汽车智能防撞和事故报警与定位系统的设计与实现黄京资料.doc

湖北文理学院2016年大学生创新创业训练
项目申报书

项 目 名 称
汽车智能防撞和事故报警与定位系统的设计与实现
项 目 类 型
（√）创新训练项目（）创业训练项目（）创业实践项目
项 目 负 责 人
黄京
指 导 教 师
胡安正
申 报 日 期
2016年3月

湖北文理学院教务处
二〇一五年四月
湖北文理学院2016年大学生创新创业训练
项目申报书

项目名称
汽车智能防撞和事故报警与定位系统的设计与实现
项目起止时间
2016 年 3 月 至 2017 年 3 月
负责人
姓名
年级
学院
学号
联系电话
E-mail
黄京
大二
物理与电子工程学院
2014111316
15271035316

项目组成员
侯俊杰
大二
物理与电子工程学院
2014118123
18827512601

唐永振
大二
物理与电子工程学院
2014111342
18827515411

宋瑞
大二

陈文双
大三

指导教师
姓名
胡安正
职务/职称
教授
所在单位
物理与电子工程学院
联系电话
13886224088
E-mail
648802312@
校外导师
姓名
无
职务/职称
无
所在单位
无
联系电话
无
E-mail
无
一、项目简介（200字左右）
当前，因汽车交通事故带来的伤亡损失与日俱增，汽车行车安全及遇到危险和交通事故等问题已成为大众关心的焦点问题。对此，本项目利用激光测距传感器、加速度传感器、GPS导航系统和GSM无线通信等技术，以及多信息模糊算法、GPS经纬度实时定位信息以及通过Java Me的定时器等技术，从行车防撞和交通事故及时报警与定位两个方面，研发出一套汽车智能防撞报警和严重交通事故后能自动报警并发出定位信息的汽车智能化车载管理系统模型。从而达到在发生交通事故时，救援人员能迅速赶到现场进行急救的目的。
研究成果将提供一种有效防碰撞措施和在发生交通事故时能及时发出求救信息从而有效保护人民生命财产的新途径。一旦推广应用于汽车上，将会带来巨大经济和社会效益。
二、 申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）
1、自身及团队具备的知识:
通过课堂学习、实验室探究和实践训练，我们具备了一定的专业知识：
硬件方面：我们系统的学习了电路分析、模拟和数字电子技术基础、微机原理及其应用，利用课余时间学习了传感器原理及其应用、远程自动控制等课程；
软件方面：我们学习并掌握了汇编语言、C语言等多种计算机语言，并在编程基础上学习了STC89C51单片机、以Cortex-M3为内核的STM32单片机等芯片。
本团队成员都经过了一定的培训，心态平稳，擅长与人交流合作、管理安排，每个成员思想独特，极具创新精神，参加过校级比赛并取得优异成绩。
2、自身及团队具备的条件:
<1> 本项目依托物电学院的国家创新人才培养基地、省级电工电子实验教学示范中心、物电学院创新创业中心、物理探索实验室，进行实验探究。已有数字化实验室及创新实验室，数字化实验室可以进行计算机控制系统的CAD设计、Matlab仿真及虚拟仪器LabView仿真，可以进行专题研究性实验和大学生科研项目。
<2> 本项目组三名成员，团队成员各有所长，容易沟通合作，一名擅长器械方面的设计和制作电路硬件的设计制作；一名擅长程序的开发与调试和与人沟通热爱市场调研和管理工作。
<3> 本项目组具有丰富科研能力和实践经验的导师指导，每个成员极具创业激情，学习能力很强，理论知识过硬、实践经验丰富，参加过校级比赛并取得优异成绩。
3、自身及团队的特长:
本团队成员都经过了一定的培训。在专业技能方面，一个擅长器械方面的设计和制作，其所制作的器械装置性能稳定成本低廉；熟悉模拟、数字电路的分析与设计，设计制作过大量的电路，其设计的电路工作稳定可靠。另一个擅长程序的开发与调试，其开发的程序性能稳定；善于与人沟通，有较好的语言表达能力和文字处理能力；并热爱市场调研和管理工作。
4、自身及团队的兴趣:
实践探索与研究、电子产品DIY制作、单片机开发与应用。
5、前期准备：
（1）本项目基于传感器技术、GPS导航技术和GSM无线通信等技术，研制出一套汽车智能防撞报警和出现危险事故后自动报警并定位的汽车智能化车载管理系统及车载实物模型。
（2）网上查找资料，设定多套方案；
（3）现实中实验，选择合适的传感器；
（4）重点学习GPS导航技术 、GSM无线通信技术、激光测距传感器模块的运用；
（5）了解现实中各种事故发生的情况，对方案进行改进。

三、 项目方案（计划、技术路线、人员分工等）
计划：
1.进一步查阅有关资料，选择最成熟、稳定的制作方案。
2.制作出一套完整的装置，并实地测验。
4.整理数据，总结经验。
5.制作该装置的最终版本。

项目方案设计
① 借助于激光测距传感器或准确度高、识别距离远的毫米波雷达作为测距信号识别装置，实时测量前方障碍物的距离，并迅速反馈给微处理器KMD60，经过在车辆安全制动距离核心算法运算，比较，判断，来计算是否需要迅速发出报警信号或直接采取紧急制动措施，以避免交通事故的发生；
② 利用加速度传感器技术以及GPS导航系统和GSM无线通信技术原理，从碰撞速度与时间的关系测量出加速度，从而判断车祸的可能性，且精确定位；
③ 采用LocationManager软件实现加速度的实时判定、GPS经纬度的实时显示以及通过Java Me的定时器在极短的时间（如30秒）内自动发送求救信号和事故地点定位信息等，从而达到在发生交通事故时，救援人员能迅速赶到现场进行急救的目的。

整体方案设计：
加速度传感器
毫米波雷达
车载碰撞传感器
GSM模块和GPS模块
MDK60

防撞提醒与自控系统
事故报警与定位系统
读取毫米波雷达数据→获取与障碍物间实时间距ｓ→得到间距变化趋势±Δｓ及间距变化速度ν（+ 渐远,- 渐近）
当ｓ>100米，但ν≤ -20米/秒即以大于20米/秒渐近变化时
车驾应在减速，且应在ｓ<80米时，ν≤ -10米/秒
当50<ｓ≤100米,但ν≤ -10米/秒间距渐近速度变化时
/秒
车驾应在减速，且应在ｓ<30米时，ν≤ -5米/秒

当10<ｓ≤50，并且ν≤-3米/秒渐近速度变化时
车驾应在减速，且应在ｓ<10米时，ν≤-2米/秒
否则: 装置声光报警，提醒主人车辆未处于安全速度，需减速行驶，若车主未进行减速操作，则车辆锁住油门并自行减速，且车外转向灯频繁闪烁，提示本车减速请小心行驶，在ｓ<3米时，刹车抱死，车辆停止，并且启动三十秒报警倒计时，避免车主因突发身体状况而引发车祸。
由碰撞传感器检测车辆是否发生碰撞，碰撞力度及事故等级
将各个传感器得到的信息综合处理，判断事故类型，及伤害程度
由加速度传感器检测车辆是否翻车+由卡尔曼滤波算法滤除因道路问题而产生的误判
根据GPS模块实时定位得到当前位置信息
声光提醒，防止传感器误判
30秒等待时间
30秒内按下防误触开关，警报关闭，GSM不发出任何信息
30秒内未按下误触开关，判定事故信息属实，将事故信息与位置信息发往122和120请求救援

四、项目特色与创新点
特色：
在防撞报警和智能处理方面：该系统通过对车辆行驶前方的车辆状况进行判断，以前方车辆或障碍物的距离作为判据，当达到危险距离情况时，系统会迅速发出报警信号提醒驾驶员采取相应措施，必要时系统自动采取减速刹车措施心避免交通事故的发生。该模块主要研究内容包括：
（1）通过对识别技术的研究，本系统模型决定选用造价较低的激光测距传感器（实际汽车上可选用准确度高、识别距离远的毫米波雷达传感器）作为信号识别装置。（2）在车辆安全制动距离研究、分析的基础上，提出保持安全车距的核心算法，让智能防撞系统将雷达传感器接收到实时测距信息，与通过核心算法来计算结果进行结合处理，给出是否需要报警处理。当然为了提高智能防撞报警和自动处理系统的实效性，减少虚假报警的情况，本系统还将设计若干抑警开关，心解决在低速、转弯、倒车等情形下的虚假报警情况，从而进一步提升该系统的实际应用价值[5,6]。
在事故报警并传送事故地点定位信息方面：针对事故现场无法人为提供事故现场信息这一情况，本系统拟嵌入一种基于GPS和GPRS网络技术的车载紧急报警功能。即系统能够利用 GPS车辆实时定位和GPRS网络技术将车辆地理位置信息和车辆状况信息的采集、处理、并自动传输给交通事故服务平台。该模块主要研究内容包括两大部分：即车辆定位及信息采集和现场信息处理和自动传送。具体为车辆安装高精度、全天候和全球性的GPS无线电定位系统；一方面，可将报警系统的启动按键设置在方向盘后或者座椅下等方便驾驶员在遭遇车祸、被挟持或突发疾病等情急情况下能迅速启动报警系统，此时车辆ECU采集车辆信息（温度、胎压、机油量等，另一方面，当出现发动机异常或气囊弹出、或者严重车祸等情况时，系统将自主启动报警系，GPS 首先对车辆定位，车载通信模块将车辆位置信息发送车辆当前车况（如发动机是否异常、气囊是否弹出）经GSM 网络发送到交通事故服务平台。 该系统不仅在一般情况下能够提前预警，而且在雾霾等极端恶略天气时，或者驾驶员判断能力下降时，也能保证车辆安全行驶。

五、项目进度安排
2016年3月—2016年4月：文献调研、实地考查，拟定研发方案。进一步修订研发方案，采购系统研发所需的器材和电子元器件。
2016年5月—2016年6月：前期初步研究系统开发中“精密激光传感器、传感器技术以及GPS导航系统和GSM无线通信技术”的技术关键。
2016年7月—2016年8月：学习飞思卡尔公司微控制芯片KMD60,以及相关算法研究。初步完成系统硬件搭建和软件研究工作。
2016年9月—2016年12月：完成项目模型研究和测试完善工作。
① 研发具有“手动触发和具有独立判断触发”的车载报警触发方式模型;
② 分析车辆位置的信息，采集、处理、发送，设计出基于GPS导航技术、GSM通信技术的精确定位模型；
③ 借助于激光测距传感器或准确度高、识别距离远的毫米波雷达作为信号识别装置以及提出保持安全车距的核心算法来设计出精确报警装置。
2017年年度3个月计划：项目完善、撰写总结报告，结题；
力争成果转化推广应用、成果鉴定，申报专利。

六、项目经费使用计划（要求说明项目经费）

用途
费用
调研与研学
3000元
材料费
4000元
设备费
4000元
硬、软件研发费
3000元
测试、安装、调试费
3000元
合计
1.7万元

七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）
预期成果及考核指标（一）：
基于传感器技术、GPS导航技术和GSM无线通信等技术，研制出一套汽车智能防撞报警和出现危险事故后自动报警并定位的汽车智能化车载管理系统及车载实物模型。
主要包括：
① 研发具有“手动触发和具有独立判断触发”的车载智能报警触发方式模型;
② 借助于激光测距传感器或准确度高、识别距离远的毫米波雷达作为信号识别装置以及提出 保持安全车距的核心算法来设计出精确（距离分辨率<0.1M）报警或采取紧急制动的系统模型；
③ 分析车辆位置的信息，采集、处理、发送，设计出基于GPS导航技术、GSM通信技术的精确定位模型；
④ 能在极短的时间（如30秒）内自动发送求救信号和事故地点定位信息。

预期目标（二）：
① 申报1-2项国家专利。
② 公开发表学术论文2-3篇。
③ 申请软件著作权2－3项。

指导教师意见：

签 名：
年 月 日
学院意见：

签名盖章：
年 月 日
学校意见：

签名盖章：
年 月 日