車(chē)禍自動(dòng)定位報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：設(shè)計(jì)了一種車(chē)禍自動(dòng)定位報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)用了MEMS、GPS和GSM等技術(shù)。由于車(chē)禍發(fā)生的瞬間，車(chē)體加速度非常大，遠(yuǎn)超過(guò)緊急剎車(chē)時(shí)的加速度，故可用加速度的大小作為車(chē)禍發(fā)生的判斷依據(jù)。使用MEMS加速度傳感器采集信號(hào)，經(jīng)CPU處理后，如果加速度值超出保護(hù)值，立刻通過(guò)GSM平臺(tái)將GPS檢測(cè)到的經(jīng)、緯度及相關(guān)信息發(fā)送到相關(guān)部門(mén)，救援人員能迅速趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行急救。此設(shè)計(jì)提供了一種在特殊情況下能更好更及時(shí)地保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的新途徑。
關(guān)鍵詞：MEMS加速度傳感器；GPS定位系統(tǒng)；GSM通信技術(shù)；報(bào)警

在汽車(chē)發(fā)生意外碰撞時(shí)最大限度地確保駕駛員和乘客的安全，是汽車(chē)工業(yè)追求的目標(biāo)之一。據(jù)我國(guó)衛(wèi)生部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在1 000例交通事故傷者中，只有14．3％的傷者能及時(shí)乘坐救護(hù)車(chē)到達(dá)醫(yī)院。道路交通事故表明，如果在交通事故發(fā)生5 min內(nèi)采用應(yīng)急救援措施，30 mm內(nèi)采用急診，至少可以使18％～25％的重傷者免于死亡；另外，在我國(guó)車(chē)禍死亡中大約40％的傷者是當(dāng)場(chǎng)死亡，其余60％是死于醫(yī)院或送往醫(yī)院途中，其中30％的傷者是因?yàn)閾尵炔患皶r(shí)而死亡。隨著汽車(chē)安全研究的深入，采用日趨完善的汽車(chē)碰撞保護(hù)系統(tǒng)(如氣囊等)可以有效地降低車(chē)禍死亡率，同時(shí)也有諸多弊端(如不能及時(shí)報(bào)警等待救援等)。本設(shè)計(jì)可以在車(chē)禍發(fā)生后自動(dòng)撥打緊急電話(huà)，告知相關(guān)部門(mén)車(chē)禍發(fā)生的精確位置、時(shí)間，使其在第一時(shí)間派出救援隊(duì)，給援救傷員爭(zhēng)取更多時(shí)間，挽救更多的生命。

1 系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)框架
西方交通管理部門(mén)為了交通安全，特制定了死亡加速度500 g(g=10N／kg)這一數(shù)值，以醒世人。意思是如果行車(chē)加速度超過(guò)此值，將有生命危險(xiǎn)，那么大的加速度，一般情況下緊急剎車(chē)是難以達(dá)到的，只有在發(fā)生猛烈撞擊后才會(huì)達(dá)到該數(shù)值。車(chē)輛碰撞的時(shí)間非常短，大多為毫秒級(jí)，而Atmega128單片機(jī)的處理速度是微秒級(jí)，甚至有更高級(jí)的芯片處理速度能達(dá)到納秒級(jí)，足以計(jì)算出撞車(chē)時(shí)的加速度。例如，兩輛摩托車(chē)時(shí)速20 km(5．6 m／s)，相向而行發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間為毫秒級(jí)，按0．001 s來(lái)計(jì)算，這樣短的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生的加速度為a1=V／t=5．6／0．001=560 g，如果是緊急剎車(chē)，從剎車(chē)開(kāi)始到最終停止，時(shí)間按1 s來(lái)計(jì)算，產(chǎn)生加速度為a2=V／t=5．6／1=0．56 g，可見(jiàn)碰撞產(chǎn)生的加速度非常之大，證實(shí)了用檢測(cè)加速度的方法來(lái)判斷是否發(fā)生車(chē)禍?zhǔn)强尚械摹?br /> 本設(shè)計(jì)采用Atmega128單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的中央處理器，與MEMS加速度傳感器、GPs定位模塊、GSM通信模塊相連。
一旦MEMS加速度傳感器檢測(cè)到有加速度變化，Atmega128將對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，若判為發(fā)生車(chē)禍，則GSM模塊以發(fā)短信或打電話(huà)的形式將GPS接收到的定位信息傳遞給有關(guān)部門(mén)，使其迅速派出急救隊(duì)進(jìn)行救援工作；反之，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，循環(huán)檢測(cè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 主要硬件模塊
2．1 MEMS加速度傳感器模塊
加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備，有角加速度計(jì)和線(xiàn)加速度計(jì)兩種型號(hào)。本系統(tǒng)采用的MEMS加速度傳感器型號(hào)是ADX L202JE，此傳感器在同一硅片中刻蝕了一個(gè)多晶硅表面微機(jī)械傳感器，并集成了一套精密的信息處理電路，如圖2所示。