提前做好准备为盲人上车提供帮助；在RFID讀取器的帮助下，将盲道处盲人检测信息与信号灯MCU共享，在盲人过街时显示红灯，为盲人过街提供安全保障。

2工作原理

2.1 LORA技术

LORA是一种专用于无线电调制解调的技术，具有远距离、低功耗以及低成本等优势。传输距离远的特点适用于公交车与公交站牌之间的信息传输；低功耗的特点延长了电池使用寿命，保证公共设施的使用质量；免牌照频段、基础设施及节点低成本都使LORA的使用成本大幅降低。

2.2系统构成

系统构成如图1所示。

图1（a）中信号灯系统中的RFID读取器识别到盲人标签卡，红绿灯用于控制非机动车道处来往车辆，通过站台装置和车载装置的LORA模块的连接实现信息交互。

图2所示矩阵键盘上附有盲人按键，供盲人输入所需乘坐车辆的编号。

2.3工作流程

（1）信号灯系统上集成的RFID读取器识别到盲人识别卡后，信号灯显示改变，语音提示盲人通过非机动车道，同时向车站端MCU LORA模块发送信号，唤醒车站MCU。

（2）盲人通过非机动车道后，车站MCU的RFID读取器检测到近距离内有识别卡时，语音提示盲人停止前进，在键盘上输入车辆编号，按下矩阵键盘按钮的同时得到语音反馈，通过车站端MCU的LORA无线模块，向车载端MCU发送信号。

（3）车载端MCU得到信息，向驾驶人提供在站点A有盲人乘车的语音提示，同时车载端代表车站A的LED灯亮起，提示驾驶人在A站有盲人上车，请给予相应帮助。

（4）车站MCU LORA无线模块接受信息，语音向盲人反馈车辆信息。

2.4各系统工作原理

2.4.1信号灯系统

信号灯系统上集成的RFID读取器识别到盲人识别卡后，信号灯由绿灯变为黄灯，3s后变为红灯并持续15s，同时通过LORA模块向车站MCU发送信号，唤醒车站MCU。

2.4.2车站端MCU系统

盲人通过非机动车道后，径直接近安装于车站端的RFID读取器，近距离内感应到盲人时，语音提示停止前进并通过键盘输入车辆编号，同时语音模块给予输入号码的语音反馈，通过LORA模块向车载端MCU发送输入的车辆编号。车载端MCU收到信息后，向车站MCU发送车辆确认信息，语音向盲人反馈车辆信息。

2.4.3车载端MCU系统

通过LORA模块识别并接收盲人所乘车辆编号，车载端MCU语音提示驾驶人将在A站会有盲人乘坐车辆，同时车载端MCU控制代表A站LED灯亮起，再次向车站MCU发送车辆确认信息。

3技术实现

3.1设备选型

3.1.1 LORA设备

采用AS32 LORA射频芯片，AS32 LORA射频芯片是一款433MHz，100mW，具有高稳定性，工业级的无线数传模块，采用SX1278设计开发，TTL电平输出，大大提高了模块的抗干扰性和稳定性。

3.1.2 STM32F103C8T6单片机

选用了ST 公司超低功耗处理器STM32F103C8T6单片机，其核心芯片采用ST意法半导体公司生产的超低功耗的MCU，该系列利用一流的外设和低功耗、低压操作实现了高性能，利用简单的架构和简便易用的工具实现了高集成度。

3.1.3 其他

矩阵键盘，LED，语音芯片，RFID读取器等其他硬件设施。

3.2信号灯时间控制

盲人要穿过非机动车道，我们采用了标画交通标线的方式，在非机动车道上标画供盲人穿过非机动车道到达公交站台的人行横道线和停车线。

为了盲人有足够的时间通过，红灯时间定为15s（步行间隔时间不应小于15s），黄灯为3s。

3.3实验模拟

模拟装置如图8所示，左为车载端MCU（接收端），右为车站端MCU（发射端），每一个按键对应车站MCU的车辆编号输入按钮，每一个LED灯对应车载端MCU代表站点的LED灯，并且不同按钮之间不会相互影响，即分别按下②④按钮，②④LED灯点亮。如图9所示，当按下④按键时，点亮对应④LED灯，此过程表示盲人在A站输入车辆编号xxx，xxx号公交车上代表A站的LED灯被点亮，告知公交车驾驶人A站处有盲人乘车，请给予相应乘车帮助，确定车辆后语音提示盲人“已确定XX路公交车”。

4结语

本文通过信号灯中LORA模块、RFID读取器与车站端LORA模块的信息传输完善盲人过街过程，以保证盲人安全过街，通过语音提示模块、车站端MCU系统和车载端MCU系统中各个模块的协调应用完善盲人选择公交、确认车号、乘坐公交的过程。LORA技术的应用十分广泛，远距离传输、低频、低功耗等特点大大降低了物联网数据传输的使用与维护成本，LORA技术俨然已成为建立智慧城市重要的一环，下一步需对相关参数确立以及应用条件进行研究与模拟，融入物联网环境，以期尽早推向实践与应用。

参考文献

[1] 贺琳编译. 瑞士城市测试盲人乘客 RFID个人助理[EB/ OL]. http：//success.rfidworld.com.cn/2008_6/20086261056235378. html，2008-06-26.

[2] 聞忠旗.舟山本岛盲道建设使用情况调查与思考[J].管理观察，2020（5）：93-94.