汽車事故報警系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、目 錄第1章 緒論11.1 開發(fā)的必要性和意義11.2 國內(nèi)外同類產(chǎn)品情況11.3 系統(tǒng)的設(shè)計基本思路和創(chuàng)新點21.4 系統(tǒng)的特點：31.5 該系統(tǒng)的科學性和實用性：31.6 該系統(tǒng)的市場前景4 1.6.1 從經(jīng)濟利益方面考慮4 1.6.2 從消費者需求方面考慮：4第2章 智能報警系統(tǒng)介紹52.1 系統(tǒng)簡介52.2 系統(tǒng)的工作原理52.3 各部分組成框架及原理72.3.1 單片機（stc89c52rc）工作原理72.3.2 gps工作原理122.3.3 gsm工作原理172.3.4 安全氣囊的原理：262.3.5 安全氣囊的碰撞傳感器：272.3.6 加速度傳感器：282.4 系統(tǒng)的技術(shù)指標和

2、關(guān)鍵技術(shù)302.4.1 技術(shù)指標：302.4.2 關(guān)鍵技術(shù)：31第3章 軟件設(shè)計32第4章 報警信息實例384.1 終端接收到的信息384.2 實物圖片：394.3 改進方案：39第5章 總結(jié)40參考文獻41附錄43第1章 緒論1.1 開發(fā)的必要性和意義發(fā)生交通事故時，如果駕駛員發(fā)生昏迷，且車輛所在路段又沒有車輛或行人經(jīng)過，駕駛員將很難得到及時的救治，如果能夠盡早向外界發(fā)出求救信息，則可以挽救駕駛員的生命；而且，如果相關(guān)部門能夠早一步到達事故現(xiàn)場，將會使調(diào)查、取證更為容易，減小了證據(jù)滅失的可能性，有助于客觀公正的處理事故，及時排除隱患。該產(chǎn)品不僅可用于私家車，還可用于一些特種車輛，如長途客運車

3、、危險品貨運車等，便于管理部門對車輛進行規(guī)范管理。1.2 國內(nèi)外同類產(chǎn)品情況現(xiàn)在國內(nèi)市場gps和gsm技術(shù)主要用于汽車的防盜報警系統(tǒng)方面，用于緊急求救方面的相對較少，此處挑選一具有代表性的yd-r88車載定位系統(tǒng)與本系統(tǒng)進行基本比較： yd-r88車載定位系統(tǒng)交通事故智能報警系統(tǒng)功能遠程監(jiān)聽，遠程斷油斷電，智能電話防盜報警，超速告警，電子圍欄，緊急求助，等幾大功能交通事故的智能報警求救信息系統(tǒng)內(nèi)預(yù)先錄制好的求救語音交通事故地點、車牌號、車型、車主電話號碼等報警方式手動啟動智能求救有無碰撞傳感器和加速度傳感器無有應(yīng)用范圍以私家車為主除摩托車以外的所有機動車輛上表中的yd-r188車載定位系統(tǒng)也有

4、緊急求助的功能，但該裝置只是設(shè)置有一緊急求救按鈕，當遇到緊急情況時，按下此按鈕，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)先設(shè)定的第一號碼和第二號碼撥號，語音報出事先錄制好的求救語音；但該系統(tǒng)無法智能地定位處汽車所在的位置，必須通過網(wǎng)上平臺，登陸運營商的網(wǎng)站才能查詢，且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。相對而言交通事故智能報警系統(tǒng)能智能定位、自動求救，只要系統(tǒng)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(lián)系方式等信息發(fā)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(fā)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(tǒng)

5、將在提示時間過后發(fā)送報警信息，達到智能求救的目的。該系統(tǒng)目前只針對智能報警功能而設(shè)計，不比市場上那些專門的車載系統(tǒng)功能全面，但本系統(tǒng)既可以獨立使用，還可以聯(lián)合一些車載系統(tǒng)共同使用，豐富了此類產(chǎn)品的功能性。智能判斷事故等級，自動發(fā)送報警信息，而且信息全面、準確，最大可能的減少誤報，提高救援效率，這是該系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。1.3 系統(tǒng)的設(shè)計基本思路和創(chuàng)新點（1）基本思路：利用安全氣囊的震動傳感器和加速度傳感器判斷交通事故等級。發(fā)生重大交通事故時，利用gps定位器定出交通事故地點。利用gsm模塊傳送交通事故地點、車牌號、車型、車主電話號碼等信息至122、120及保險公司。當遇到突發(fā)狀況，系統(tǒng)未能自動報警

6、，可按緊急按鈕進行求救。系統(tǒng)設(shè)置報警延遲時間，以判斷車上人員受傷程度，以便車主在意識清醒的情況下自行決定報警與否。（2）創(chuàng)新點：能夠在事故發(fā)生時，收集相關(guān)信息（事故發(fā)生地點、車主信息等）實現(xiàn)智能報警。1.4 系統(tǒng)的特點：1、快：即系統(tǒng)反應(yīng)時間迅速，能在事故發(fā)生的同時作出判斷并報警。2、準：即報告信息準確，而且設(shè)置人性化的手動開關(guān)，也是為了發(fā)出求救信息的準確性。3、詳：即發(fā)送的報警信息非常詳細，為讓接收信息的部門能在第一時間做出正確的決策提供可靠保證。1.5 該系統(tǒng)的科學性和實用性：安全氣囊的振動傳感器和ecu裝置以及加速度傳感器已是成熟的技術(shù)，可以準確的獲取碰撞信息，并且不需要增加成本。gps

7、定位器的定位技術(shù)及gsm的短信報警技術(shù)比較成熟易于成功。該系統(tǒng)僅是在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上進行改進和集成創(chuàng)新，開發(fā)出一個特殊的控制模塊，將以上的技術(shù)有機的結(jié)合起來，達到交通事故報警的目的，產(chǎn)品的可行性較高。該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍廣泛，可用于除摩托車以外的所有機動車型，且成本較低具有很高的實用價值。1.6 該系統(tǒng)的市場前景1.6.1 從經(jīng)濟利益方面考慮據(jù)統(tǒng)計，2009年我國汽車保守估計有量約7000萬輛，2010年我國汽車保有量大概8500萬。由于當前市場還沒有這類交通事故智能報警系統(tǒng)，預(yù)計該產(chǎn)品的毛利在40%（大約200元）左右的話，如果全國有5%的汽車安裝此產(chǎn)品，那么收益約為85，000，000*5%*

8、200=8.5億，而且一旦產(chǎn)品被消費者接受，其應(yīng)用數(shù)量還會大大增加，收益非常可觀，處于經(jīng)濟利益考慮，我相信會有商家投資此的產(chǎn)品。1.6.2 從消費者需求方面考慮：據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2010年上半年，全國共發(fā)生道路交通事故99282起，造成27270人死亡，116982人受傷，直接財產(chǎn)損失4.1億元。所以交通安全應(yīng)該是每一個行走在路上的人最擔心的事，尤其對于那些長時間從事貨運和客運的人們，出于旅途平安的考慮，人們愿意借助一些產(chǎn)品在發(fā)生事故時能得到第一時間的救助，而此的系統(tǒng)正是滿足了人們的這方面需求，產(chǎn)品價格不高，對于有車一族完全可以接受。第2章 智能報警系統(tǒng)介紹2.1 系統(tǒng)簡介為了盡量減少交通事故

9、發(fā)生后由于救助延遲而導致的生命和財產(chǎn)的損失，開發(fā)出一套交通事故智能報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能在發(fā)生交通事故時第一時間發(fā)出求救信息，以便相關(guān)部門迅速作出反應(yīng)，保證事故得到及時解決。車載安全氣囊系統(tǒng)是大多數(shù)車輛的標準配置，車載安全氣囊系統(tǒng)除了可以提高駕駛員在事故中的生還幾率外，它還是整個車輛上的電子裝置中最先感應(yīng)到事故發(fā)生的裝置，本系統(tǒng)利用車載安全氣囊系統(tǒng)這種“最先感應(yīng)到事故發(fā)生”的優(yōu)點，將車載安全氣囊系統(tǒng)作為“傳感器”，在第一時間發(fā)出求救信息。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)不僅包括安全氣囊的震動傳感器和加速度傳感器，還包括單片機、gps模塊和gsm模塊。其中震動傳感器和加速度傳感器負責將碰撞時的振動強度信息傳到單片機中

10、，然后單片機根據(jù)設(shè)定的程序自行判斷事故等級，并發(fā)出是否需要發(fā)送報警信息的指令，并觸發(fā)gsm模塊和gps模塊工作，此時gps模塊將時刻監(jiān)測的地理位置坐標信息傳到gsm模塊，最后由gsm模塊整合各種信息，發(fā)出求救短信。2.2 系統(tǒng)的工作原理 車載安全氣囊系統(tǒng)的工作原理是：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；本發(fā)明中處理器與ecu的控制關(guān)系為：事故發(fā)生時，ecu在向安全氣囊引爆管發(fā)送控制信號的同時，也向處理器發(fā)送信號。車輛發(fā)生事故后，車載安全氣囊系統(tǒng)的ecu控制安全氣囊打開，其輸出信號被單片機監(jiān)測到后，單片機從g

11、ps模塊中提取車輛當前位置信息，并控制gsm模塊將求救信息發(fā)送至相關(guān)單位。這種方案即不論駕駛員的意識是否清醒，都直接發(fā)出求救信息，這種方案可用于一些特種車輛，如長途客運車、危險品貨運車等，便于管理部門對車輛進行規(guī)范管理。更進一步的，可在汽車上設(shè)置聲、光報警裝置和人機交互裝置，聲、光報警裝置和人機交互裝置都連接到單片機。如果事故發(fā)生后，駕駛員的意識仍然清醒，駕駛員可通過操作人機交互裝置自行關(guān)閉報警裝置且不發(fā)送求救信息，這種方案可用于私家車。其中g(shù)ps模塊可用車載導航系統(tǒng)替代。 該系統(tǒng)提出的一種比較全面的車載交通事故智能報警系統(tǒng)的控制方法為：單片機內(nèi)存儲有包含車輛、駕駛員的相關(guān)資料的求援信息（如車

12、輛型號、牌照、車主電話、血型等）；單片機的工作步驟為：1）單片機實時監(jiān)測安全氣囊ecu和加速度傳感器的輸出信號，若滿足報警條件，則進入步驟2），否則繼續(xù)監(jiān)測；2）單片機向gps模塊調(diào)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(fā)送前預(yù)處理，并控制聲、光報警裝置進行報警，進入步驟3）；3）在設(shè)定的延遲時間30秒內(nèi)，單片機檢測是否有來自人機交互裝置（即下圖中的開關(guān)）的關(guān)閉報警信號，有，立即關(guān)閉聲、光報警裝置，取消步驟2）中的發(fā)送前預(yù)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(guān)閉報警信號，則保持聲、光報警裝置的開啟狀態(tài)，進入步驟4）；4）單片機控制gsm模塊，將求援信息和當

13、前車輛位置信息發(fā)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。圖2.2.1系統(tǒng)工作原理汽車碰撞碰撞傳感器感應(yīng)碰撞強度安全氣囊系統(tǒng)ecu判定碰撞強度是否超過規(guī)定值安全氣囊引爆安全氣囊充氣保護駕駛員gps定位器單片機聲光報警裝置取消報警按鈕gsm模塊122交通控制中心保險公司120急救中心人工報警按鈕加速度傳感器2.3 各部分組成框架及原理2.3.1 單片機（stc89c52rc）工作原理stc89c52是一種帶8k字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（fperom-flash programable and erasable read only memory ）的低電壓

14、，高性能comos8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用atmel搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機總控制電路如下圖2.3.1：圖2.3.1單片機總控制電路1.時鐘電路stc89c52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳rxd和txd分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖2.3.2(a) 所示，在rxd和txd引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212mhz之間選擇，電容值在530pf之間選擇，電容

15、值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖2.3.2（b）所示，rxd接地，txd接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12mhz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘p1和p2，供單片機使用。示，rxd接地，txd接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12mhz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘p1和p2，供單片機使用。rxd接地，txd接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12mhz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩

16、分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘p1和p2，供單片機使用。（a）內(nèi)部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路圖2.3.2時鐘電路2.復位及復位電路（1）復位操作復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把pc初始化為0000h，使單片機從0000h單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。除pc之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表一所示。表一 一些寄存器的復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)pc0000htcon00hacc00htl000hpsw00hth000hsp07htl100hdptr000

17、0hth100hp0-p3ffhscon00hipxx000000bsbuf不定ie0x000000bpcon0xxx0000btmod00h（2）復位信號及其產(chǎn)生rst引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6mhz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復位操作。產(chǎn)生復位信號的電路邏輯如圖2.3.3所示：圖2.3.3復位信號的電路邏輯圖整個復位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復位信號(rst)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復位電路在每個機器周期的s5p2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復位操作

18、所需要的信號。復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如圖3.3.4（a）所示。這佯，只要電源vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經(jīng)電阻與vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖3.3.4（b）所示；而按鍵脈沖復位則是利用rc微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，其電路如圖2.3.4（c）所示：（a）上電復位 （b）按鍵電平復位 （c）按鍵脈沖復位圖2.3.4復位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6mhz晶振，能保證復位信

19、號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖3.3.4（b）上電復位方式。stc89c52具體介紹如下： 主電源引腳（2根）vcc(pin40)：電源輸入，接5v電源gnd(pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）xtal1(pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端xtal2(pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）rst/vpp(pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ale/prog(pin30)：地址鎖存允許信號psen(pin29)：外部存儲器讀選通信號ea/vpp(pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接

20、高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）stc89c52單片機有4組8位的可編程i/o口，分別位p0、p1、p2、p3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。po口（pin39pin32）：8位雙向i/o口線，名稱為p0.0p0.7p1口（pin1pin8）：8位準雙向i/o口線，名稱為p1.0p1.7 p2口（pin21pin28）：8位準雙向i/o口線，名稱為p2.0p2.7 p3口（pin10pin17）：8位準雙向i/o口線，名稱為p3.0p3.7stc89c52主要功能如表二所示。表二 stc89c52主要功能主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng)8k可反復擦寫fl

21、ash rom32個雙向i/o口256x8bit內(nèi)部ram3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24mhz2個串行中斷可編程uart串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2.3.2 gps工作原理全球定位系統(tǒng)是一個以空間為基礎(chǔ)的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可以全天候一直在任何地點位于或鄰近地球在四個或更多gps衛(wèi)星暢通無阻線路范圍內(nèi)提供可靠的位置和時間信息。它是由美國政府維護并且任何持有g(shù)ps接收器的人都可以免費的接受信息。全球定位系統(tǒng)由美國國防部創(chuàng)建并付諸實踐，最初建立在24枚衛(wèi)星運行的基礎(chǔ)之上。 它建立與1973年，減少了大量的導

22、航設(shè)備并克服了先前導航系統(tǒng)的局限。全球定位系統(tǒng)的基本概念全球定位系統(tǒng)接收器通過在地球之上的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星上發(fā)出信號的精準時間來計算它的位置。 每枚衛(wèi)星不斷地傳送以下信息：消息被傳送的時間精確軌道信息(星歷表)一般系統(tǒng)狀態(tài)和所有全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星的概略軌道(年歷)。接收器利用收到的信息來確定每則信息的傳送時間并計算它到每顆衛(wèi)星的距離。這些與衛(wèi)星所在位置之間的距離在三遍測量術(shù)的輔助下應(yīng)用，根據(jù)哪種算法的運用，來計算接收器的位置。 這個位置或許通過移動的地圖或緯度和經(jīng)度被顯示出來，可能也包括海拔信息。 許多全球定位系統(tǒng)單位顯示獲得的信息例如方向和速度，這些都由位置的變動來計算。.三枚衛(wèi)星也許足夠解決

23、位置問題，因為空間是三維的，一個離地面附近的位置是可計算的。 然而，就算是一個極小的時間差乘以極大光速 .這個速度是衛(wèi)星傳送信號的速度. 會導致一個非常大的位置誤差。所以接收器使用四個或更多衛(wèi)星解決接收器來解決接受者的地點和時間問題。 多數(shù)全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用程序能有效地隱藏準確地計算的時間，只有地點被使用。 然而一些少數(shù)專業(yè)的全球定位系統(tǒng)也應(yīng)用時間，包括時間傳送、交通信號定時，以及手機基地的時間和同步。雖然常規(guī)操作需要四顆衛(wèi)星，特殊情況除外。 如果已知一個變量，接收器可以只靠三顆衛(wèi)星來確定它的位置。 (例如，船或飛機已知海拔位置。) 當少于四枚衛(wèi)星可用的情況下，一些全球定位系統(tǒng)接收器可能使用附

24、加的線索或假設(shè)(例如，重復利用最后已知的海拔、推測航行法，慣性導航或者包括從車載計算機的得到的信息)得到一個模糊的位置。安置演算介紹這個部分提供一個描述全球定位系統(tǒng)接收器如何運作的介紹，誤差將被忽略。使用從至少四枚可用的衛(wèi)星收到的消息， gps接收器能確定發(fā)出的時間，然后測出與這些時間相對應(yīng)的衛(wèi)星的位置。用x、y和z組成位置和發(fā)出的時間，被設(shè)定為，這里下標i代表衛(wèi)星的數(shù)字并且按重要性依次標為1， 2， 3，4。已知消息收到顯示的時間tr，全球定位系統(tǒng)接收器可以用計算信息的傳送時間。 假設(shè)信息以光速傳輸，c，傳輸?shù)木嚯x或者偽距，可以用計算出來。衛(wèi)星的位置和偽距被定義為一個球體，以和偽距半徑相同的

25、衛(wèi)星為中心。 接收器的位置在這個球體的某處。 因此在四枚衛(wèi)星的情況下， 全球定位系統(tǒng)接收器顯示的位置是在或者靠近四個球體表面的交叉點上。 在沒有誤差的理想狀態(tài)下，全球定位系統(tǒng)接收器在四個表面的一個精確交叉點上。如果兩個球體的表面的交叉點多于一點，那么他們相交成圓圈。 文章“三邊測量”說明了這個數(shù)學邏輯。 下面就解釋了這個兩個球體相交成圓圈的現(xiàn)象。第三個球面與前兩個的交集是它與這個環(huán)形的交點。在許多實踐旨趣的情況下，這意味著它們相交在兩點。另一種現(xiàn)象，球面在兩點相交成環(huán)狀（ 非圓盤狀），說明有交集。 二個交集用小點標記。文章“三邊測量”再次說明了這個數(shù)學邏輯。對于汽車和其他靠近地球的交通工具，全

26、球定位系統(tǒng)接收器的正確位置是最接近地面的交叉點。作為太空飛船，最正確的位置可能是離地球最遠的交叉點。全球定位系統(tǒng)接收器的正確位置也是最接近衛(wèi)星的表面與相應(yīng)的第四枚衛(wèi)星的交叉點。修正全球定位系統(tǒng)接收器時鐘在無誤差條件下計算位置的方法已經(jīng)解釋了。其中一個最重要的誤差來源是全球定位系統(tǒng)接收器的時鐘。 由于光速c的值非常大，是從全球定位系統(tǒng)接收器到衛(wèi)星的估算距離，偽距，在全球定位系統(tǒng)接收器時鐘對誤差非常敏感。 這就建議全球定位系統(tǒng)接收器的工作必需一個極端準確和昂貴的時鐘。但另一方面，制造商寧愿選擇制造為大眾市場接受的低價全球定位系統(tǒng)接收器。 解決這種全球定位系統(tǒng)問題的困境的方法取決于如何解決衛(wèi)星表面的

27、交叉點問題。它是第三個球面的相交點的可能性很大，由于前面兩個球面的交叉的環(huán)形通常是相當大的，因此，第三個球面可能和這個大環(huán)形相交。非常不可能的是，表面與第四枚衛(wèi)星相應(yīng)的球面不與相交之前三顆衛(wèi)星兩個交叉點中的任何一個相交，因為任何時間差可能造成它錯過相交一個點。但是，從全球定位系統(tǒng)接收器的有效估算位置到與相應(yīng)球體跟第四枚衛(wèi)星的距離可以被用于修正時間的誤差。 讓r4表示從全球定位系統(tǒng)接收器的有效估算位置到與相應(yīng)第四枚衛(wèi)星球體表面的距離，并且讓p4表示第四枚衛(wèi)星的偽距。 讓 da=r4-p4。 da是從計算全球定位系統(tǒng)接收器位置到球形的表面與對應(yīng)的第四枚衛(wèi)星表面的距離。 因而商數(shù)，,提供一個估計：

28、(正確時間) (接收器在隨車攜帶的時鐘上所表示的時間)，并且全球定位系統(tǒng)接收器時鐘是提前的如果b 是正值或是延遲的如果b 是負值。 但是，應(yīng)該記住一個更簡單的函數(shù)da也許是在導航上需要用重復算法來估計的時間錯誤。gps接收機輸出數(shù)據(jù)格式：nmea0183 nmea 0183是美國國家海洋電子協(xié)會（national marine electronics association ）為海用電子設(shè)備制定的標準格式。目前業(yè)已成了 gps 導航設(shè)備統(tǒng)一的 rtcm（radio technical commission for maritime services）標準協(xié)議。 序號 命令 說明 最大幀長 1

29、$gpgga 全球定位數(shù)據(jù) 72 2 $gpgsa 衛(wèi)星prn數(shù)據(jù) 65 3 $gpgsv 衛(wèi)星狀態(tài)信息 210 4 $gprmc 運輸定位數(shù)據(jù) 70 5 $gpvtg 地面速度信息 34 6 $gpgll 大地坐標信息 7 $gpzda utc時間和日期 注：發(fā)送次序$pzda、$gpgga、$gpgll、$gpvtg、$gpgsa、$gpgsv*3、$gprmc 協(xié)議幀總說明： 該協(xié)議采用 ascii碼，其串行通信默認參數(shù)為：波特率=4800bps，數(shù)據(jù)位=8bit，開始位=1bit，停止位=1bit，無奇偶校驗。 幀格式形如：$aaccc,ddd,ddd,ddd*hh<cr>

30、<lf> 1、“$”.幀命令起始位 2、aaccc.地址域，前兩位為識別符，后三位為語句名 3、dddddd.數(shù)據(jù) 4、“*”.校驗和前綴 5、hh.校驗和（check sum），$與*之間所有字符 ascii碼的校驗和（各字節(jié)做異或運算，得到校驗和后，再轉(zhuǎn)換 16進制格式的 ascii字符。） 6、<cr><lf>.cr（carriage return） + lf（line feed）幀結(jié)束，回車和換行這次設(shè)計中需要的就只有$gprmc的數(shù)據(jù):gprmc 推薦最小數(shù)據(jù)量的 gps 信息（recommended minimum specific gps/tr

31、ansit data） $gprmc,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*<13><cr><lf> <1> utc（coordinated universal time）時間，hhmmss（時分秒）格式 <2> 定位狀態(tài)，a=有效定位，v=無效定位 <3> latitude，緯度 ddmm.mmmm（度分）格式（前導

32、位數(shù)不足則補 0） <4> 緯度半球 n（北半球）或 s（南半球） <5> longitude，經(jīng)度 dddmm.mmmm（度分）格式（前導位數(shù)不足則補 0） <6> 經(jīng)度半球 e（東經(jīng)）或 w（西經(jīng)） <7> 地面速率（000.0999.9節(jié)，knot，前導位數(shù)不足則補 0） <8> 地面航向（000.0359.9度，以真北為參考基準，前導位數(shù)不足則補 0） <9> utc 日期，ddmmyy（日月年）格式 <10> magnetic variation，磁偏角（000.0180.0度，前導位數(shù)不足則補 0）

33、 <11> declination，磁偏角方向，e（東）或w（西） <12> mode indicator，模式指示（僅 nmea0183 3.00版本輸出，a=自主定位，d=差分，e=估算，n=數(shù)據(jù)無效） <13> 校驗和。通過單片機編程提取其中的經(jīng)度和緯度,從而達到定位的目的.2.3.3 gsm工作原理一、概述gsm數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)已得到成熟而廣泛的應(yīng)用，目前以建成的覆蓋全國的gsm數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信網(wǎng)的重要方式。它能提供話音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)。短消息服務(wù)是gsm網(wǎng)絡(luò)的一項重要業(yè)務(wù)，在遠距離監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、gps定位、無線報

34、警、繳費通知、車輛調(diào)度等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 gsm模塊通常都提供uart串行接口，因此很容易和單片機在物理層上互聯(lián)。使用符合gsm07.05和gsm07.07標準的at指令集，可以使gsm模塊方便地完成短消息接收/發(fā)送等各種操作。 移動設(shè)備me（手機或gsm模塊等）主要負責與gsm網(wǎng)絡(luò)進行無線通信，終端適配器ta負責me與外部終端設(shè)備te的信息交換，at指令就是在ta與te之間傳送的。te可以是pc，或者是單片機系統(tǒng)，通過at指令與me進行信息交互?，F(xiàn)在市場上的gsm模塊，如tc35、falcom等，都把me和ta集成在一起，這樣整個通信就變成了te與gsm模塊之間的通信了。 由于短消息具有

35、內(nèi)容直觀，傳送距離遠，用戶無需建造信號中轉(zhuǎn)站，成本相對低廉，因此在控制領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。二、tc35簡介tc35i模塊介紹短消息模塊采用西門子的tc35i。該模塊的特性如表1所示。tc35i模塊有40個引腳，通過一個zif(zero insertion force，零阻力插座)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、sim卡、音頻接口和控制。tc35i的第15引腳是正電源輸入腳通常推薦值4.2v，第610引腳是電源地。11、12為充電引腳，可以外接鋰電池，13為對外輸出電壓(共外電路使用)，14為accu-temp接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。15腳

36、是啟動腳igt，系統(tǒng)加電后為使tc35i進入工作狀態(tài),必須給igt加一個大于100ms的低脈沖,電平下降持續(xù)時間不可超過1ms。1623為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為dsr0、ring0、rxd0、txd0、cts0、rts0、dtr0 和dcd0。tc35i模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，符合itu-t rs232接口標準。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗位，波特率在300bps115kbps之間可選，默認9600。硬件握手信號用rts0/cts0，軟件流量控制用xon/xoff，cmos電平，支持標準的at命令集。其中18腳rxd、19腳txd為ttl的串口通訊

37、腳，需要和單片機或者pc通訊。tc35i使用外接式sim卡, 2429為sim卡引腳，sim卡同tc35i是這樣連接的:sim上的ccrst、ccio、cccl、ccvcc和ccgnd通過sim卡閱讀器與tc35i的同名端直接相連，zif連接座的ccin引腳用來檢測sim卡是否插好，如果連接正確，則ccin引腳輸出高電平，否則為低電平。表1 tc35i模塊特性特 性說 明信息傳送內(nèi)容語音和數(shù)據(jù)電源單電源 3.3v 4.8v頻段雙頻gsm900mhz 和 dcs1800 mhz(phase 2+)發(fā)射功率2w （gsm900mhz class 4） 1w （dcs1800mhz class 1）

38、sim 卡連接方式外接天線由天線連接器連接外部天線溫度范圍工作溫度：-20°c to +55°c 儲存溫度：-30°c to +85°c工作電流損耗通話模式: 300ma (典型值.)空閑模式: 3.0ma (最大值)省電模式: 50a (最大值)短信息mt, mo, cb 和 pdu 模式外型尺寸54.5 x 36 x 3.6mm通訊接口rs232（指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送）sim卡操作電壓3v/1.8v電話薄功能存儲于sim卡中模塊復位采用at指令或掉電復位串口通訊波特率300bps至115kbps自動波特率范圍4.8kbps至115kbpstc35i的

39、第32腳sync引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示tc35i的工作狀態(tài)，可用at命令at+sync進行切換，本模塊使用的是后一種。當led熄滅時,表明tc35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當led為600 ms亮/600ms熄時，表明sim卡沒有插入或tc35i正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當led為75 ms亮/3s熄時，表明tc35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。30、31、32腳為控制腳，其中30為rtc backup，31為power down，32 為sync。    3538為語音接口，35、36接揚聲器放音。37、38可以直接接

40、駐極體話筒來采集聲音（37是話筒正端，39是話筒負端）  單片機通過兩根i/o口控制tc35的開關(guān)機、復位等，通過串口與tc35進行數(shù)據(jù)通信。本項目通信速率為4800bps，采用8位異步通訊方式，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。 tc35模塊輸入輸出的ttl正電平邏輯不是+5v，而是+2.9v，因此必要時加端口保護。 圖1 tc35功能框圖1、tc35 的電流消耗指標： 1通話模式的峰值電流（talk mode of peak），1.8a 2通話模式的典型電流（talk mode），300ma 900mhz / 270ma 1800mhz 3空閑模式

41、（idle mode）的消耗電流，10ma 4休眠模式（sleep mode）的消耗電流，3ma 5關(guān)機模式（power down mode）的消耗電流，50a tc35-at指令全集：一、一般命令 at+cgmi 給出模塊廠商的標識。 at+cgmm 獲得模塊標識。這個命令用來得到（ gsm900dcs1800pcs1900）。當模塊有多頻帶時，回應(yīng)可能是不同頻帶的結(jié)合。 at+cgmr 獲得改訂的軟件版本。 at+cgsn 獲得gsm模塊的imei（國際移動設(shè)備標識）序列號。 at+cscs 選擇te特征設(shè)定。這個命令報告te用的是哪個狀態(tài)設(shè)定上的me。me于是可以轉(zhuǎn)換每一個輸入的或顯示的

42、字母。這個是用來發(fā)送、讀取或者撰寫短信。 at+wpcs 設(shè)定電話簿狀態(tài)。這個特殊的命令報告通過te電話簿所用的狀態(tài)的me。me于是可以轉(zhuǎn)換每一個輸入的或者顯示的字符串字母。這個用來讀或者寫電話簿的入口。 at+cimi 獲得imsi。這命令用來讀取或者識別sim卡的imsi（國際移動簽署者標識）。在讀取imsi之前應(yīng)該先輸入pin（如果需要pin的話）。 at+ccid 獲得sim卡的標識。這個命令使模塊讀取sim卡上的ef-ccid文件。 at+gcap 獲得能力表。（支持的功能） a/ 重復上次命令。只有a/命令不能重復。這命令重復前一個執(zhí)行的命令。 at+cpof 關(guān)機。這個特殊的命令

43、停止gsm軟件堆棧和硬件層。命令at+cfun=0的功能與+cpof相同。 at+cfun 設(shè)定電話機能。這個命令選擇移動站點的機能水平。 at+cpas 返回移動設(shè)備的活動狀態(tài)。 at+cmee 報告移動設(shè)備的錯誤。這個命令決定允許或不允許用結(jié)果碼“+cmeerror:”或者“+cmserror:”代替簡單的“error”。 at+ckpd 小鍵盤控制。仿真me小鍵盤執(zhí)行命令。 at+cclk 時鐘管理。這個命令用來設(shè)置或者獲得me真實時鐘的當前日期和時間。 at+cala 警報管理。這個命令用來設(shè)定在me中的警報日期/時間。（鬧鈴） at+crmp 鈴聲旋律播放。這個命令在模塊的蜂鳴器上播

44、放一段旋律。有兩種旋律可用：到來語音、數(shù)據(jù)或傳真呼叫旋律和到來短信聲音。 at+crsl 設(shè)定或獲得到來的電話鈴聲的聲音級別。 二、呼叫控制命令 atd 撥號命令。這個命令用來設(shè)置通話、數(shù)據(jù)或傳真呼叫。 ath 掛機命令。 ata 接電話。 at+ceer 擴展錯誤報告。這個命令給出當上一次通話設(shè)置失敗后中斷通話的原因。 at+vtd 給用戶提供應(yīng)用gsm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送dtmf（雙音多頻）雙音頻。這個命令用來定義雙音頻的長度（默認值是300毫秒）。 at+vts 給用戶提供應(yīng)用gsm網(wǎng)絡(luò)發(fā)送dtmf雙音頻。這個命令允許傳送雙音頻。 atdl 重撥上次電話號碼。 at%dn 數(shù)據(jù)終端就緒（dtr）時自

45、動撥號。 ats0 自動應(yīng)答。 at+cicb 來電信差。 at+csns 單一編號方案。 at+vgr at+vgt 增益控制。這個命令應(yīng)用于調(diào)節(jié)喇叭的接收增益和麥克風的傳輸增益。 at+cmut 麥克風靜音控制。 at+speaker 喇叭/麥克風選擇。這個特殊命令用來選擇喇叭和麥克風。 at+echo 回音取消。 at+sidet 側(cè)音修正。 at+vip 初始化聲音參數(shù)。 at+dui 用附加的用戶信息撥號。 at+hui 用附加的用戶信息掛機。 at+rui 接收附加用戶信息。 三、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)命令 at+csq 信號質(zhì)量。 at+cops 服務(wù)商選擇。 at+creg 網(wǎng)絡(luò)注冊。獲得手

46、機的注冊狀態(tài)。 at+wopn 讀取操作員名字。 at+cpol 優(yōu)先操作員列表。 四、安全命令 at+cpin 輸入pin。 at+cpin2 輸入pin2。 at+cpinc pin的剩余的嘗試號碼。 at+clck 設(shè)備鎖。 at+cpwd 改變密碼。 五、電話簿命令 at+cpbs 選擇電話簿記憶存儲。 at+cpbr 讀取電話簿表目。 at+cpbf 查找電話簿表目。 at+cpbw 寫電話簿表目。 at+cpbp 電話簿電話查詢。 at+cpbn 電話簿移動動作。這個特殊命令使電話簿中的條目前移或后移（按字母順序） at+cnum 簽署者號碼。 at+waip 防止在下一次重起時初

47、始化所有的電話簿。 at+wdcp 刪除呼叫電話號碼。 at+csvm 設(shè)置語音郵件號碼。 0891683110100305f0240b500009001422262522305 b1582c1603 0891683110100305f0240b500009001422272322304 32994c06 at+cmgr=3 +cmgr: "rec read","quot;,"09/10/24,23:25:09+32" 0123456789abcdef 六、短消息命令

48、at+csms 選擇消息服務(wù)。支持的服務(wù)有g(shù)sm-mo、sms-mt、sms-cb。 at+cnma 新信息確認應(yīng)答。 at+cpms 優(yōu)先信息存儲。這個命令定義用來讀寫信息的存儲區(qū)域。 at+cmgf 優(yōu)先信息格式。執(zhí)行格式有text方式和pdu方式。 at+csas 保存設(shè)置。保存+csas和+csmp的參數(shù)。 at+cres 恢復設(shè)置。 at+csdh 顯示文本方式的參數(shù)。 at+cnmi 新信息指示。這個命令選擇如何從網(wǎng)絡(luò)上接收短信息。 at+cmgr 讀短信。信息從+cpms命令設(shè)定的存儲器讀取。 at+cmgl 列出存儲的信息。 at+cmgs 發(fā)送信息。 at+cmgw 寫短信息

49、并存儲。 at+cmss 從存儲器中發(fā)送信息。 at+csmp 設(shè)置文本模式的參數(shù)。 at+cmgd 刪除短信息。刪除一個或多個短信息。 at+csca 短信服務(wù)中心地址。 at+cscb 選擇單元廣播信息類型。 at+wcbm 單元廣播信息標識。 at+wmsc 信息狀態(tài)（是否讀過、是否發(fā)送等等）修正。 at+wmgo 信息覆蓋寫入。 at+wuss 不改變sms狀態(tài)。在執(zhí)行+cmgr或+cmgl后仍保持unread。 七、追加服務(wù)命令 at+ccfc 呼叫繼續(xù)。 at+clck 呼叫禁止。 at+cpwd 改變追加服務(wù)密碼。 at+ccwa 呼叫等待。 at+clir 呼叫線確認限制。 a

50、t+clip 呼叫線確認陳述。 at+colp 聯(lián)絡(luò)線確認陳述。 at+caoc 費用報告。 at+cacm 累計呼叫計量。 at+camm 累計呼叫計量最大值。 at+cpuc 單價和貨幣表。 at+chld 呼叫相關(guān)的追加服務(wù)。 at+clcc 列出當前的呼叫。 at+cssn 追加服務(wù)通知。 at+cusd 無組織的追加服務(wù)數(shù)據(jù)。 at+ccug 關(guān)閉的用戶組通過單片機向gsm發(fā)送相關(guān)的at指令，從而實現(xiàn)語音短信等功能。2.3.4 安全氣囊的原理： 當汽車速度在30kmh以上受到正面碰撞(碰撞角度與汽車中軸線成30°角度之內(nèi))或側(cè)面碰撞時，安裝在汽車前部或側(cè)面的碰撞傳感器利用碰

51、撞時產(chǎn)生的慣性力，檢測到碰撞作用的時間、汽車減速度即碰撞強度。srsecu將碰撞傳感器送來的碰撞信號與ecu內(nèi)儲存的碰撞觸發(fā)數(shù)據(jù)進行比較，如果判定碰撞強度達到或超過其規(guī)定值，則指令接通安全氣囊引爆管的工作電路，引爆管迅速爆炸燃燒，并引燃氣體發(fā)生器內(nèi)的氣體發(fā)生劑。氣體發(fā)生劑的燃燒十分劇烈，在瞬間產(chǎn)生釋放出大量氣體，經(jīng)過濾冷卻后充入折疊的安全氣囊，使氣囊在極短的時間內(nèi)突破襯墊迅速膨脹展開成扁球狀。在駕駛員或乘員頭部、胸部或身體因碰撞時的反沖力向前或向側(cè)面沖去時，鼓起的氣囊在駕駛員或乘員的前部或側(cè)面車身硬件間成彈性緩沖氣墊，利用氣體本身的阻尼作用或氣囊背面排氣孔排氣節(jié)流的阻尼作用，吸收并分散駕駛員和

52、乘員的沖擊能量。氣囊鼓起后很快就從氣囊背面的小孔排出部分氣體而變癟，柔軟的氣囊表面就能有效地保護人體頭部、胸部和身體其他部分免受沖擊傷害或減輕傷害程度。 氣囊內(nèi)部充填的氣體在受到駕駛員或乘員反沖壓迫時，能緩沖駕駛員或乘員受到的碰撞沖擊力，避免了駕駛員頭部和身體與汽車零部件的硬碰撞，從而減少駕駛員或乘員的傷害程度。但如果膨脹后有彈性的安全氣囊在受到駕駛員或乘員的反沖壓迫時還不放氣變癟，則有可能因駕乘人員的頭部埋在氣囊中無法呼吸，憋氣死亡?；騼?nèi)部有壓力氣體使有很強彈性的氣囊將駕乘人員反彈回去，與汽車上其他零部件產(chǎn)生二次碰撞，造成駕乘人員的二次傷害。 汽車碰撞事故發(fā)生時，安全氣囊引爆管引爆點燃氣體發(fā)

53、生器的具體點火時間，是決定srs系統(tǒng)性能優(yōu)劣的十分重要的指標。如果碰撞事故發(fā)生時，引爆管引爆點火過早，則在乘員的頭部和胸部向前沖的同時，氣囊也迅速膨脹，則有可能導致乘員頭部和胸部受到高速爆出的氣囊的沖擊，造成乘員傷亡或巨大的傷害。如果引爆管引爆點火過晚，則在乘員頭部和胸部已經(jīng)沖撞到轉(zhuǎn)向盤或汽車其他汽車零部件上時，氣囊尚未膨脹而起不到保護作用。引爆管引爆的最佳點火時間是當氣囊充滿氣體膨脹時，乘員頭部和胸部正好與膨脹的氣袋接觸。 從引燃氣體發(fā)生劑安全氣囊開始膨脹鼓起，到受到駕駛員或乘員反沖壓迫迅速泄氣變癟的時間很短，僅有約0.1s。安全氣囊從充滿氣體膨脹到泄氣只有如此短暫的時間，因此必須具備極迅速

54、地完成沖氣和放氣動作的功能，才能有效保護駕駛員和乘員的安全。圖2.3.4安全氣囊工作原理2.3.5 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(chǎn)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(nèi)側(cè)的安全氣囊傳感器（側(cè)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。前氣囊傳感器的結(jié)構(gòu)可以是下圖所示的粘性阻尼式傳感器圖2.3.5粘性阻尼式碰撞傳感器1-傳感器殼；2-o型密封圈；3-鋼球；4-永久磁鐵；5-固定板；6-電器觸點；7-永久磁鐵；8-觸電；9-滾筒；10-鋼球粘性阻尼式傳感器在結(jié)

55、構(gòu)上由永久磁鐵、滾筒、鋼球和觸電等組成，當汽車正常行駛時，鋼球收到永久磁鐵吸引，緊靠在滾筒的內(nèi)端。一旦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(nèi)的電路觸電閉合，發(fā)出碰撞信號。2.3.6 加速度傳感器：mma7260三軸加速度傳感器 低成本微型電容式加速度傳感器采用了信號調(diào)理、單極低通濾波器和溫度補償技術(shù)，并且提供4個量程可選，用戶可在4個靈敏度中的選擇。該器件帶有低通濾波并已做零g補償。本產(chǎn)品還提供休眠模式，因而是電池充電的手持設(shè)備產(chǎn)品的理想之選。xyz 可選靈敏度(1.5g/2g/4g/6g) 低功耗：500 a 休眠模式： 3 a 低壓運行：2.2 v - 3.6 v 6mm x 6mm x 1.45 mm的無引線四方扁平 (qfn) 封裝； 高靈敏度(800 mv/g 1.5g) 快速開啟 低通濾波器具備內(nèi)部信號調(diào)理 設(shè)計穩(wěn)定、防震能力強 無鉛焊接 環(huán)保封裝 成本低可用在機器人、智能車、自由落體探測、動作探測等場合，具有較高的靈敏度，能進行立體xyz三軸向檢測，使相應(yīng)設(shè)備能智能響應(yīng)位置、方位和移動的變化。