汽車交通事故智能報警系統

洪印濤，王俊明，張洋建，梁植淇

Hong Yintao1，Wang Junming2，Zhang Yangjian1，Liang Zhiqi1

（1. 重慶交通大學 機電學院，重慶 400074；2. 太原理工大學 機電學院，山西 太原 030024）

汽車交通事故智能報警系統

洪印濤1，王俊明2，張洋建1，梁植淇1

Hong Yintao1，Wang Junming2，Zhang Yangjian1，Liang Zhiqi1

（1. 重慶交通大學 機電學院，重慶 400074；2. 太原理工大學 機電學院，山西 太原 030024）

當汽車發生交通事故時，如果駕駛員發生昏迷，且車輛所在路段又沒有車輛或行人經過，駕駛員將很難得到及時救治，如果能夠盡早向外界發出求救信息，則可以挽救駕駛員的生命；而且，如果相關部門能夠早一步到達事故現場，將會使調查、取證更為容易，減小證據滅失的可能性，有助于客觀公正地處理事故，及時排除隱患。為此文中提出了一種車載交通事故智能報警系統。

汽車；交通事故；智能報警

0 引 言

現在國內市場上用于汽車交通事故的報警系統相對較少，雖然有些產品也有緊急求助的功能，如某車載定位系統，但該裝置只是設置有一緊急求救按鈕，當遇到緊急情況時，按下此按鈕，系統將根據預先設定的第1號碼和第2號碼撥號，語音報出事先錄制好的求救語音，但是系統無法智能定位汽車所在的位置，必須通過網上平臺，登陸運營商的網站才能查詢。當遇到受傷人員失去知覺或者受傷嚴重無法移動等情況時，無法達到求救效果[1]。

針對現有系統的不足，設計了一種交通事故智能報警系統。該系統具有智能定位、自動求救的功能，只要系統判斷交通事故達到一定等級，就會自動為車主報120、122及保險公司，將事故地點、車牌號、車型及車主聯系方式等信息發送出去。如果乘客受傷情況不嚴重，車主可以自行決定是否需要發送報警信息；如果傷勢嚴重（以無知覺或無動手能力為準），系統將在提示時間過后發送報警信息，達到智能求救的目的。

1 系統的工作原理

根據汽車安全氣囊的工作原理，碰撞傳感器將檢測到的信號輸入ECU，ECU判斷碰撞強度是否滿足條件，若滿足條件則ECU控制安全氣囊引爆管引爆，安全氣囊充氣。事故發生時，ECU在向安全氣囊引爆管發送控制信號的同時，也向系統單片機發送信號。

該系統提出一種比較全面的車載交通事故智能報警系統的控制方法，即單片機內存儲有包含車輛、駕駛員的相關資料的求援信息（如車輛型號、牌照、車主電話等）；單片機的工作步驟為[2]：

1）單片機實時監測安全氣囊ECU的輸出信號，若安全氣囊被打開，則進入步驟2），否則繼續監測；

2）單片機向GPS模塊調取當前車輛位置信息，對當前車輛位置信息和求援信息作發送前預處理，并控制聲、光警報裝置（即圖1中的信號燈）進行報警提醒，進入步驟3）；

3）在設定的延遲時間30 s內，單片機檢測是否有來自人機交互裝置（即圖1中的開關）的關閉報警信號，如有，立即關閉聲、光報警裝置，取消步驟2）中的發送前預處理的操作，返回步驟1）；超過延遲時間，仍無來自人機交互裝置的關閉報警信號，則保持聲、光報警裝置的開啟狀態，進入步驟4）；

4）單片機控制GSM模塊，將求援信息和當前車輛位置信息發送至120報警平臺、110報警平臺、122交通管理中心以及車輛所屬的保險公司。

2 各部分組成框架

該設計是把安全氣囊、GPS定位器、單片機、GSM模塊有機地結合在一起，成品圖如圖3所示。其中事故發生信息由安全氣囊的碰撞傳感器收集，當發生重大交通事故時[3]，安全氣囊的傳感器發送電流信號觸發單片機工作，單片機將控制GPS定位器定位出交通事故地點，同時控制警報裝置響起警報聲，若規定時間內駕駛員沒有關閉開關，則判定車上人員喪失求救能力，系統將自動為事故人員報警求救[4]。

2.1 GPS定位器

GPS（Global Positioning System）是全球定位系統的簡稱。自20世紀90年代向全世界免費開放以來，它以全球覆蓋、全天候、連續實時提供高精度的三維位置、三維速度和時間信息的能力，很好地解決了人類導航和定位問題[5]。

GPS接收機根據NMEA-0183協議的標準規范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC機、PDA等設備。

GPS接收機輸出數據格式NMEA‐0183是美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association）為海用電子設備制定的標準格式。目前已成為GPS導航設備統一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）標準協議。

注：發送次序$PZDA、$GPGGA、$GPGLL、$GPVTG、$GPGSA、$GPGSV*3、$GPRMC。

通過單片機編程提取經度和緯度，從而達到定位的目的。

2.2 GSM通訊模塊

使用的GSM模塊是Siemens公司推出的TC35無線通信模塊，可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真。模塊的工作電壓為3.3～5.5 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz 2個頻段，所在頻段功耗分別為2 W（900 M）和1 W（1 800 M）。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第3組的二類傳真，以及2.4 k，4.8 k，9.6 k的非透明模式。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測功能，常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨特的40引腳的ZIF連接器實現電源連接、指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。通過 ZIF連接器和50Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線[6]。

如圖4所示，TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口6部分組成。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有模擬和數字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、 HR和EFR語音信道編碼。

TC35模塊的電流消耗指標：

1）通話模式的峰值電流（TALK mode of peak）為1.8A；

2）通話模式的典型電流（TALK mode），300mA @900MHz / 270mA @1800MHz；

3）空閑模式（IDLE mode）的消耗電流，10mA；

4）休眠模式（SLEEP mode）的消耗電流，3mA；

5）關機模式（Power Down mode）的消耗電流，50μ A。

TC35-AT指令（其中該系統設計時用到的發短消息命令）。

AT+CSMS 選擇消息服務。支持的服務有GSM-MO、SMS-MT、SMS-CB。

AT+CMGF 優先信息格式。執行格式有TEXT方式和PDU方式。

AT+CMGS 發送信息。

AT+CSCA 短信服務中心地址。

通過單片機向GSM發送相關的AT指令，從而實現語音短信等功能。2.3 安全氣囊的碰撞傳感器

碰撞傳感器的功用是對汽車碰撞強度做出檢驗，并將其產生的與碰撞強度成比例的電子信號傳送給電控單元（ECU）。碰撞傳感器分為安裝于汽車左、右翼子板下或前保險杠內側的安全氣囊傳感器（側向安全氣囊傳感器安裝在車門或門柱上）和裝于氣囊控制裝置中的安全傳感器兩類[7-8]。

粘性阻尼式傳感器在結構上由永久磁鐵、滾筒、鋼球和觸電等組成，當汽車正常行駛時，鋼球受到永久磁鐵吸引，緊靠在滾筒的內端[6]。當汽車受到一定強度的碰撞時，鋼球在慣性的作用下可以克服永久性磁鐵的吸力和球體與滾筒之間空氣的粘性阻力，迅速向滾筒外端移動，最終使傳感器內的電路觸點閉合，發出碰撞信號[9]。

3 軟件設計

為了提高程序處理的實時性和快速性，程序采用了中斷分別用于報警和串口數據處理（接收和發送），介于單片機中斷優先級只有高、低兩級之分，人為關閉報警信號則采用復位功能。當報警信號出現時，單片機開始計時并執行聲光報警以提醒駕駛員，此時如果按下取消報警按鈕（復位）則取消報警，如果在規定時間內沒有取消，則開始提取GPS有效信息并通過GSM發送至報警中心。具體思路如圖6所示。

4 兩種報警模式介紹

車輛發生事故后，汽車安全氣囊的ECU控制安全氣囊打開，其輸出信號被系統單片機監測到后，單片機從GPS模塊中提取車輛當前位置信息，并直接控制GSM模塊將報警信息發送至122交通控制中心和保險公司，并在30 s延遲后判斷是否需要報120急救中心。這種方案不論駕駛員的意識是否清醒，都直接發出報警信息，可用于一些特種車輛，如長途客運車、危險品貨運車等，便于交通管理部門對車輛進行規范管理。

另一種方案在事故發生后，聲、光警報裝置進行報警提醒，30 s內如果事主的意識仍然清醒，可通過操作人機交互裝置自行關閉報警裝置，系統不發送求救信息；若無外來操作則系統默認事主喪失求救能力，則系統自動發送求救信息，這種方案可用于私家車（系統原理中介紹的方案即該種方案）。

6 報警信息

Accident happening!!

6 結 論

文章介紹了一種交通事故智能報警系統，能夠實現汽車交通事故的智能報警，減少救助延遲而導致的生命和財產的損失。同時有助于交通部門在發生交通事故時迅速做出反應，盡快疏導交通，緩解交通壓力。也可以使相關部門進行特種車輛的監控。該系統報警信息全面，具有多種報警模式，可以適應不同用戶的產品需求。

[1]洪印濤，王俊明，梁植淇，等. 車載交通事故智能報警系統：中國，201020658460．0[ZL]．2011-06-15．

[2]卡普蘭. GPS原理與應用[M]，北京：電子工業出版社，2007.

[3]朱惠忠. GSM—R通信技術與應用[M]. 北京：中國鐵道出版社，2005.

[4]宋年秀. 汽車防抱死制動系統/安全氣囊系統[M]. 北京：人民交通出版社，2004

[5]郭波，管菊花，王鐘莊．汽車安全氣囊控制系統的優化設計[J].自動化儀表，2010，31（12）：5-7．

[6]鐘志華，楊濟匡．汽車安全氣囊技術及其應用[J]. 中國機械工程，2000（Z1）：234-237．

[7]王江鋒，高峰，王建．一種新型車輛智能避撞預警模型設計[J]，北京航空航天大學學報，2007（11）：72-75．

[8]凌杰，陸培民．基于TC35I的汽車智能報警控制系統設計[J]，青年與社會：中外教育研究，2010（11）：20-22．

[9]上海大學．車載智能報警方法和裝置[P]. 中國專利：CN101391589，2009-03-25

[10]煙臺麥特電子有限公司．交通事故自動報警及信息記錄方法及其車載智能終端裝置[P]. 中國專利：CN101615306[P]．2009-12-30.

[11]莊少群，基于無線通信實現的智能報警系統研究[J]，科技創新導報，2010（31）：10．

U491.6

A

2014-04-17

1002-4581（2014）04-0024-04