0 导言
跟着我国城市的快速开展，地铁在现代城市公交中起着日益重要的效果。地铁站主动/自助设备很多，在为乘客供给服务的一起不可避免地也会呈现各种毛病。为了便于向乘客供给高效快速的服务，地铁车站都装备乘客求助服务体系。
有线乘客求助体系因为需求布线，施工杂乱，不利于灵敏设置。无线乘客求助体系可灵敏便利装备，施工简略，但存在通讯间隔缺乏，抗搅扰才能弱的缺陷。本文依据无线收发模块、单片机和中继器规划了适用于地铁站内环境的无线乘客求助体系。
1 体系介绍
1.1 体系结构
地铁无线乘客求助体系主要由车站核算机、办理终端、中继器、求助终端组成。车站核算机与办理终端装置于地铁站操控室，求助终端装置于地铁站内有或许需求乘客求助服务的设备或许建筑物上，中继器则装置于办理终端与求助终端间以扩大并传递无线信号。
1.2 体系作业原理
地铁无线乘客求助体系由装置于车站操控室的一台车站核算机、一台办理终端和散布在车站遍地的多台求助终端构成。当乘客需求求助时按下一台求助终端的求助按钮，此刻装置于求助终端上的求助信号灯由暗变为常亮表明求助信号现已宣布。求助信号以无线方法传送至办理终端，办理终端接纳到求助信息后将其以有线方法传送至车站核算机并由车站核算机显现发送求助信息的求助终端的编号。车站办理人员点击车站核算机上的求助呼应按钮对求助信息进行呼应，呼应信息以有线方法传送至办理终端再经过无线方法传送至求助终端，此刻求助终端上的求助信号灯由常亮变为闪耀表明求助信号已被呼应，乘客只需等候作业人员前来处理问题。
无线求助体系的作业原理如图1所示。
图1 无线乘客求助体系作业原理图
2 体系规划
要满意无线乘客求助体系的规划要求，体系各部分需求具有以下功用：
车站核算机：体系监控虚拟仪器，显现各求助终端编号、散布及实时状况；求助呼应按钮和整体呼应按钮，对相应求助终端的求助信号或一切求助信号进行呼应；求助铲除按钮和整体铲除按钮，对相应求助终端的求助信号或一切求助信号进行铲除；体系状况查看按钮，查看一切求助终端是否处于正常作业状况。
办理终端：接口模块，与车站核算机进行通讯；无线收发模块，与求助终端进行通讯；微操控器，操控串行接口与无线收发模块的作业并传输和存储相关信息。
求助终端：求助按钮，供乘客求助时运用；求助指示灯，提示乘客求助是否被呼应；无线收发模块，与办理终端进行通讯；微操控器，操控按钮、指示灯及无线收发模块的作业并存储和传输相关信息。
地铁无线乘客求助体系的硬件规划框图如图2所示。
图2 地铁无线乘客求助体系硬件规划框图
2.1 求助终端规划
依据体系功用要求，求助终端选用无线收发模块nRF905.nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，作业电压为1.9~3.6 V,32引脚QFN封装（5 mm×5 mm），作业于433/868/915 MHz三个ISM（工业、科学和医学）频道，频道之间的转化时刻小于650μs.nRF905由频率合成器、接纳解调器、功率扩大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurst作业形式，主动处理字头和CRC（循环冗余码校验），运用SPI接口与微操控器通讯，装备十分便利。此外，其功耗十分低，以10 dBm的输出功率发射时电流只要30 mA,作业于接纳形式时的电流为12.5 mA.内建闲暇形式与关机形式，易于完结节能。nRF905有4种作业形式，如表1所示。
表1 nRF905作业形式
SPI接口由SCK.MISO,MOSI以及CSN组成。功用分别为SPI时钟，SPI输出。SPI输入，SPI片选。
状况输出接口有供给载波检测输出的CD,地址匹配输出的AM,数据安排妥当输出的DR.
nRF905外接电路简略，不需添加过多外接器材，其外接原理图如图3所示。
图3 nRF905外接原理图
单片机的相应引脚与无线收发模块nRF905、求助按钮、求助信号灯相连接并操控其作业，组成求助终端。
2.2 办理终端规划
因为办理终端除了要完结求助终端相同的无线信息传输功用外，还要完结与核算机的有线信息传输。所以办理终端在求助终端的基础上又添加了一片单片机与接口模块。本文选用规范RS 232C接口模块，选用MAXIM公司出产的MAX232A芯片将微单片机的TTL电平与核算机串口规范RS 232C电平进行彼此转化。
2.3 中继器的运用剖析
地铁站是一个环境杂乱的公共场所，其间建筑物多，各种射频设备搅扰杂乱，无线传输模块发送的信号经过衰减和搅扰后很难牢靠传送，经过实验，10 dBm的发射功率其牢靠通讯间隔只要30~40 m左右，而地铁站长达数百米。要完结牢靠的无线数据通讯，可选用以下两种计划完结：
计划一：经过添加无线发射的功率完结数据的远间隔传输。
计划二：经过增设无线中继器拓宽传输网络，完结远间隔传输。
计划二比较于计划一有功耗低，对人体健康影响小，对地铁站内其他设备搅扰小的长处。所以本文挑选中继器用来延伸无线传输间隔。
自由空间传达时的无线通讯间隔的核算方法：天线周围为无限大真空时的电波传达，它是抱负条件。电波在自由空间传达时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会发生反射或散射。通讯间隔与发射功率、发射频率和接纳灵敏度的关系式：
Los=32.44+20lg d+20lgf （1）
式中：Los表明传输损耗，单位：dB;d为传输间隔，单位：km;f为载波频率，单位：MHz.
由式（1）可见，自由空间中电波传达损耗（亦称衰减）只与作业频率f和传达间隔d有关，当传输损耗一守时，载波频率越低，传输间隔越远，所以本文挑选nRF905作业频率为433 MHz.
本文中无线收发模块nRF905的作业频率为433.92 MHz,发射功率为+10 d13m（10 mW），接纳灵敏度为-100dBm.由此可得：
Los=110 dB
由式（1）核算可得，在自由空间传达时的无线通讯间隔d=30km.
这是在室外无任何障碍物和搅扰源的情况下的抱负传输间隔，而在地铁站中中，无线信号强度在遇到传达途径中的大气、建筑物等影响要素时都会衰减，然后大大降低了无线信号的传输间隔。当衰减大于25 dB时，nRF905的有用传输间隔将小于100m.
在室内无线通讯时，电磁波会遭到墙面、门窗等阻挠物的衰减，在工程运用中可按表2选取衰减值。
表2 433MHz和868MHz频段室内衰减表
经过在地铁站内的实践调查，参阅表2可得出地铁站内对无线信号的衰减将在25 dB左右乃至超越25 dB,所以办理终端和求助终端之间至少需求运用一台中继器。
3 软件规划
3.1 软件抗搅扰规划
地铁站内环境杂乱，搅扰源很多，会对地铁无线乘客求助体系信息的精确传输发生影响。经过软件操控体系的作业流程，能够有用削弱体系所遭到的搅扰。
地铁无线求助体系的作业流程如下：
（1）办理终端经过无线收发模块向第一台求助终端发送上传乘客求助信号的指令。
（2）假如第一台求助终端有乘客求助恳求，则求助终端向办理终端宣布求助恳求信号。假如第一台求助终端没有乘客求助恳求，则回来第一步向第二台求助终端发送上传乘客求助信号的指令。
（3）办理终端接到第一台求助终端发送的乘客求助恳求信号后，宣布同意信号。
（4）第一台求助终端接纳到同意信号后，将存储在其寄存器中的乘客求助信息发送至办理终端。
（5）办理终端接纳到第一台求助终端的乘客求助信息后将其存储至寄存器，并回来第一步向第二台求助终端宣布上传乘客求助指令信号。
（6）办理终端完结一次对一切求助终端的扫描，再将其寄存器中的乘客求助信息经过串行接口传送至核算机。
（7）求助终端则运用扫描空隙接纳乘客求助按钮宣布的乘客求助信息并将其存至求助终端寄存器。
3.2 办理终端软件规划
办理终端开机便进行初始化，然后进入扫描求助终端状况。当接纳到乘客求助恳求信号后，便宣布同意信号，收到乘客求助信息后便将乘客求助信息存入寄存器，并持续扫描下一台求助终端，直至一轮扫描完结后，将乘客求助信息传送至核算机，然后开端下一轮扫描。其作业流程如图4所示。
图4 办理终端作业流程图
3.3 求助终端软件规划
求助终端开机后处于射频接纳形式，体系查询扫描乘客求助按钮，假如没有按下则持续等候。假如扫描到乘客求助按钮被按下，则将乘客求助信息存入寄存器等候发送。当接纳到办理终端发送来的指令信号，则宣布乘客求助信息恳求信号并等候同意信号，接到办理终端的同意信号后发送乘客求助信息，随后持续扫描乘客求助按钮。其作业流程如图5所示。
图5 求助终端作业流程图
4 结语
本规划在原有无线通讯体系上针对无线收发模块进行了无线信号在地铁站环境中的衰减剖析，先从理论上证明了无线收发模块在地铁站内的有用传输间隔会大大减小乃至缺乏百米。经过在空阔环境和地铁站内对本体系的测验，验证了理论剖析的可行性，站内环境对体系的衰减严峻。本规划评论了解决计划并终究挑选运用中继器延伸无线收发模块的传输间隔。该无线乘客求助体系在其他杂乱环境公共场所相同适用。
