基于蓝牙的聋人用文字并振动提醒报站器

基于蓝牙的聋人用文字并振动提醒报站器摘要：随着国力的不断增强，人民收入日益增加、生活水平和质量不断提高，残疾人出行问题受到各界越来越多的关注，成为当前亟待解决的几大社会问题之一。《中华人民共和国残疾人保障法》和联合国《残疾人权利公约》都倡导保障残疾人的无障碍出行权，为残疾人出行提供便利和优惠，帮助和鼓励残疾人出行。本设计针对现状的不足，基于蓝牙Pico-net局域网络，制作了一款聋人用文字并振动提醒报站器。它由车载蓝牙信息台及接收端（普通手机或者具有900nyc无线音频输入配置的助听器）两部分组成。在触发感觉（振动觉）共同代偿听觉，达到提示和传达信息的效果，并且简单易用。助听器用户在购买“手机伴侣”等助听器辅助产品时，还可以使用无线音频输入的方式，聆听到通过蓝牙传递的报站信息。关键词：听障人士；文字报站器；蓝牙；无线音频输入常见的公交语音报站器都是通过播放声音来提示人们到达了哪个站台，但是语音报站对于有听力障碍的人们并不能够产生很好的提醒效果。根据全国第二次残疾人抽样调查结果：我国残疾人总数8296万人，听力言语残疾2131万人占残疾人总数25.69%。这就意味着有很大一个群体存在着乘公共交通工具出行不便利的问题。听觉、视觉、嗅觉、味觉和皮肤感觉是人体五大感觉系统。听障人士即使通过先进的科技手段进行干预的获取与识别理解能力则会得到显著提升[1]。因此，有必要设计制作一套针视、听、触觉综合提醒的设备，如此对于听障人士而言，这样的提示方式才而言更加行之有效。1研究现状和意义1.1研究现状1.1.1需求人群现状全国第二次残疾人抽样调查结果：我国残疾人总数8296万人，占全国总人口6.34%；视力残疾1233万人占残疾人总数14.86%；听力残疾2004万人占残疾人总数24.16%；言语残疾127万人占残疾人总数1.53%；肢体残疾2412万人占残疾人总数29.07%；智力残疾554万人占残疾人总数6.68%；精神残疾614万人占残疾人总数7.4%；多重残疾1352万人占残疾人总数16.3%[2]。由于我国人口基数较大，因此残疾人总数相对多。1.1.2城市公共交通系统现状城市公交车尤其在早晚高峰时段拥挤嘈杂，不特别注意便容易因听不到语音报站而错过下车，造成麻烦和损失。且公交拥堵问题的解决往往需要很大投入，且存在多种不确定因素，不；NFC装置也因起效距离短等因素的限制，效果不佳，而且这类装置还需购买并携带额外的手环项圈等配合使用，无形中增加了出行的负担。1.1.3助听器技术现状听力学专业服务于有听力损失和障碍的人群，旨在尽己所能提高其生活质量。助听器等产品虽在降噪和提高言语提取分辨能力效果等方面达到了一定水平，但在嘈杂环境中使用麦克风（M档）聆听的效果依然不是很理想。自动调整极性的方向性麦克风虽在某些场合可以提高聆听的信噪比，但其技术核心是根据声音的强度选择方向性指向，因此在嘈杂环境中听取语音报站器所播放的语音往往效果不佳。从上世纪90年代开始，随着音频输入技术的发明和进步，人们可以把声音转换成电信号，再由调频转发器发送到与助听器相连的接收器上，电信号直接进入助听器的放大器，并通过授话器将声音还原出来，利用这一方法，可以获得较高的信噪比[3]。1.2目的和意义对于因身体残障，特别是听力残疾具有特殊需要的市民，由于身体原因，他们的生活出行质量比起正常人则大打折扣。随着近年经济文化的迅速发展和全面建设小康社会进程的推进，保障改善残障人士的生活质量成为当前一项重要的议程。存在听力言语障碍人士交流进行言语多有不便，他们相互交流参与社会文化活动的主要方式是手语和费用或者选择放弃参与活动。由此可见，利用交通提醒设备，提高他们的出行质量，促进聋哑人聚集参与社会文娱活动，响应十八大深化文化体制改革的重要决策，是一项非常有必要、有意义的工作。2设计方案2.1设计内容概述考虑到公共交通行业的特殊需求，根据目前国内公共交通系统使用现状以及市民、特别是听力残个部分间的互动模式如图1所示。图12.1.1蓝牙报站器包括按键式程序计数器（下文简称“按键”）、上位机、单片机、语音播报器、蓝牙发射器和LCD显示屏数模转换电路与语音播报器连接，同时通过功率放大电路与蓝牙发射器连接。单片机的输出端口与LCD显示屏连接。各硬件部件的连接和运行方式如图2所示。2.1.2接收端为了不给听障人士的出行增加额外的负担，方案敲定，设计匹配软件，将用户的手机作为接收器使用。若用户佩戴具有900nyc无线音频输入配置的助听器，可以通过支撑该技术无线音频输入的方式，聆听到通过蓝牙传递的报站信息。这种方式受外界环境噪音的影响小，可将声音直接传至聆听者，在传输过程中几乎没有信号强度的降低，信噪比大大提高，使聆听者在嘈杂环境中也能听得更清楚[4]。2.2设计功能概述2.2.1基本功能首先，必须设计具备可靠的信息传达功能，它是系统设计立足的、必须实现的基本功能之一。即车辆（即将）到站时，系统实现将站牌等信息下发给乘客的功能。其次，是用户提站器的存储中；司机可根据车辆行进的上行或下行（往程或返程）方向，切换由系统管理人员事先设定、录入好的站台信息的顺序，默认设定上行为正序，下行为倒序。最后，打开及关闭功能。是考虑到安装使用本系统的公交车并非都是24小时不间断连续运营、特别是乘客使用本系统各项功能的时间周期相对短，也为考虑节能省电从而设定的必要功能。该功能的设置，也防止了用户手机的其他功能（如蓝牙文件传输功能）因被占用而遭受影响导致无法使用的情况发生。2.2.2功能扩展项考虑到公交也、购物折扣广告、滚动热点新闻、城市概况、城市宣传标语等利民便民信息作为报站信息的附带文本，与报站信息一同下发至用户手机，为乘客体提供无微不至的周到关怀，也可以带动城市文化的跨越性进步，使城市居民幸福感倍增，同时树立起良好的城市印象。另外，公交车内人群的高流动性十分适合广告投放，相关人员可将广告信息编辑成合适的文本，交由系统管理维护人员录入相关内容中即可。2.3设计原则概述2.3.1安全可靠原则安全可靠分为车载系统对车辆运营的安全可靠，和设备数据的安全可靠。设备运行安全实践过程中收集一定数量的数据而后加以分析，再另行改动或增强，故不可能一步到位，需要逐步完善。保证车载系统对车辆运营的安全可靠性主要应注意三点：其一，安装后，应避免发生因设备功率过大而导致车辆电、油耗等能耗方面的功耗过大从而车辆无法发动运营的情况。其二，应避免因线路设计错误而导致短路引起车辆起火的情况。其三，应避免安装后对车辆产生其他不良影响，如安装于车顶后导致车辆漏雨、影响乘客乘坐等情况。设备数据的安全指存储介质的物理安全，数据的保密程度及访问权限[6]，以及蓝牙局域网络安全。保证访问修改权限设置为不允许，以确保信息源的安全。数据可靠主要指报站信息的真实可靠性。也指与报站信息一同下发的利民信息和广告的可靠性，其内容一般需要由专人负责编辑及校准。2.3.2实用性原则在满足功能的前提下，尽可能地保证设备操作方式简单易学，设备维护简单、便捷、安全。这就要求：报站器设备的软、硬件中，每个细小的相对独立部分都尽量按照国际或国内相关标准进行集成和制作；各种接口都按照国际或国内相关标准进行预留，或按照主流连接方式进行创建。方便对接连接、数据更改、维护升级等，从而保证管理规范和维护高效。3实施方案3.1连接及安装原理针对更好更稳定地实现系统功能的要求，整个系统由一系列软件和硬件组成，是多个软、硬件共同配合工作形成的一套完整的系统方案。上述系统的功能，光靠其中的某一个相对独立的部分都是无法实现的。下面，对这些产品整合成系统后，功能的实现方式做详细的叙述。3.1.1蓝牙报站器连接及运行原理报站器的主体即蓝牙信息发送台，核心硬件是上位机-单片机系统控制器、蓝牙发送器以及存储部件。将公交车各路线的站名编成程序，录入信息台存储部件中。系统设定导入信息的权限为管理员开放源，即管理员可自行根据不同车次的路线导入各自途径的站牌信息以及附带下发的利民信息或广告等。车载蓝牙信息发送台与公交车语音报站器的开关（指司机操作按钮）可以合并，即将到站时司机按下报站开关，扬声器报站系统电路工作部件激活，播放语音；与此同时，信息台电路工作部件激活，同步地在车厢范围内发送包含站台信息的蓝牙电波。此过程也可以不同步，分别由不同的操作按钮控制，各自单独工作。3.1.2接收端设置及运行原理为了避免接收端功能单调、实用性及应用广泛性不强，将原接收端的载体智能手表改为手机或者具有900nyc无线音频输入配置的助听器，利用软件完成它们之间的匹配并实现功能。当使用手机时，打开手机的蓝牙，蓝牙模块接收到车载信息台发送的信息后，交付处理器处理，处理结果是：站台信息以文字形式显示在屏幕上、震动器震动提示、扬声器工作。不使用时关闭蓝牙即可。当使用助听器时，容易地将音频输入附件“手机伴侣”与报站器匹配，匹配后报站器报出的语音即可高信噪比地通过助听器的授话器还原播放出来。当用户下车后，假如用户忘记关闭蓝牙，由于蓝牙信号发送范围有限，接收端将接收不到蓝牙信号，对手机的正常使用不会造成困扰。另外，不同次号的公交车在同一个停靠站点发送的蓝牙信息是相同的，不同车辆即使距离过近导致自身发出的蓝牙信号泄漏，理论上也不会出现相互干扰及站名错报现象。3.2运行和使用流程公交车行驶到站时，司机按下报站器的按键，上位机和单片机处理后，将信号转换并传达到语音播报器和蓝牙发射器中，触发它们同时以语音和蓝牙两种方式进行报站。并同时在LCD显示屏上显示即将到站的站名。其中听健乘客可通过聆听语音报站获得到站信息。使用手机的听障乘客需打开手机的蓝牙开关，即可接收到报站器的蓝牙报站信号，手机接受完这段信号后振动一次，同时显示前方到站的站名文字。如此往复，司机再次按键，乘客即可顺次听到报站语音并接收到蓝牙报站提示。使用具有900nyc无线音频输入配置的助听器的听障乘客，需将附件“手机伴侣”的蓝牙打开，与报站器完成配对，即可通过无线音频输入的方式，通过助听器的授话器，直接还原聆听到报站语音。4毕业设计总结本设计具有以下创新点：(1)在普通公交报站器的基础上进行了创新。运用蓝牙局域网络技术，将报站信息由蓝牙发射器发出，普通民用手机打开蓝牙功能即可接收到此信号，振动并显示文字，完成报站。(2)基于无线音频输入技术进行功能整合，可以配合具有900nyc无线音频输入配置或2.4GHz蓝牙配置的助听器使用，提供高信噪比聆听。研究表明，无线音频输入可以提高15dB到20dB的信噪比，远远超过了助听器的方向性麦克风和数字噪声管理系统所能提供的优势[7]。结束语：发展前景及展望随着国力的不断增强，人民收入日益增加、生活水平和质量不断提高，残疾人出行问题受到各界越来越多的关注，成为当前亟待解决的几大社会问题之一。《中华人民共和国残疾人保障法》和联合国《残疾人权利公约》都倡导保障残疾人的无障碍出行权，为残疾人出行提供便利和优惠，帮助和鼓励残疾人出行。目前，日常生活中应用较广泛的无线技术主要有磁感应（拾音线圈），频率调制（FM系统）和蓝牙（一个标准的数字无线编码协议）[8]。无线技术应用于生活的各个方面，给我们的生活带来了极大的便利。随着技术的发展，2.4GHz和蓝牙4.0提高了蓝牙通讯的效率，降低了蓝牙的功耗，蓝牙做为一种性能优良的无线短距离通讯方式，越来越多地被用于各个行业。2014年来推出的Halo助听器、2015年推出的聆客助听器也先后直接将蓝牙模块集成于助听器芯片。国内外现常用的听障人士出行解决方案，是通过设置听障人士专用席位或LED屏来提示人们到达了哪个站台。但这些方案特别是专用席位，极不符合中国国情。LED屏虽能通过视觉提醒，但公共交通工具乘客多、环境复杂，极易形成盲区。因此，本设计针对这些问题，整合蓝牙局域网传输和助听器的无线音频输入技术，解决了听障者乘坐公共交通出行的报站问题。随着经济的发展，观念的进步，残疾人事业还将得到更大的重视。在“十一五”期间，我国开展听障人士无障碍设施建设，取得了巨大的成果[9]。本设计的主体产品需要安装在公共交通工具的车厢内使用，不