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[摘 要]对大多数自动报警器而言，其触发方式多为安全气囊点火触发，然而发生追尾事故时大部分车内的安全气囊不会被触发。本文提出了一种新的触发方式，即利用短距离超声波传感器检测到距离的变化，从而触发。另外，本文针对救助站的创建给出了一些建议。
[关键词]汽车自动报警系统 超声波传感器 安全气囊
中图分类号：C752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0259-02
引言
随着中国交通的不断完善和汽车行业的发展，我国汽车保有量不断增加。根据公安部交通管理局公布的数据显示：截至2013年底，全国机动车数量突破2.5亿辆，其中，汽车达1.37亿辆。汽车的增加预示着发生交通事故的风险增大。而我国交通事故紧急救援水平与发达国家相比，差距很大。较为落后的交通紧急救援现状，是我国道路交通事故死亡率长期高居不下的重要因素之一[1]。因此，我们希望能够建立一种车辆事故自动求助系统，以便于当事故发生在野外且车内人员受伤严重无法自主求助时，汽车能够自动、快速的将事故地点、碰撞的严重程度及受伤情况发送给呼救中心，从而尽可能的减少人员伤亡。
国外的车辆事故紧急自动呼救技术的研究己经进入了实用阶段，在北美和欧洲建立了呼叫救援中心，比较典型的有美国通用公司的onstar系统，福特公司的rescue系统，奔驰公司的teleaid。此外，丰田、宝马、菲亚特、大众奥迪等车都装备有类似的自动紧急呼救系统，还有一部分厂商生产手动紧急呼救系统[3]。目前，中国主要引进了通用的onstar系统和丰田的G-BOOK系统，但是中国本土的紧急呼救系统仍处于研发阶段，亦缺乏相应的救助站，技术还不够完善，建立这种车辆系统紧急救援体系还需要很长一段时间。
1.安全气囊触发方式的缺陷及改进
大部分汽车紧急求助系统是通过安全气囊触发的，因为这种方式具有方便快捷、系统结构简单、触发信号便于检测等优点，但是也有其局限性。
汽车安全气囊并不绝对安全，有些情况下安全气囊是不起作用的，而许多驾乘人员对此却不太清楚。当发生超过发动机中心线30°的有效角度的正常偏撞和斜撞、侧撞、被追尾、翻滚、撞上低硬度物体以及二次撞击时，安全气囊都不会启动。只有发生车头呈正面碰撞或斜撞比正面对撞冲击力更大时，才能引爆前安全气囊[4]。通过对大量交通事故的分析表明，80%以上的車祸是由于驾驶员反应不及时引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞和正面相撞[6]，由此可见追尾事故所占事故比例是很大的。但是，当追尾事故发生时，为保证不对驾驶员产生如此伤害，安全气囊是不爆开的。
为解决这类问题，本次研究提出了一种新方法，即在汽车后备箱内安装超声波距离传感器，一旦测量到的距离发生了变化，就会触发自动求助系统，进行求助。这就使得车辆发生追尾事故后，汽车能够自动求助。
2.自动报警系统的介绍
2.1.系统的组成部分
车辆事故自动报警系统主要有两个模块组成：第一部分为车载模块，主要负责事故发生后检测车辆碰撞位置，并将车辆位置、车体损坏情况、车内人员伤亡情况登信息发送给救援中心；第二部分为救助模块，主要负责接受车载模块发出的信息，并根据相关情况及时快速的制定相应救援方案进行救助。
2.2.系统的基本原理
汽车发生碰撞事故后，触发自动求助系统开关，系统内的信息采集装置采集事发地点、时间、事发前后车速的变化情况、是否发生侧倾侧翻等信息，并将这三部分的信息汇总起来，组成事故电文，传递给救助中心，最后，救助中心根据自动求助系统传递过来的信息准确快速制定相应的救援计划实施救援，最大限度的减少人员伤亡。如下图所示：
图1 汽车紧急救助系统流程图
3.载模块
车载模块包括安全气囊组件、短距离超声波传感器组件、三轴加速度传感器组件、行车记录仪、车内报警器、信息采集处理单元、信号发射装置等，在这里我们主要介绍超声波传感器组件。
3.1.超声波距离传感器组件
图2 超声波传感器运行图
3.1.1.安装位置和薄板材料
汽车后备箱有很大的储物空间，我们在其底部覆盖上一层薄板，薄板外沿与底层后备箱吻合连接处实现可抽拉连接，使得钢板与后备箱最底层间形成一个高度为1cm的空间，将4个超声波传感器安装在该隔层内，对后备箱内部距离实行实时监测，当距离发生变化时，启动自动求助系统。如图：
薄板材质选用泡沫铝，它是铝合金中加入添加剂制成的，具有以下几种优点：
1） 质量轻，其密度为铝的0.1～0.4倍，不会使汽车的总质量增大很多，从而不会影响燃油经济性；
2） 较高的阻尼减震性及冲击能量吸收率，其阻尼性能为金属铝的5～10倍。孔隙率为84%的泡沫铝发生50%变型时，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量，当发生追尾事故时可以有效的吸收碰撞能量，起到缓冲作用；
3） 硬度和强度大，保证了其上放置行李时不会发生变形；
4） 可回收性，满足了低碳环保的要求。
3.1.2.超声波传感器的工作原理
从原理上讲[7]，超声测距有脉冲回波法、共振法和频差法。其中脉冲回波法测距常用，其原理是超声传感器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声传感器接收反射脉冲，测量出超声脉冲从发射到接收的时间在已知超声波声速的前提下，可计算被测物的距离D，即：
式中：D为被测物的距离；为超声波在空气中的传播速度；为超声波在空气中传播的时间。
3.2.其他组件
三轴加速度传感器是用来检测在发生事故时汽车侧倾幅度，帮助去救援中心确定汽车是否发生翻转、侧翻。 行车记录仪又称汽车“黑匣子”。它在汽车行驶过程中，准确记录汽车的运行状态，如前进、倒车、加速或减速、匀速行驶、转弯、爬坡、上桥或下桥、怠速或柴油机飞车等。在汽车发生事故造成电源中断或意外切断电源后，记录器记录的数据仍然可完整保留，保存时间长达10年之久[8]。因此，在汽车发生事故后，信息采集装置会采集行车记录仪中的车速信息、位置信息等，并由信号发射装置发送给救援中心。
4.救助模块存在的问题和建议
救助模块即包含信息接收和处理能力的救助站。然而因为种种原因，中国目前并没有全面建立起相应的救助中心。另外，從方便快捷的角度来看，车载模块是依靠中国移动，中国联通和中国电信提供的网络对外发送信息的，这就需要一个桥梁，将通讯公司与车载模块联系起来。美国通用汽车提供的Onstar系统服务要求是要购买一款配备该系统的通用汽车。即将救助系统当作一种汽车的增值服务卖给消费者，这是一种很不错的方法。但是它只针对该公司的部分车型提供这种服务，适应性较差。
结合国内现状，本文建议由保险公司建立救助站并提供一份保险，即当汽车事故发生后，购买过此保险的车主可享受该项服务。这样才能较大面积的推广这项服务，从而为驾驶员和车内乘客的生命财产安全增加一份保障。
5 结论
本文提出的这种新的触发方式，可以利用传感器实时监控车厢内部的距离，若距离发生变化，即判定为发生追尾事故，从而触发报警系统，解决了安全气囊触发方式的弊端，也可以将这种装置装入车门内部来判定是否受到侧面碰撞。在具体实施方便，本文也提出了一些建议。
参考文献
[1] 盘朝奉，周孔亢，李仲兴.基于车辆事故等级分类的紧急呼救系统研究[J].中国安全科学学报，2008，18（2）：17～21.
[3] 陈小燕.紧急自动呼救技术中所录用车辆事故信息的研究[D].江苏：江苏大学.2009.
[4] 金军.安全气囊的“安全死角”[J].汽车运用，2008，9：38
[6] 邹博维.基于多传感器的车辆局部交通环境感知[D].吉林.吉林大学.2013.
[7] 《超声波探伤》编写组.超声波探伤.北京：电力工业出版社，1999.
[8] 林家让.汽车构造电子与电器篇[M].北京：电子工业出版社，2006.7.
作者简介
朱雨桃，女，汉族，92年3月出生，重庆交通大学，交通运输学院，硕士研究生，载运工具运用工程，交通与车辆安全。
[关键词]汽车自动报警系统 超声波传感器 安全气囊
中图分类号：C752 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0259-02
引言
随着中国交通的不断完善和汽车行业的发展，我国汽车保有量不断增加。根据公安部交通管理局公布的数据显示：截至2013年底，全国机动车数量突破2.5亿辆，其中，汽车达1.37亿辆。汽车的增加预示着发生交通事故的风险增大。而我国交通事故紧急救援水平与发达国家相比，差距很大。较为落后的交通紧急救援现状，是我国道路交通事故死亡率长期高居不下的重要因素之一[1]。因此，我们希望能够建立一种车辆事故自动求助系统，以便于当事故发生在野外且车内人员受伤严重无法自主求助时，汽车能够自动、快速的将事故地点、碰撞的严重程度及受伤情况发送给呼救中心，从而尽可能的减少人员伤亡。
国外的车辆事故紧急自动呼救技术的研究己经进入了实用阶段，在北美和欧洲建立了呼叫救援中心，比较典型的有美国通用公司的onstar系统，福特公司的rescue系统，奔驰公司的teleaid。此外，丰田、宝马、菲亚特、大众奥迪等车都装备有类似的自动紧急呼救系统，还有一部分厂商生产手动紧急呼救系统[3]。目前，中国主要引进了通用的onstar系统和丰田的G-BOOK系统，但是中国本土的紧急呼救系统仍处于研发阶段，亦缺乏相应的救助站，技术还不够完善，建立这种车辆系统紧急救援体系还需要很长一段时间。
1.安全气囊触发方式的缺陷及改进
大部分汽车紧急求助系统是通过安全气囊触发的，因为这种方式具有方便快捷、系统结构简单、触发信号便于检测等优点，但是也有其局限性。
汽车安全气囊并不绝对安全，有些情况下安全气囊是不起作用的，而许多驾乘人员对此却不太清楚。当发生超过发动机中心线30°的有效角度的正常偏撞和斜撞、侧撞、被追尾、翻滚、撞上低硬度物体以及二次撞击时，安全气囊都不会启动。只有发生车头呈正面碰撞或斜撞比正面对撞冲击力更大时，才能引爆前安全气囊[4]。通过对大量交通事故的分析表明，80%以上的車祸是由于驾驶员反应不及时引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞和正面相撞[6]，由此可见追尾事故所占事故比例是很大的。但是，当追尾事故发生时，为保证不对驾驶员产生如此伤害，安全气囊是不爆开的。
为解决这类问题，本次研究提出了一种新方法，即在汽车后备箱内安装超声波距离传感器，一旦测量到的距离发生了变化，就会触发自动求助系统，进行求助。这就使得车辆发生追尾事故后，汽车能够自动求助。
2.自动报警系统的介绍
2.1.系统的组成部分
车辆事故自动报警系统主要有两个模块组成：第一部分为车载模块，主要负责事故发生后检测车辆碰撞位置，并将车辆位置、车体损坏情况、车内人员伤亡情况登信息发送给救援中心；第二部分为救助模块，主要负责接受车载模块发出的信息，并根据相关情况及时快速的制定相应救援方案进行救助。
2.2.系统的基本原理
汽车发生碰撞事故后，触发自动求助系统开关，系统内的信息采集装置采集事发地点、时间、事发前后车速的变化情况、是否发生侧倾侧翻等信息，并将这三部分的信息汇总起来，组成事故电文，传递给救助中心，最后，救助中心根据自动求助系统传递过来的信息准确快速制定相应的救援计划实施救援，最大限度的减少人员伤亡。如下图所示：
图1 汽车紧急救助系统流程图
3.载模块
车载模块包括安全气囊组件、短距离超声波传感器组件、三轴加速度传感器组件、行车记录仪、车内报警器、信息采集处理单元、信号发射装置等，在这里我们主要介绍超声波传感器组件。
3.1.超声波距离传感器组件
图2 超声波传感器运行图
3.1.1.安装位置和薄板材料
汽车后备箱有很大的储物空间，我们在其底部覆盖上一层薄板，薄板外沿与底层后备箱吻合连接处实现可抽拉连接，使得钢板与后备箱最底层间形成一个高度为1cm的空间，将4个超声波传感器安装在该隔层内，对后备箱内部距离实行实时监测，当距离发生变化时，启动自动求助系统。如图：
薄板材质选用泡沫铝，它是铝合金中加入添加剂制成的，具有以下几种优点：
1） 质量轻，其密度为铝的0.1～0.4倍，不会使汽车的总质量增大很多，从而不会影响燃油经济性；
2） 较高的阻尼减震性及冲击能量吸收率，其阻尼性能为金属铝的5～10倍。孔隙率为84%的泡沫铝发生50%变型时，可吸收2.5MJ/M3C以上的能量，当发生追尾事故时可以有效的吸收碰撞能量，起到缓冲作用；
3） 硬度和强度大，保证了其上放置行李时不会发生变形；
4） 可回收性，满足了低碳环保的要求。
3.1.2.超声波传感器的工作原理
从原理上讲[7]，超声测距有脉冲回波法、共振法和频差法。其中脉冲回波法测距常用，其原理是超声传感器发射超声波，在空气中传播至被测物，经反射后由超声传感器接收反射脉冲，测量出超声脉冲从发射到接收的时间在已知超声波声速的前提下，可计算被测物的距离D，即：
式中：D为被测物的距离；为超声波在空气中的传播速度；为超声波在空气中传播的时间。
3.2.其他组件
三轴加速度传感器是用来检测在发生事故时汽车侧倾幅度，帮助去救援中心确定汽车是否发生翻转、侧翻。 行车记录仪又称汽车“黑匣子”。它在汽车行驶过程中，准确记录汽车的运行状态，如前进、倒车、加速或减速、匀速行驶、转弯、爬坡、上桥或下桥、怠速或柴油机飞车等。在汽车发生事故造成电源中断或意外切断电源后，记录器记录的数据仍然可完整保留，保存时间长达10年之久[8]。因此，在汽车发生事故后，信息采集装置会采集行车记录仪中的车速信息、位置信息等，并由信号发射装置发送给救援中心。
4.救助模块存在的问题和建议
救助模块即包含信息接收和处理能力的救助站。然而因为种种原因，中国目前并没有全面建立起相应的救助中心。另外，從方便快捷的角度来看，车载模块是依靠中国移动，中国联通和中国电信提供的网络对外发送信息的，这就需要一个桥梁，将通讯公司与车载模块联系起来。美国通用汽车提供的Onstar系统服务要求是要购买一款配备该系统的通用汽车。即将救助系统当作一种汽车的增值服务卖给消费者，这是一种很不错的方法。但是它只针对该公司的部分车型提供这种服务，适应性较差。
结合国内现状，本文建议由保险公司建立救助站并提供一份保险，即当汽车事故发生后，购买过此保险的车主可享受该项服务。这样才能较大面积的推广这项服务，从而为驾驶员和车内乘客的生命财产安全增加一份保障。
5 结论
本文提出的这种新的触发方式，可以利用传感器实时监控车厢内部的距离，若距离发生变化，即判定为发生追尾事故，从而触发报警系统，解决了安全气囊触发方式的弊端，也可以将这种装置装入车门内部来判定是否受到侧面碰撞。在具体实施方便，本文也提出了一些建议。
参考文献
[1] 盘朝奉，周孔亢，李仲兴.基于车辆事故等级分类的紧急呼救系统研究[J].中国安全科学学报，2008，18（2）：17～21.
[3] 陈小燕.紧急自动呼救技术中所录用车辆事故信息的研究[D].江苏：江苏大学.2009.
[4] 金军.安全气囊的“安全死角”[J].汽车运用，2008，9：38
[6] 邹博维.基于多传感器的车辆局部交通环境感知[D].吉林.吉林大学.2013.
[7] 《超声波探伤》编写组.超声波探伤.北京：电力工业出版社，1999.
[8] 林家让.汽车构造电子与电器篇[M].北京：电子工业出版社，2006.7.
作者简介
朱雨桃，女，汉族，92年3月出生，重庆交通大学，交通运输学院，硕士研究生，载运工具运用工程，交通与车辆安全。