汽车防撞报警系统毕业论文设计

本科毕业设计（论文）说明书汽车防撞报警系统 华南理工大学广州学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学广州学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 日期： 年 月 日指导教师签名： 日期： 年 月 日华 南 理 工 大 学 广 州 学 院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 兹发给 07级电信（2） 班学生 刘坤洋 毕业设计（论文）任务书，内容如下： 1.毕业设计（论文）题目： 汽车防撞报警系统 2.应完成的项目： （1） 了解汽车防撞系统的结构和工作原理； （2） 了解汽车报警系统的结构和工作原理； （3） 了解汽车防撞报警系统报警信号产生机制； （4） 了解车载GPS设备通过GPRS网络发送报警信息的流程； （5） 设计基于GPS设备的汽车防撞报警系统； （6） 形成汽车防撞报警系统设计书。 3.参考资料以及说明： （1） GPS原理与应用(第2版) Christopher J.Hegarty，美 ，Elliott D.Kaplan (编者), 寇艳红 (译者) 电子工业出版社2007年7月1日 （2） GPS技术与工程应用 熊志昂 李红瑞 赖顺香 国防工业出版社2005 年4月 （3） 卫星通信（第二版） Satellite Communications Second Edition （美）Timothy Pratt Charles Bostian Jeremy Allnutt 电子工业出版社 2003 年11月 （4） 汽车工程手册(中文第3版) 德国BOSCH公司 (作者), 魏春源 (译者) 北京理工大学出版社; 第3版 (2009年4月1日) （5） 汽车设计 王望予 (编者) 机械工业出版社; 第4版 (2004年9月4日) （6） 汽车电子手册(第2版) 罗纳德 K. 约尔根(Ronald K.Jurgen) (作者), 鲁植雄 (译者), 等 (译者) 电子工业出版社; 第2版 (2010年3月1日) （7） GSM移动通信技术原理与应用:原理/设备/仿真实践 中兴通讯NC教育管理中心 (作者) 人民邮电出版社; 第1版 (2009年11月1日) 4.本毕业设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。 专业教研组（系）负责人 审核 年 月 日 指导教师（导师组） 签发 年 月 日毕业设计（论文）评语： 该生的毕业论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目有一定难度，工作量较大，选题具有学术参考价值。论文中根据全球定位系统（GPS）将采集在高速公路中行驶的车辆的位置、速度等参数，对可能发生事故的车辆发出预警，提示驾驶员。文中使用分组无线业务（GPRS）作为通信网络，以Server 2000数据库作为数据库支持，用VB进行分析操作。阐述GPS、GIS和GPRS在系统中的应用，基本完成任务书规定的任务。文章篇幅完全符合学院规定，内容较为完整，主要观点突出，论述紧扣主题。语言表达流畅，格式完全符合规范要求，参考了较为丰富的文献资料，具备一定的独立科研能力。设计方案和得出程序基本正确，熟练运用Server 2000数据库。作者答辩时概念清晰明了，能正确回答问题，答辩小组一致同意通过该论文答辩。毕业设计（论文）总评成绩： 毕业设计（论文）答辩小组负责人签字： 年 月 日 摘 要 随着高速公路追尾事故的不断发生，一种防患于未然的防撞系统亟待推出。同时，随着社会经济的发展，交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大幅攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行。而汽车防撞系统是一种智能电子监控系统，它可以在车辆停车和倒车时检测车辆后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍物时会发出声音警报，使车辆能与后面的障碍物保持一定的距离，因此可以让驾驶更安全。另外，如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生则是非常有用的，汽车防撞预警系统正是基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。本文根据全球定位系统（GPS）将采集在高速公路中行驶的车辆的位置、速度等参数，对可能发生事故的车辆发出预警，提示驾驶员。文中使用分组无线业务（GPRS）作为通信网络，以Server 2000数据库作为数据库支持，用VB进行分析操作.车辆防撞技术作为智能运输系统的一个子课题，将不断成熟和完善，防撞系统的应用可以缩短车辆间的安全行车距离，还可以实现安全超车，保证高速运行车辆的安全性，提高公路运输效率，促进经济的快速发展。关键词：防撞系统；全球定位系统；分组无线业务； Abstract As the freeway rear-end accidents continue to occur, a proactive anti-collision system urgently introduced. As the same time ,Is day by day prosperous along with the social economy development transportation shipping industry, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serious, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative.And car aid is a kind of intelligent electronic guard systerm,which can detect the distance of the barrier beside or after the car when it is reversing and parking ,use audio warings to alert driver to keep distance from obstacles,and so that to make the drive safer. On the side,if the drivers can be informed before the accidents take place, the safety level will be improved greatly. The highway vehicle anti-collision warning system is such a technique based on the initiative security of automobile when driving.Based on Global Positioning System (GPS) Driving parameter will be collected on the highway in the location of vehicles and velocity of the vehicle. As early warning, accidents may not occur. GPRS will be used as the communication network. Server 2000 provides database support. VB analysis database.Vehicle anti-collision technique as sub-item of Intelligent Transport System will grow up and be perfect in future. It will shorten the safe space between car heads, actualize the safe overtaking and guarantee vehicle safety, so it will help to increase transport efficiency and keep economic fast growth.Keywords: Collision Avoidance System，GPS, GPRI目录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1选题意义11、2 GPS国内外研究现状21、2、1 GPS国外市场发展现状与趋势21、2、2我国卫星导航应用的市场现状与发展趋势31、3 GPS技术概述41、3、1 GPS系统的工作原理41、3、2 GPS移动目标定位报警系统构成4第二章 汽车防撞系统的分析62、1 目前汽车防撞系统有以下几种探测方式62、1、1.  激光方式62、1、2. 超声波方式62、1、3. 红外线方式62、1、4. 图像识别方式62、1、5 GPS车距测量技术72、2 汽车防撞系统的结构组成72、2、1信号采集系统72、2、2数据处理系统72、2、3控制器72、2、4执行机构72、3汽车防撞系统的工作原理72、3、1报警提醒72、3、2跟踪识别72、3、3智能处理72、3、4减速刹车72、4汽车防撞系统的国内外研究现状与趋势8第三章 汽车报警系统的分析93、1 汽车报警系统的结构组成93、1、1制动系统低压报警装置93、1、2机油压力报警装置93、1、3燃油量报警装置93、1、4蓄电池液面报警装置93、1、5 GPRS/GPS车辆报警定位系统103、2 汽车报警系统地工作原理103、3 汽车报警系统的发展趋势11第四章 汽车防撞报警系统分析124、1 汽车防撞报警系统的设计意义124、2 基于GPS的汽车防撞报警系统124、3 GPS汽车防撞报警系统终端功能13第五章 基于GPS设备的汽车防撞报警系统的设计155、1、车载GPS设备通过GPRS网络发送报警信息的流程155、1、1分组无线业务(GPRS)155、1、2.系统设计原理165、1、3 数据接受系统165、1、4数据发送系统175、2 GPS汽车防撞报警的监控中心软件设计175、3 GPS汽车防撞报警系统在交通管理中的应用18第六章 不足与展望19第七章 结论20参考文献21致谢22III第一章 绪论第一章 绪论1.1选题意义汽车作为现代人类的交通工具，改变了人们的生活方式，推动了社会经济的发展和人类文化的进步，给人们的生活带来了极大的便利，但同时也带来了严重的交通安全问题。据红十字会的数据：全世界每年死于道路交通事故的人数达 70 万人，另有10001500万人受伤，每年因道路交通事故造成的经济损失约为 5180 亿美元。道路交通事故给家庭、集体和国家都会带来巨大的损失，成为世界性的严重社会问题。预计至 2020 年，交通事故将成为继心血管病和精神压力症之后造成人类非正常死亡的第三大直接原因 。高速公路作为交通运输的重要组成部分，在这所有的交通事故中占有很大的分量。高速公路交通事故的死亡率也一直居高不下，高速公路是集人、车、路、环境和管理于一体的复杂系统，引起事故的原因很多，发生的交通事故的类型也各不相同，但追尾碰撞引起的事故占最多数。据统计，汽车追尾在交通事故中占到了 30-40，而追尾事故所造成的财产损失和人员伤亡更是占到了总损伤的 60 。为了减少交通事故和人员伤亡，各国都在积极的研究对策，利用各种方法和措施来减少交通事故的发生。近年来由于电子技术的飞跃发展，使得相关技术日新月异，尤其是信息产业的迅速发展，使得研制高度信息化的交通安全系统有了基础。在过去20-30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员的安全。所有这些被动安全措施都不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成的问题。如果从预防撞车事故的发生的角度着眼，在提高汽车主动安全性方面下功夫，则可在汽车安全性领域有较大的突破。人们越来越认识到，如何利用先进技术，辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路等环境进行实时监控和报警，防止汽车碰撞事故的发生，显得尤其重要。为了很好的解决这些问题，GPS防撞系统应运而生，GPS防撞系统是结合GPS，GIS与无线通信技术为一体的综合技术产品，GPS防撞系统主要利用GPS对于在高速公路上行驶的车辆进行定位测速，对于可能发生交通事故的车辆间进行预警，以避免事故的发生1。近年来，GPS定位技术已用于露天煤矿防撞系统，高速公路测速系统只是看司机是否违章，不对司机进行任何提示。GPS定位技术依靠其高精度，高效率的优势已被越来越多的人们所认识和关注，而GPS接收机成本的不断降低，使这一技术受到越来越多厂商的青睐，逐渐应用在各个领域之中。同时，国内通信技术日渐成熟，通信网络覆盖的范围不断扩大信号传输速率显著提高，使得车辆与监控中心之间架起了一座无形的通信桥梁。GPS、GPRS的广泛应用，使得自动监控和报警系统的实现有了技术的保证。1、2 GPS国内外研究现状1、2、1 GPS国外市场发展现状与趋势 目前，以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。随着技术的进步、应用需求的增加，GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域，使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。主要应用领域：（1）民用领域 在定位导航方面，GPS的使用对象主要是汽车、船舶和飞机等运动物体。例如船舶远洋导航和进港引水，飞机航路引导和进场降落，汽车自主导航定位，地面车辆跟踪和城市智能交通管理等。此外，对于警察、消防及医疗等部门的紧急救援、追踪目标和个人旅游及野外探险的导引等，GPS都具有得天独厚的优势。在日常生活中，GPS还可用于人身受到攻击危险时的报警，特殊病人、少年儿童的监护与救助，生活中遇到各种困难时的求助等。使用时只需按动带有移动位置服务的 GPS手机按钮，警务监控中心和急救中心在几秒钟内便可获知报警人的位置并提供及时的救助。 目前国际上具有代表性的GPS公司，主推测量仪器的有天宝公司、徕卡公司、诺华达公司和佳瓦特公司等，主推导航设备和GPS OEM板的有高明公司、麦哲伦公司、摩托罗拉公司、洛克韦尔公司和瑟孚科技公司等。 (2)军事领域   在军事领域，GPS也已从当初的为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位导航，扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段。其工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线，提高制导精度。区别于误差较大、精度较低的民用标准定位服务，军方使用的是精密定位服务。资料显示，未配置GPS制导系统之前，美军的“战斧”(BGM109C)巡航导弹的圆概率误差约为9米，在其惯性地形匹配制导系统中加入GPS后，圆概率误差降至3米，制导精度大大提高。11、2、2我国卫星导航应用的市场现状与发展趋势（1）市场发展现状 GPS卫星导航定位技术于上世纪80年代末引入中国，目前主要在大地测量(测绘、勘探)、海上渔业和车辆定位监控等领域得到了比较广泛的应用。在全球 GPS应用领域中，车辆应用所占的比重最大，目前约占总数的40以上。19961997年间是GPS车辆跟踪系统市场的调整和充实时期。主要是公安、金融等部门利用其专用的常规无线电台(异频单工电台)通信系统和模拟集群系统，在全国三四十个城市建成了金融运钞车和公安交警车辆跟踪系统。 19982000年GPS车辆跟踪系统市场出现了快速增长的势头。随着我国GSM数字移动通信系统的快速发展与全国普及，作为系统瓶颈问题的通信网络通过采用GSM公众网的短信息服务找到了新的出路，这对GPS车辆跟踪系统的发展起着极大的促进作用。 我国现在拥有世界上最大潜力的卫星导航应用市场。经过十多年的发展，我国的卫星导航用户设备市场化的条件日趋成熟，批量化用户群体正在逐步形成，已进入应用行业高速发展的时期。美国联邦通信委员会规定，到2005年美国95的用户手机必须配有定位能力，2003年底前，95的新手机有定位能力。而移动电话与GPS结合是最好的解决办法。目前，国际上一些主流手机制造商如诺基亚、爱立信和三星等已开始使用集成的GPS芯片，而日本的日本电信电话移动通信网公司、KDDI和美国的Sprint、Verizon、网信公司等电信运营商也已开始或计划提供基于GPS手机的位置服务。（2）GPS在中国的发展趋势在GPS应用领域，车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆应用一般分为车辆跟踪和车辆导航两大系统。但当摩托罗拉公司推出集车辆导航与跟踪于一体的车辆信息系统后，它就成了发展的方向。GPS车辆定位监控系统主要有自导航应用和中心监控两种方式。车辆监控系统是集GPS技术、无线通信技术和地理信息系统技术于一体的综合车辆管理系统。一般行业用户的车船队监控都采用中心监控方式，系统由监控中心、位于监控中心的主站和安装在移动车辆上的子站等3部分构成。系统的工作原理是：安装在车辆上的GPS接收机根据收到的卫星信息计算出车辆的当前位置，通信控制器从GPS接收机输出的信号中提取所需要的位置、速度和时间信息，结合车辆身份等信息形成数据包，然后通过无线信道发往控制中心。控制中心的主站接收子站发送的数据，并从中提取出定位信息，根据各车辆的车号和组号等，在监控中心的电子地图上显示出来。同时，控制中心的系统管理员可以查询各车辆的运行状况，根据车流量合理调度车辆。 以车辆防盗为例，一般分为静态车辆防盗与动态车辆追踪两种。前者是指车主离开汽车，停泊的车辆遭遇偷盗、毁坏和移动时，车辆通过自身的监控系统向GPS监控中心发出警报，并自动与车主手机联系、电话报警等。后者则可对行驶中的被盗车辆进行定位跟踪、车况监听、车迹记录，甚至控制车辆断电和断油等。1、3 GPS技术概述1、3、1 GPS系统的工作原理GPS （GLOBAL POSITONING System）就是全球卫星定位系统，它由空间部分、地面控制部分及用户接收部分组成。（1）空间部分（GPS星座）GPS的空间部分是由24颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有3 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。 （2）地面控制系统（地面监控系统）地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 （3）用户设备部分（GPS信号接收机）它是由许多移动目标站组成。监控中心站将接收由GPS移动目标站发出的定位报警信号，经计算机自理后，移动目标就在地图上显示出来，从而迅速得到反映出事现场的各种信息，做到实时跟踪、调度、处置2。1、3、2 GPS移动目标定位报警系统构成目前，几乎所有的安全防范报警系统仅能为固定目标提供服务，而对移动用户，例如押款车、出租车等在进行中被劫时，就显得无能为力了，因此移动目标准确定位并及时发出报警信息，是安全防范领域急待解决的问题。GPS移动目标定位报警系统的产生使这个难题迎刃而解，该系统是在GPS技术基础上，结合无线电通信技术、计算机技术、地球地理信息等相关科学，研制开发并应用到安全防范领域的高科技产品，它能有效的实行监控、跟踪定位移动目标，确保各种重要车辆的安全。GPS移动目标定位报警系统由监控中心站，监控分中心站，以及若干个移动目标站组成二级网。（1）监控中心站：该站由无线数传电台、全向高增益天线、计算机系统、地理信息数库和移动目标管理软件，指挥调度软件组成。能实时监控联网的移动目标。当3地移动目标（例如银行押款车）途中遭到袭击时，移动目标的GPS通过电台将其遇劫的地址、方位等报警信息自动传到监控中心，监控中心根据接收到的信息，在计算机显示屏的电子地图上显示出汽车被劫的位置，并进行跟踪，同时显示出案发地点周围的警力分布情况及最佳出动方案，以便准确及时地调动人力进行处理，还可根据需要使某一特定目标始终处于监控之下，显示其运动轨迹。同时还可以将各个受控目标发来数据进行记录、查询、打印。移动目标的定位精度可达十多米。（2）、监控分中心站：该站由无线电数传电台、全向天线、中转电台、计算机、显示屏、移动目标管理软件组成。当该区内移动目标遭到袭击立即发出信号，并在计算机显示屏上显示出移动目标的具体位置，进行实时跟踪，并可根据需要自动或手动与监控中心联系，请求警力支援。由于实行分级管理，从而有效地解决了同频干扰问题。（3）、移动目标站：该站由天线、GPS接收机或（显示仪）、GPS控制台、车载电台及车载天线组成。这些设备安装在移动目标上，GPS接收机随时接收来自导航卫星的信号，进行处理，确定自身所处的地方、时间等数据，并可根据要求随时将所需数据信息发到监控中心站，如果遇到突发情况时，可立即将报警信息通过车载台发送到监控中心报警求救3。第二章 汽车防撞系统的分析2、1 目前汽车防撞系统有以下几种探测方式2、1、1.  激光方式激光具有高单色性，高方向性和相干性好等特点，因此激光波束近似直线性，很少扩散，波速能量集中，传输距离远。激光测距的测量精度很高，技术上已经有了很大的进步。但是，激光测距的应用具有局限性，主要是因为激光测距方式受天气状态、汽车的震动及反射镜表面磨损、污染等因素影响较大，测距精度难以保证。2、1、2. 超声波方式 超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性反射、折射、干涉等等，超声波测距就是利用其反射特性，工作原理和声纳回声定位的原理基本相同。超声波发射器不断发射出某一频率的超声波，遇到被测物体后反射，当超声波接收器接受到反射信号，将其转变为电信号，测出发射波和反射波的时间差，根据声速即可求得距离。但是超声波测距的最大问题就是探测距离短，而且天气状态对它影响很大，所以超声波测距主要运用于倒车雷达等近距离测距。 2、1、3. 红外线方式 红外线测距和激光、超声波测距在原理上基本相同，均是根据发射波和反射时间来判断目标的距离，红外线测距在技术上难度不大，构成的测距系统成本低廉，但是在恶劣的天气和长距离探测方面仍然不能满足汽车防撞的要求。 2、1、4. 图像识别方式 本系统是以一种集光、机、电等高新科技手段于一体的汽车智能防撞安全保护系统。本系统以快速图像采集系统作为侦测识别载体，充分运用微电脑处理系统和光、机、电转换执行机构，能够做到汽车雨雾天气时在高速公路上安全行驶。该系统可以在视线不好的情况下对前方200米范围内出现的车辆自动性进行侦测识别和计算处理。随着图像处理技术的发展,数字信号处理器的不断更新,单片微机的处理能力不断提高和大规模集成电路的迅速发展,使该汽车防撞系统的实现成为可能。2、1、5 GPS车距测量技术利用两台GPS接收板实时接收和处理定位信号,并进行实时差分运算确定运动载体相对距离,运动速度。通过对接收到的实时定位数据采样以及对数据中存在的各种误差的分析,建立运动载体的动态模型:当前统计模型,GPS数学动态定位模型,研究并建立了一种适用于本系统动态模型的自适应卡尔曼滤波算法,使系统在动态环境中有较好的稳定性和防碰撞预测精度4。5第二章 汽车防撞系统的分析2、2 汽车防撞系统的结构组成2、2、1信号采集系统：采用雷达、激光、声纳、卫星等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离； 2、2、2数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令； 2、2、3控制器：负责对数据处理系统的发来的指令进行分析、过滤并对执行结构下达指令； 2、2、4执行机构：发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、自动减速、自动刹车等；2、3汽车防撞系统的工作原理2、3、1报警提醒防撞器的显示报警系统能及时显示本车的车速、前方最具威胁车辆或物体的距离。当接到中央处理系统的指令时，能以声音的方式提醒驾驶人员前方有危险信息，需谨慎驾驶，显示报警功能，大大提高了人车安全。 2、3、2跟踪识别采用了雷达识别系统，有效地对本车前方的动、静态目标进行实时监测，及时将测量数据传输给中央处理系统。 2、3、3智能处理中央处理系统对雷达采集的信息进行分析、计算、处理，有效对车辆前方出现的障碍物进行分析判断，并迅速做出处理、发出指令，将雷达采集信号转换为可执行信号，及时传输给报警显示系统和制动执行系统。 2、3、4减速刹车若遇危险，制动执行系统接收到中央处理系统发出的制动指令时，能迅速根据险情对车辆采取智能减速、重刹、停车等动作5。2、4汽车防撞系统的国内外研究现状与趋势随着现代社会工业化的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人所用，但是随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早1S意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要的作用。显然，此类产品的研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景。同时，汽车工业在经济发达国家已经成为一个发展国民经济的支柱性产业。如美国每年汽车(轿车和卡车)产量平均为1400万辆，我国1998年为160万辆。车多路少已成为交通状况日益严重的问题之一。以相对的观点看，道路交通是最危险的运输方式之一。事故统计表明：所有碰撞有一半以上(65)是由追尾碰撞引起的。据统计：早在70年代初时由于汽车碰撞全世界每年造成的经济损失为100亿美元，平均每辆车每年的经济损失为100美元。现在是2l世纪初，汽车产量估计翻了三番，所造成的经济损失也就至步翻了三倍。据统计，2001年我国道路交通事故造成的直接经济损失为30亿元， 105 930人死亡546 485人受伤。可以说，道路交通事故每天在全国各地均频频发生，给人民造成了巨大的生命财产损失。为此一些发达国家早在70年代就开始研制汽车防撞系统。研制汽车防撞系统可以大大有效的减少事故的发生几率和财产的损失，为此研究汽车防撞系统的前景十分美好6。7第三章 汽车报警系统的分析第三章 汽车报警系统的分析3、1 汽车报警系统的结构组成报警装置一般由传感器、报警灯（或蜂鸣器）等组成。3、1、1制动系统低压报警装置 在采用气制动的汽车上，一旦制动气压低于最小允许值时，制动系统将不能正常工作而危及安全。所以此种汽车需装备制动系统低压报警装置，当气压过低时报警灯随即点亮，以引起驾驶员注意。报警开关：当电源接通后，制动系统气压下降到340370 kPa时，由于作用在膜片上的压力减小，于是在复位弹簧的作用下触点闭合，电路接通，报警灯亮。当气压升高到400 kPa以上时，由于膜片所受推力增大，压缩复位弹簧使触点打开，电路切断，报警灯熄灭。3、1、2机油压力报警装置有些汽车上除装有机油压力表外，还装有机油压力报警装置。当润滑系统机油压力低于允许值时，报警灯亮，以引起驾驶员注意。3、1、3燃油量报警装置作用：当油箱内燃油减少到规定值以下时，仪表板上燃油量报警灯点亮，提醒驾驶员注意。热敏电阻式燃油量报警装置，它由热敏电阻式传感器和报警灯组成。当燃油多时，具有负温度特性的热敏电阻1浸泡在燃油中，散热快，温度较低，电阻值大，所以电路中电流很小，报警灯不亮。当燃油减少到规定值以下时，热敏电阻回露出油面，散热慢，温度升高，电阻值减小，电路中电流增大，报警灯亮。3、1、4蓄电池液面报警装置 它由传感器、放大器、报警灯等组成。传感器由铅棒和加液塞组成，通常安装在蓄电池正桩桩数起第三个单格内。当蓄电池液面高度正常时，传感器的铅棒上的电位为+ 8 V，从而使 VT1导通，VT2截止，报警灯不亮。当蓄电池液面在最低限以下时，传感器的铅棒就无法与电解液接触，铅棒就无正电位，从而使VT1截止，VT2导通。报警灯电路接通，报警灯亮。 3、1、5 GPRS/GPS车辆报警定位系统 (以下简称“系统”)是我公司将GPRS网络的数据通信和数据传送功能与GPS全球卫星定位系统以及GIS地理信息系统相结合的高科技产品。该系统利用GPS全球卫星定位系统测定车辆的地理位置，平均误差为15米，通过覆盖全国的GSM GPRS网络传送车辆和监控中心之间的定位数据和控制命令，从而实现了在全国范围对车辆及货物进行远程监控的各项功能。系统由监控中心和用户设备两部分组成。监控中心主机通过GPRS网络或Internet网络发送控制命令和接收来自车辆的各种数据。监控中心的电子地图管理软件采用专业化地理信息系统为开发平台，在WINDOWS98或WINDOWS2000环境下运行,功能完备，界面友好，操作方便。系统采用了高精度矢量化的电子地图，具有无级放缩，分层显示，地理信息查询，显示位置准确等特点。安装在车辆上的车载终端由GPRS通信模块、GPS卫星定位系统、卫星天线以及汽车防盗器接口、数据接口、防破坏自动报警和遥控熄火电路所组成。用户设备的主要部件，如GPRS通信模块，GPS模块，卫星天线，均采用进口品牌器材，从而保证了车载终端的稳定性和可靠性。本系统兼容GSM/GPS系统功能，如无GPRS网络，可以自动切换在GSM方式进行数据传输和报警。3、2 汽车报警系统地工作原理从20世纪90年代至今，汽车报警器发展迅速，应用越来越广。随着汽车报警器9技术越来越成熟，成本控制已经不是难事，现在的汽车报警器已经成为每一位车主的必备装备。在未来的十年，我们相信汽车报警器系统会使用更多的高新技术。车载GPS接收器为安全领域开辟了广阔的天地。如果接收器与报警系统控制器相连，则可随时向车主或警方报告车辆位置。该系统为一车载装置。系统由信息采集单元、中央控制单元、报警电路和显示输出单元构成。信息采集单元由4种传感器完成对车辆运行状态信号采集，中央控制单元对输入信息进行分析、处理，完成防碰撞预测与判断功能，报警电路产生警报，提醒驾驶员采取措施以避免追尾碰撞事故发生，系统还具备显示功能。利用安装在汽车前部的毫米波雷达实时测定自车与前车或障碍物之间的距离和相对速度信息；信息采集单元通过各种传感器测定自车速度、油门位置、制动、转向及路面附着系数等信息。以上所有信息经CAN总线网络发送给主控单元。主控单元对各种信息进行综合处理，并对车辆运行安全状况作出判断，然后把处理判断的结果通过CAN总线网络发送给声光报警单元。当车辆运行处于不安全状态，即当跟车距离小于当时车速下的最小安全距离时，便发出声、光报警，提示驾驶员采取减速或制动措施，从而有效地预防追尾事故发生。其中，中央控制单元是控制系统的中枢，是系统中的信息处理部分，传感器输入信息在这里进行处理、分析,完成防碰撞预测与判断功能，危险时发出信息给报警输出装置,实现报警,提醒驾驶员采取减速、制动等措施，,避免追尾碰撞事故发生7。3、3 汽车报警系统的发展趋势从20世纪90年代至今，汽车报警系统发展迅速，应用越来越广。在未来的十年，我们相信汽车报警系统会使用更多的高新技术。车载GPS接收器为安全领域开辟了广阔的天地。如果接收器与报警系统控制器相连，则可随时向车主或警方报告车辆位置。第四章 汽车防撞报警系统分析4、1 汽车防撞报警系统的设计意义汽车防撞系统是一种高科技的产物，它将伴随着光机电一体化技术的进步而得到新的发展。汽车防撞系统的核心在于快速准确地测量出汽车前方障碍物之间的距离，并及时发出报警信号以及自动刹车等应急措施，从而实现防撞。奔驰公司和沃尔沃公司在汽车防撞器方面走在世界前列。美国的大众机械师杂志介绍了戴姆勒-克莱斯勒公司汽车防撞器的研究情况。该防撞器结构主要是两个测距仪和一个影像系统，能够测出安全距离，如果发现车前有障碍物，计算机能够自动引发刹车装置。戴姆勒-克莱斯勒公司的实验结果显示，汽车以每小时20英里（32.18公里小时）的速度行驶，在距离障碍物40英尺（12.19米）时，若司机仍在加速，自动防撞器的执行机构就会自动刹车，在距离障碍物1英寸（2.04厘米）的地方使车停下来，从而避免了撞车。4、2 基于GPS的汽车防撞报警系统GPS（Global Positioning System）即全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务等一些军事目的。2000年以后美国逐步开放了GPS市场，使其商业化。GPS是现代高新技术实现军民两用的一个成功范例，广泛应用测量、导航、定位等领域，并已逐步演变为一种世界性的高新技术产业。在GPS应用领域中，车辆应用所占的比重最大，约占总数的50%以上。GPS由三部分组成：空间部分（GPS星座），地面控制部分（地面监控系统），用户设备部分（GPS信号接收机）。GPS防撞系统是结合GPS，GIS与无线通信技术为一体的综合技术产品，GPS防撞系统主要利用GPS对于在高速公路上行驶的车辆进行定位测速，对于可能发生交通事故的车辆间进行预警，以避免事故的发生。近年来，GPS定位技术已用于露天煤矿防撞系统，高速公路测速系统只是看司机是否违章，不对司机进行任何提示。GPS定位技术依靠其高精度，高效率的优势已被越来越多的人们所认识和关注，而GPS接收机成本的不断降低，使这一技术受到越来越多厂商的青睐，逐渐应用在各个领域之中。同时，国内通信技术日渐成熟，通信网络覆盖的范围不断扩大信号传输速率显著提高，使得车辆与监控中心之间架起了一座无形的通信桥梁。GPS、GPRS的11第四章 汽车防撞报警系统分析广泛应用，使得自动监控和报警系统的实现有了技术的保证8。在对车辆监控时，GPS不仅可以对车辆进行实时定位，还可以测定车辆的瞬间移动速度，精确的定位时间，车辆的姿态等状态参数。利用GPS信号测得运动载体的运动速度，叫做GPS测速。尽管载体的运行速度各不一样，且不是匀速运动，但是，只要在这些运动载体上安设GPS信号接收机，就可以在进行动态定位的同时，实时地测得它们的运行速度。利用GPS信号进行速度测量，是基于站星距离的测量9。4、3 GPS汽车防撞报警系统终端功能定位查询功能：GPRS/GPS终端,在接收到卫星发射精确的位置、速度、运行方向、时间等信号后，在任何报警或收到中心的查询命令后都能将信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(管理人能随时知道车辆的位置和行驶情况)连续跟踪功能：监控中心能按车主的要求连续跟踪网内的车辆行驶情况，并详细的记载储存被跟踪车辆的行驶路线，同时将跟踪车辆位置及行驶情况信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(管理人能随时知道车辆的位置和行驶情况)按钮求助：在任何状态司机可按下红色的紧急报警按钮向监控中心报警求助。同时将报警位置信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(求助功能) 抢劫按钮报警：当发生抢车、抢劫，交通事故、车辆故障或其他突发意外时,车主可按下红色的紧急报警按钮，系统将立即向监控中心报警。同时将报警车辆位置及行驶情况信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(求助功能) 进入/超出区域报警：当车辆进入或超出设定的行驶区域时，系统自动向监控中心报警。同时将报警车辆位置及行驶情况信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(可考核司机是否按规定的区域内行驶)车行驶/熄火停车登记功能：当司机启动车辆行驶或熄火停车时，系统自动向中心登记存档案。并将车辆的位置信息传递给监控中心并显示在电子地图上。(管理人能清楚合理的对车辆进行考核,登记管理和调度,避免公车私用) 车载终端和连接线被拆自动锁车功能：当安装在车上的GPRS/GPS控制终端和连接线被人故意拆除时,系统能自动锁死车辆,使偷车人无法开走车辆,确保车辆安全.(该功能是专门防止司机或熟识汽车电路结构的盗车人)13第五章 基于GPS设备的汽车防撞报警系统的设计第五章 基于GPS设备的汽车防撞报警系统的设计5、1、车载GPS设备通过GPRS网络发送报警信息的流程5、1、1分组无线业务(GPRS)GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称， GPRS是一种采用分组交换技术传输数据及信令的高效率数据传输方式,是区别于原有GSM电路交换方式的另一种数据传输方式，它利用存储转发原理，把不同终端的数据分割成等长标准数据格式，通过非专用的逻辑子信道进行数据快速交换，即将信息分成数据分组或信息包，再加上目的地址、分组编号、控制比特等的分组头，沿不同路由进行传送，接收端按照分组编号重新组装成原始信息。分组通信的实质是依靠高处理能力的计算机来充分利用宝贵的通信通道资源。GPRS克服了电路交换速率低、资源利用率低等缺点。与原有GSM的数据业务相比，GPRS技术具有以下优点：（1）资源利用率高GPRS引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的GSM传输数据方式发生了根本性的变化，与电路交换模式相比，用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，这样可以多个用户共享同一个无线信道，大大的提高了资源的利用率。另外，如果GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了“得到多少、支付多少”的原则。这样，GPRS用户的连接时间无论多长，却只是支付相对低廉的连接费用。(2)传输速率高GPRS可以提供171.2kbps的速率。这意味着通过便携式电脑，GPRS用户能和ISDN用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。(3)接入时间短GPRS的接入时间缩短为小于1秒，能够提供快速的即时连接。可大幅度提高一些事务(如信用卡核对、远程监控等)的效率，并可使操作更加便捷、流畅。(4)支持X.25协议和PI协议，可与外部数据网进行互联由于存在大量的分组数据网（PDN），支持X.25协议可使已存在的X.25应用能在GSM网络上继续使用。由于GSM网络覆盖面广，所以GPRS能提供Internet和其它分组网络的全球性无线接入。可以认为，GPRS加强了这种趋势，即移动网络和数据网络的融合。(5)用户永远在线，计费合理，采用流量计费，通信费用低10。5、1、2.系统设计原理系统基本原理是监控车辆通过GPS接收卫星数据，通过GPRS无线通信网络将数据传输到中心服务器，监控中心通过数据库平台甄别相邻两车辆是否有相撞的可能性，最终实现相应的监控管理功能11。系统的原理如图1所示。图1系统的原理图5、1、3 数据接受系统接收数据原理：所有监控车辆上均安装着车载GPS终端，这些终端通过GPS模块接收GPS卫星信号，通过数据控制处理器解算出车辆的信息参数，比如车辆位置经纬度，行驶方向，行驶速度等参数，通过GPRS网络把数据发送到中心服务器上，中心服务器端软件实现对数据的接收和解析，将数据转换为