基于GPS/GPRS交通事故声音检测自动报警系统

王慧

（安徽三联学院 交通工程学院，安徽 合肥 230601）

基于GPS/GPRS交通事故声音检测自动报警系统

王慧

（安徽三联学院 交通工程学院，安徽 合肥 230601）

随着我国机动车保有量持续快速增长，道路交通事故的发生率也越来越多，如何在第一时间使伤员得到应有的救治和帮助，有效地减少道路交通事故的死亡比例，具有非常重大的意义.本文主要描述一种利用车辆发生事故时的碰撞声音与正常行驶声音的不同，从而自动检测道路交通事故，并且利用现有的GPRS网络将事故信号和地址信息传递到交通事故指挥中心的报警系统.

声检测自动报警；GPS/GPRS

随着我国国民经济持续快速增长，机动化进程不断加快，带动了交通运输业的迅猛发展，使交通流量、机动车及驾驶人数量急剧增长，交通需求矛盾日益突出，道路交通压力增大，诱发出越来越多的交通事故.

但是，交通事故在很多时候可以通过及时报警得到有效救助.研究表明，伤员在交通事故发生后“铂金时间”（前10分钟内）和“黄金时间”（1个小时内）得到应急救援和基础治疗，理论上至少可以减少交通事故死亡比例的18%～25%.

因此，如何建立一个快速、高效的应急救援系统，对于现阶段我国的道路交通安全防治，具有非常重大的意义.

现阶段，发生道路交通事故后，最为有效的报警方式是拨打报警电话，但是，一旦现场没有目击者，或者驾驶员和乘客因剧烈碰撞受伤而丧失主动报警能力，就容易错过人员抢救的黄金时间，使驾驶员和乘客失去了抢救机会.而且事发地点难以确定，报警信息甄别困难.而传统的交通事件检测装置，主要分为基于磁频信号的车辆检测设备，基于波谱信号车辆检测设备和基于视频信号车辆检测设备，对于交通事故这种微观现象的检测是间接的，效果不佳.所以我们需要一种直接而且自动的检测交通事故的方式.

1 报警信号的选择

在重大交通事故发生时，车辆运行状态与正常行驶相比发生了相应的变化，并且伴有剧烈碰撞的声音，其碰撞声与周围的噪声存在较大的差别.因此可以通过声音传感器实时采集并分析车辆周围的声音，判别车辆的运行情况，一旦有事故发生，可立即提取碰撞声并识别，及时发出警报信号.声音检测与其他检测方法相比较，其计算方法相对简单，对于不同车型、交通事件等可以直接检测出来，同时检测快速、准确，不易受雨、雪等气候环境和交通条件的影响，可以全天候工作；在检测中使用的声音信号检测器成本低廉，并且信号处理量小，既可以在线实时处理，又可以方便远程传输；而且声音信号检测器体积小，安装方便，可靠性强，不容易被损坏，维护起来方便容易.

2 GPS和GPRS的相关介绍

2.1 关于GPS概述

GlobalPositioningSystem词组就是GPS的英文缩写.早在上个世纪70年，美国的陆、海、空三军联合共同研制出集导航、定位为一体的系统，其中它包括三个部分.

2.1.1 空间部分

GPS的空间部分是由21颗工作卫星组成，都相继分布在6个轨道平面上，并且在每个轨道面上4颗卫星，其每个轨道的倾角是55度.除此之外，也有3颗有源备份卫星也要在轨道上运行.这样一来，不管在任何地方、任何时间人们都可以随时观测到至少4颗卫星，与此同时，还可以在卫星中预存相关的导航信息.

2.1.2 地面控制系统

地面控制系统由监测站(MonitorStation)、主控制站(MasterMonitorStation)、地面天线(GroundAntenna)所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市(ColoradoSpring).地面控制站负责收集由卫星传回的讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据.

2.1.3 用户设备部分

用户设备部分即GPS信号接收机.根据接收到的卫星数据，接收机计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息.

迪庆、丽江供电局在完成沿岸生产人员安全转移的基础上，积极开展线路巡视和设备排查，安排人员 24小时蹲守江边监测洪峰情况。123个安置点，2371个帐篷，到处能见到南网人的身影，在点亮安置点的同时，他们还在安置点设置了便民充点点，向灾民发放安全用电资料，并24小时值守在安置点。

GPS卫星使用L波段的短波信号做为导航载波信号，L波段的导航信号分为三种，分别为L1（1575.42MHz）、L2（1227.60MHz）、L3（1381.05MHz）.

根据信息论中的仙农(C.E.Shannon)定理：C=Blg2 (1+S/N)，（其中B表示通讯系统的频带宽度，事实上指的是通讯速度；而S/N指的是通讯信号信号与噪声功率的比值；而C指的是通信系统的容量大小.）众所周知，我们在建立一个完善的通信系统以后，系统的容量C值就已经固定了，当通信系统C确定时，我们试图通过加大通讯系统的频带宽度，来进一步降低信噪比S/N.而降低S/N的本质其实就是降低了发射功率，可以有效的节约GPS卫星电能；除此之外，一旦把信号功率降低到低于噪声功率的水平，这样一来，能够把信息淹没在噪声中，使其进行传播，这样一来，能够更好的提高信息的安全性.

GPS系统的导航与定位信号其生成方式与普通的无线电信号传输的手段有着本质的区别，但是，却离不开调制信号与载波两个因素的影响.

通常情况下，GPS调制信号由两部分组成，即导航电文和伪随机噪声码.伪随机码分C/A码和P码两种.所以导航电文与伪随机码的组合分为以下两种情况：

（1）D(t)C(t)：C(t)表示C/A码的随机序列，组合后码率为50Hz的D码变成了频率为1.023MHz的组合码；

（2）D(t)P(t)：D码和P码组合后，D码从原来的50Hz变成了10.23MHz的组合码.

所以可以看出，关于GPS的“扩频”措施指的是把导航电文的码率进行提高，使其成为更高码率的组合码.

利用扩频之后的组合码进行调制L波段载波时，通过调制后的载波就形成了具有GPS定位信息的导航信号，这样一来，就可以方便为用户传输数据信息.对于GPS的接收机来说，是把高频GPS导航定位信息各个L的波段还原成频率为50HZ的D码，然后再使用D码导航电文执行导航与定位操作.

对于导航定位的方法有很多，其中最为常见的包含以下几个方法：第一，单点定位法.主要指的是把GPS接收机将D码从导航定位信号中调出，可以结合D码所提供的导航行为信息确定其位置.第二，差分定位法，也被称之为是DGPS，它事实上是将单点定位的GPS接收机外加一个固定GPS的基准站来更好的进行定位.其中GPS基准站接收的数据称为DGPS数据链，GPS接收机利用DGPS数据可以对目前的定位坐标信息加以修改，这样一来可以得到更为准确的导航定位坐标.

文章所提高的的GPS设备，接收使用D(t)C(t)组合，利用C/A伪随机码将D码的频率变成1.023MHz的L1波段导航信号.接收机的采用第一种单点定位方法获得定位信息.

2.2 GPRS的相关介绍

我们通常将分组无限业务简称为GPRS，此系统是建立在以手机系统为基础的数据传输技术，也可以将其看成是GSM的另一种延续.只需在现有的GSM网络中增加一些节点即可建立起GPRS网络.相对于GSM网络，GPRS传输数据的速度提高了，建立网络连接的时间降低了，随时都可与网络保持联系，而费用却更加合理.

3 声音检测交通事故报警系统

报警系统的硬件组成框图如下图所示.

图1 报警系统硬件框图

当车辆发生碰撞后，系统通过DSP声检测模块，判断车辆碰撞声音与正常行驶时不同，从而识别道路交通重大事故的发生，然后发出事故检测信号送交主控制器.GPS接收器一直保持正常工作，一旦接收到由主控制器从串口1发出的事故请求信号后，将从GPS卫星接收的信息中提取有效部分，如经纬度、时间等，保存到指定的RAM缓存地址.然后主控制器将报警信号与GPS数据进行封装，以规定的格式通过第二个串口交给GPRS模块，模块通过PPP协议与CMNET网关进行通信，然后由CMNET网关连接到INTERNET，将数据送交网络，然后由后台交通事故指挥中心的信息管理中心服务器从INTERNET接收，此时指挥中心便可以确认事故及获取事故相关信息.

本文设计的基于GPS/GPRS的车载自动声检测报警系统隶属于国家“863”科研计划项目——交通事故一体化救援系统，目前成品终端已经投入实际运行.

可以看出，使用GPRS作为GPS定位自动报警的无线传输手段，费用低廉、无需线缆施工、安全可靠、维护方便，是一种经济可行、技术先进的系统构建方案.从接到报警提示到GPRS发出报警信号并传输到控制中心，整个过程不到1分钟.时间短暂，工作性能稳定.对于车辆的定位比较精确，报警的判断比较准确，并且设备的操作非常简单方便，使用人群不需要经过专门的培训来操作设备.

4 结束语

声信号检测技术在汽车技术领域目前并不是非常成熟，但是，利用声信号检测结合GPS和GPRS数字网络，可以快速、主动地对于道路交通事故进行报警，为伤员的抢救争取时间，解决目前交通事故被动报警、救援迟滞的问题，具有非常重要的现实意义.

〔1〕金会庆.道路交通事故防治工程[M].人民交通出版社.

〔2〕深圳天工测控技术有限公司.GPS全球定位系统及天工模块产品应用指南[J].

U495

A

1673-260X（2012）09-0062-02

国家863科研计划项目（2008AA11Z204）；安徽三联学院院级科研配套项目（2010004）