基于加速度的车祸报警系统的设计与实现

摘要：为使汽车发生车祸时可在最短的时间内得到援救，以达到减少车祸伤亡的目的，设计了一种基于加速度的车祸报警系统，主要包括车栽终端和上位机。车载终端以AVR单片机作为核心，它具有两个串行通讯口，一个接GPS模块，另一个接GSM模块。一旦判断发生车祸，车栽终端会立即生成短信，通过GSM将信息发送至已设置的号码，同时上位机会很快收到短信而获得车祸的时间、地点、速度、加速度，接收号码也可以设置多个。车载终端同时也支持手动报警和呼叫功能，即发生车祸后现场人员可通过车载终端与监控中心联系，让监控中心获得更为详细的车祸情报。
关键词：加速度；车祸报警；GPS；GSM

随着汽车行业的发展，车祸也在频繁发生，根据公安部交通管理局发布的2009年全国道路交通事故情况显示，2009年，全国共发生道路交通事故238 351起，造成67 759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9．1亿元。所以，在我国减少交通事故、挽救人身财产安全已是迫在眉睫。
我国卫生部提供的一份资料表明：在1000例交通事故伤害者中。只有14．3％是乘救护车到达医院。另外，在我国车祸死亡者中只有大约40％是当场死亡，60％的人死于医院或者送往医院途中，其中约30％的受伤者因为抢救不及时而死亡。因此。如果能减少抢救时间，及时得到救助，将能在很大程度上减少伤亡。而很多时候车上人员在发生车祸时不知道自己具体的位置，或者是已失去的报警能力无法及时与救援部门联系，耽误了最佳的救援时间，从而导致伤害的增大。
基于加速度的车祸报警系统即当发生车祸之后，该系统能能立即让监控中心获得车祸信息，并指引救援人员到达事故现场，及时展开救援工作，以达到尽量减少事故人员伤亡的目的。事实证明，国外将电子技术、无线电通讯技术应用于交通事故的自动呼救，可有效减少事故人员伤亡。

1 技术介绍
1．1 GPS定位
GPS系统由环绕地球运行的GPS卫星组成，使得地面任一点都能观测到4颗以上的卫星，GPS信号接收机能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。
1．2 GSM通信
GSM是一种广泛应用于全世界的数字移动电话系统。GSM是目前3种数字无线电话技术(TDMA、GSM和CDMA)中使用最为广泛的一种。用户遍布140多个国家。许多GSM网络拥有漫游协议，因此当到其他国家或地区之后，仍然可以继续使用GSM通信。

2 车祸判断
我国的汽车正面碰撞标准GB11551—2003《乘用车正面碰撞的乘员保护》是非等效采用ECE R94法规制定的。我国的法规要求是速度50 km／h下的100％正面碰撞，100％正面碰撞的意思就是，车辆正面完全撞在障碍物上，车头的受力面为100％。表1为我国汽车制定主要测试项目，可见碰撞测试时速为50 km／h时要求汽车气囊必须自动打开，说明汽车在50 km／h以下的速度发生碰撞还是比较安全的，而50 km／h以上的速度发生碰撞是很危险的。

汽车在发生车祸碰撞时持续变形时间一般为40～80 ms，并随碰撞相对速度增加，碰撞持续时间逐渐减少。碰撞速度与时间的关系如表2所示。

根据公式：

得到碰撞速度与加速度的关系如表3所示。

从表3可以看出碰撞速度越大加速度越大。因此车上人员受伤的可能性就更大。从加速度对应的速度60 km／h、70 km／h、80 km／h关系可以近似：

得50 km／h碰撞的近似加速度为11 g，即当加速度达到11 g时足已证明发生了汽车严重的碰撞事故，很大机率能让司乘人员受伤，甚至失去生命，所以应该立刻自动发出车祸报警。