隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展,，車(chē)禍也在頻繁發(fā)生,，根據(jù)公安部交通管理局發(fā)布的2009年全國(guó)道路交通事故情況顯示,，2009年，全國(guó)共發(fā)生道路交通事故238 351起,，造成67 759人死亡,、275125人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失9．1億元,。所以,，在我國(guó)減少交通事故、挽救人身財(cái)產(chǎn)安全已是迫在眉睫,。
我國(guó)衛(wèi)生部提供的一份資料表明：在1000例交通事故傷害者中,。只有14．3％是乘救護(hù)車(chē)到達(dá)醫(yī)院。另外,，在我國(guó)車(chē)禍死亡者中只有大約40％是當(dāng)場(chǎng)死亡,，60％的人死于醫(yī)院或者送往醫(yī)院途中，其中約30％的受傷者因?yàn)閾尵炔患皶r(shí)而死亡,。因此,。如果能減少搶救時(shí)間，及時(shí)得到救助,，將能在很大程度上減少傷亡,。而很多時(shí)候車(chē)上人員在發(fā)生車(chē)禍時(shí)不知道自己具體的位置，或者是已失去的報(bào)警能力無(wú)法及時(shí)與救援部門(mén)聯(lián)系,，耽誤了最佳的救援時(shí)間,，從而導(dǎo)致傷害的增大。
基于加速度的車(chē)禍報(bào)警系統(tǒng)即當(dāng)發(fā)生車(chē)禍之后,，該系統(tǒng)能能立即讓監(jiān)控中心獲得車(chē)禍信息,，并指引救援人員到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)展開(kāi)救援工作,，以達(dá)到盡量減少事故人員傷亡的目的,。事實(shí)證明，國(guó)外將電子技術(shù),、無(wú)線電通訊技術(shù)應(yīng)用于交通事故的自動(dòng)呼救,，可有效減少事故人員傷亡。
1 技術(shù)介紹
1．1 GPS定位
GPS系統(tǒng)由環(huán)繞地球運(yùn)行的GPS衛(wèi)星組成,，使得地面任一點(diǎn)都能觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星,，GPS信號(hào)接收機(jī)能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行,。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后,，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù),。根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度,、高度,、速度、時(shí)間等信息,。
1．2 GSM通信
GSM是一種廣泛應(yīng)用于全世界的數(shù)字移動(dòng)電話系統(tǒng),。GSM是目前3種數(shù)字無(wú)線電話技術(shù)(TDMA、GSM和CDMA)中使用最為廣泛的一種,。用戶遍布140多個(gè)國(guó)家,。許多GSM網(wǎng)絡(luò)擁有漫游協(xié)議，因此當(dāng)?shù)狡渌麌?guó)家或地區(qū)之后,，仍然可以繼續(xù)使用GSM通信,。
2 車(chē)禍判斷
我國(guó)的汽車(chē)正面碰撞標(biāo)準(zhǔn)GB11551—2003《乘用車(chē)正面碰撞的乘員保護(hù)》是非等效采用ECE R94法規(guī)制定的。我國(guó)的法規(guī)要求是速度50 km／h下的100％正面碰撞,，100％正面碰撞的意思就是,，車(chē)輛正面完全撞在障礙物上，車(chē)頭的受力面為100％,。表1為我國(guó)汽車(chē)制定主要測(cè)試項(xiàng)目,，可見(jiàn)碰撞測(cè)試時(shí)速為50 km／h時(shí)要求汽車(chē)氣囊必須自動(dòng)打開(kāi)，說(shuō)明汽車(chē)在50 km／h以下的速度發(fā)生碰撞還是比較安全的,，而50 km／h以上的速度發(fā)生碰撞是很危險(xiǎn)的,。
汽車(chē)在發(fā)生車(chē)禍碰撞時(shí)持續(xù)變形時(shí)間一般為40～80 ms，并隨碰撞相對(duì)速度增加,，碰撞持續(xù)時(shí)間逐漸減少,。碰撞速度與時(shí)間的關(guān)系如表2所示。
根據(jù)公式：
得到碰撞速度與加速度的關(guān)系如表3所示,。
從表3可以看出碰撞速度越大加速度越大。因此車(chē)上人員受傷的可能性就更大,。從加速度對(duì)應(yīng)的速度60 km／h,、70 km／h、80 km／h關(guān)系可以近似：
得50 km／h碰撞的近似加速度為11 g,，即當(dāng)加速度達(dá)到11 g時(shí)足已證明發(fā)生了汽車(chē)嚴(yán)重的碰撞事故,，很大機(jī)率能讓司乘人員受傷，甚至失去生命,，所以應(yīng)該立刻自動(dòng)發(fā)出車(chē)禍報(bào)警,。
3 系統(tǒng)組成和原理
3．1 總系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由車(chē)載終端、GPS衛(wèi)星,、系統(tǒng)服務(wù)器,、Intemet網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)客戶端,、手持電話等組成,。如圖1所示,。
3．2 車(chē)載終端
車(chē)載終端以ATmega128L為核心，集成了加速度傳感器,、鍵盤(pán),、LCD屏、GSM模塊,、GPS模塊,、復(fù)位電路、蓄電池,、擴(kuò)展I／O日等,，可檢測(cè)水平方向和堅(jiān)直方向的加速度，檢測(cè)堅(jiān)直方向的加速度只是為了防止由于重力加速度的干擾而產(chǎn)生誤報(bào)警,，車(chē)載終端結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。
3．2．1 加速度采集
采用的ADI公司的加速度傳感器ADXL001—500BEZ振動(dòng)與沖擊傳感器，其測(cè)量范圍在-500～+500 G之間,，該傳感器具有0．2％滿量程范圍的出色非線性度,，具有寬帶寬(諧振頻率22 kHz)，可工作在-40～+125°,，適合苛刻的工業(yè)環(huán)境且無(wú)需校準(zhǔn),。十分適合系統(tǒng)的需求。
3．2．2 車(chē)輛定位
車(chē)輛定位采用了HOLUX GR-85智能型衛(wèi)星接收模塊,，他采用GSC3F衛(wèi)星定位接收芯片,，確保了高的接收靈敏度，內(nèi)部有可充電電池,，可以保存星歷數(shù)據(jù),，便于快速定位，是一個(gè)具備全方位功能的衛(wèi)星定位接收器,。串口數(shù)據(jù)輸出,，默認(rèn)波特率為4 800，每秒更新一次GPS全數(shù)據(jù),。把TXA腳和系統(tǒng)mega128單片機(jī)串口的RXD腳連接,，終端即可得到所需要的年／月／日／時(shí)／分／秒／毫秒、當(dāng)前經(jīng)度,、緯度,、運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向等數(shù)據(jù),。
3．3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
圖3是車(chē)載終端主程序流程圖,，終端上電后初始化串口0、串口1、從EEPROM中讀取設(shè)置通訊號(hào)碼等信息,。通過(guò)A／D不斷的采集系統(tǒng)的加速度輸入MCU,，MCU將不斷的保存獲得的加速度，并進(jìn)行算法判斷是否應(yīng)發(fā)出報(bào)警,。系統(tǒng)會(huì)每秒產(chǎn)生一個(gè)低級(jí)中斷讀取一次GPS全數(shù)據(jù)儲(chǔ)存,，通過(guò)對(duì)加速度的判斷，一旦達(dá)到發(fā)出報(bào)警的條件,，便會(huì)編輯短信向GSM發(fā)出AT指令,，使GSM發(fā)出信息。
圖4為中斷程序流程圖,，低級(jí)中斷是定時(shí)產(chǎn)生的,，也可通過(guò)按鍵對(duì)各種參數(shù)和號(hào)等進(jìn)行設(shè)置。高級(jí)中斷主要為手動(dòng)報(bào)警模式,，只要按下短信報(bào)警鍵或語(yǔ)音電話報(bào)警按鍵,，則會(huì)立即發(fā)出報(bào)警。手動(dòng)報(bào)警在防打劫汽車(chē)上也非常有用,。
4 系統(tǒng)通信
上位機(jī)為要接收車(chē)載終端發(fā)送的信息,，所以在上位機(jī)端也安裝一個(gè)GSM模塊，如圖5所示,，GSM模塊自帶的串行通訊口是TTL電平,，所以經(jīng)MAX232芯片轉(zhuǎn)換后可直接與監(jiān)控計(jì)算機(jī)RS232串口連接。當(dāng)發(fā)生車(chē)禍后,，車(chē)載終端上的GSM模塊會(huì)立即發(fā)送信息至上位機(jī)的GSM模塊,，上位機(jī)的監(jiān)控電腦便可通過(guò)串行通訊口獲得從車(chē)載終端發(fā)來(lái)的車(chē)禍信息。而且通過(guò)串行通訊口也可以控制電話模式的拔號(hào)與接聽(tīng),。
5 上位機(jī)信息管理系統(tǒng)
上位機(jī)信息管理系統(tǒng)是一個(gè)汽車(chē)事故管理軟件,，它能接收和記錄事故汽車(chē)的短信，其中主要包括汽車(chē)車(chē)牌,、車(chē)禍時(shí)間,、當(dāng)前經(jīng)緯度、速度,、加速度，同時(shí)還記錄了系統(tǒng)收到信息的時(shí)間,，車(chē)禍級(jí)別等,。只要將經(jīng)緯度輸入電子地圖就可以立刻獲得當(dāng)前位置。如圖6就是基于VB開(kāi)發(fā)的一個(gè)管理系統(tǒng),，并且可將數(shù)據(jù)存入SQL2000以便歷史數(shù)據(jù)查詢,。
上位機(jī)信息管理系統(tǒng)還可以支持電話模式，電話有接聽(tīng)模式和撥打模式，但在同一時(shí)間只能支持一種模式,，以控制按扭的始能來(lái)控制,。
6 結(jié)論
本文給出了基于加速度傳感器的車(chē)禍報(bào)警與定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和功能介紹。在汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代,，汽車(chē)已成為了人們現(xiàn)在出行主要的交通工具之一,，但是因交通事故的傷亡數(shù)量也十分巨大。在信息化的現(xiàn)代利用高科技去挽救人的生命將會(huì)是重大研究的主題之一,，基于加速度的車(chē)禍報(bào)警系統(tǒng)正是懷著這種設(shè)計(jì)理念,，相信這種系統(tǒng)的推廣，會(huì)給現(xiàn)在汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)更多的安全,。