一种应用于地铁站的无线乘客求助系统的研究
2．2 管理终端设计
由于管理终端除了要完成求助终端一样的无线信息传输功能外，还要完成与计算机的有线信息传输。所以管理终端在求助终端的基础上又增加了一片单片机与接口模块。本文采用标准RS 232C接口模块，采用MAXIM公司生产的MAX232A芯片将微单片机的TTL电平与计算机串口标准RS 232C电平进行相互转换。
2．3 中继器的使用分析
地铁站是一个环境复杂的公共场所，其中建筑物多，各种射频设备干扰复杂，无线传输模块发送的信号经过衰减和干扰后很难可靠传送，经过试验，10 dBm的发射功率其可靠通信距离只有30～40 m左右，而地铁站长达数百米。要实现可靠的无线数据通信，可采用以下两种方案实现：
方案一：通过增加无线发射的功率实现数据的远距离传输。
方案二：通过增设无线中继器拓展传输网络，实现远距离传输。
方案二相比于方案一有功耗低，对人体健康影响小，对地铁站内其他设备干扰小的优点。所以本文选择中继器用来延长无线传输距离。
自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。通信距离与发射功率、发射频率和接收灵敏度的关系式：
Los=32．44+20lg d+20lgf (1)
式中：Los表示传输损耗，单位：dB；d为传输距离，单位：km；f为载波频率，单位：MHz。
由式(1)可见，自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率f和传播距离d有关，当传输损耗一定时，载波频率越低，传输距离越远，所以本文选择nRF905工作频率为433 MHz。
本文中无线收发模块nRF905的工作频率为433．92 MHz，发射功率为+10 d13m(10 mW)，接收灵敏度为-100dBm。由此可得：
Los=110 dB
由式(1)计算可得，在自由空间传播时的无线通信距离d=30km。
这是在室外无任何障碍物和干扰源的情况下的理想传输距离，而在地铁站中中，无线信号强度在遇到传播途径中的大气、建筑物等影响因素时都会衰减，从而大大降低了无线信号的传输距离。当衰减大于25 dB时，nRF905的有效传输距离将小于100m。
在室内无线通信时，电磁波会受到墙壁、门窗等阻挡物的衰减，在工程应用中可按表2选取衰减值。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/160426.htm
经过在地铁站内的实际观察，参考表2可得出地铁站内对无线信号的衰减将在25 dB左右甚至超过25 dB，所以管理终端和求助终端之间至少需要使用一台中继器。
3 软件设计
3．1 软件抗干扰设计
地铁站内环境复杂，干扰源众多，会对地铁无线乘客求助系统信息的准确传输产生影响。通过软件控制系统的工作流程，可以有效减弱系统所受到的干扰。
地铁无线求助系统的工作流程如下：
(1)管理终端通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命令。
(2)如果第一台求助终端有乘客求助申请，则求助终端向管理终端发出求助申请信号。如果第一台求助终端没有乘客求助申请，则返回第一步向第二台求助终端发送上传乘客求助信号的命令。
(3)管理终端接到第一台求助终端发送的乘客求助申请信号后，发出批准信号。
(4)第一台求助终端接收到批准信号后，将存储在其寄存器中的乘客求助信息发送至管理终端。
(5)管理终端接收到第一台求助终端的乘客求助信息后将其存储至寄存器，并返回第一步向第二台求助终端发出上传乘客求助命令信号。
(6)管理终端完成一次对所有求助终端的扫描，再将其寄存器中的乘客求助信息通过串行接口传送至计算机。
(7)求助终端则利用扫描间隙接收乘客求助按钮发出的乘客求助信息并将其存至求助终端寄存器。
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