车辆事故紧急呼救系统终端硬件电路及驱动程序设计

摘要

车辆事故紧急呼救系统作为车辆安全方面的一个重要保障，在事故救援方面所起的作用非常重要，能够减少救援时间，降低乘员死亡率。虽然近年来交通事故的数量及人员伤亡有下降趋势，但交通事故造成的生命财产损失总体上依然很严重，因此，车辆事故紧急呼救系统终端的研究具有重要意义。本课题主要设计车辆事故紧急呼救系统总体结构，研究终端硬件电路及驱动程序，并利用台车碰撞模拟试验验证终端工作的可靠性。
　　本课题设计的系统终端的功能主要包括:加速度信号实时采集及处理、图像信息采集、射频通讯、GPS定位、GPRS通讯、LCD屏显示、SD卡存储等。该终端分为事故检测模块和呼救模块两部分。事故检测模块主要负责加速度信号的实时采集及处理，利用移动窗积分算法判断事故的发生。如果检测到事故的发生，则采集事故后加速度信号和车内图像信息，将其存储于SD卡中，通过无线射频将碰撞类型、碰撞加速度及速度变化量等事故信息发送到呼救模块。呼救模块接收到事故信息后，提取并解析GPS定位信息，通过GPRS将信息发送到呼救中心。此外，当车辆发生其他意外时，亦可通过该终端发送求援信息。终端具有自动呼救和手动呼救两种求援方式。
　　硬件方面根据功能需求，选择各个模块合适的芯片，以嵌入式处理器ARM7为核心，展开电路的详细设计。主要包括STM32芯片外围电路设计、加速度传感器电路设计、射频电路设计、GPS电路设计、GPRS电路设计及电源电路设计等，并在完成PCB板设计及加工后，借助相关检测工具进行测试，结果表明车载终端硬件可以可靠地工作。软件方面，按照对应的模块功能进行驱动程序设计，包括A/D通道数据采集功能、射频信息发送、接收功能、GPS信息提取、数据解析功能、GPRS短信息发送功能及数据存储功能等。
　　将呼救终端安装在台车上，通过两种不同车速下的台车碰撞模拟试验，证明事故检测模块在碰撞过程中可准确地检测到事故的发生，并判断事故类型，同时将事故信息发送到呼救模块。呼救模块通过LCD屏显示碰撞加速度、碰撞速度变化量、日期、时间、地理位置等信息。同时，在中速碰撞时提示是否发送呼救信息，在高速碰撞时提示呼救信息已经发送。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题来源

1．2 研究背景与意义

1．2．1 车辆安全性能的分类

1．2．2 研究背景

1．2．3 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 课题主要内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 系统终端总体设计

2．1 系统终端需求分析

2．1．1 系统功能分析

2．1．2 终端性能要求

2．2 系统总体结构

2．2．1 车载终端

2．2．2 呼救中心

2．3 系统主要应用技术

2．3．1 GPS技术

2．3．2 GPRS技术

2．3．3 传感器技术

2．4 本章小结

第三章 系统终端硬件电路设计与实现

3．1 事故检测模块设计

3．1．1 控制单元设计

3．1．2 加速度传感器信号采集模块设计

3．1．3 射频模块设计

3．2 呼救模块设计

3．2．1 GPS定位模块设计

3．2．2 GPRS通信模块设计

3．2．3 扩展模块设计

3．3 车载终端电源模块电路设计

3．4 系统终端PCB设计及硬件抗干扰分析

3．4．1 PCB走线及阻抗分析

3．4．2 PCB抗干扰设计

3．5本章小结

第四章 车载呼救终端驱动程序设计

4．1 软件设计要求

4．2 系统软件功能分析

4．3 驱动程序设计

4．3．1 事故检测模块驱动程序设计

4．3．2 呼救模块驱动程序设计

4．4 本章小结

第五章 车载终端性能试验及分析

5．1 台车碰撞模拟试验

5．1．1 台车试验设备

5．1．2 台车试验步骤

5．2 试验结果及分析

5．2．1 17km／h台车碰撞模拟试验

5．2．2 40km／h台车碰撞模拟试验

5．3 本章小结

第六章 研究总结与展望

6．1 本课题主要完成工作

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果