《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于雙網(wǎng)融合的車輛事故呼救系統(tǒng)研究
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2013年第3期
張偉偉1，宋曉琳1，2，王文濤1，歐陽(yáng)維力1
1.湖南大學(xué) 汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙410082； 2.北京航空航天大學(xué) 交通科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191
摘要： 基于GPRS/CDMA和Internet的融合通信技術(shù)，構(gòu)建了車輛事故呼救系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用車載傳感器獲取車輛碰撞狀態(tài)數(shù)據(jù)，并利用序次Probit模型估計(jì)駕駛員的損傷程度。通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)，將駕駛員損傷程度估計(jì)、車輛是否翻滾、駕駛員-車輛基本信息、事故GPS數(shù)據(jù)等發(fā)送至事故呼救服務(wù)中心。事故呼救服務(wù)中心可以自動(dòng)啟動(dòng)Google Earth軟件確定事故方位，并可以激活事故車輛內(nèi)的視音頻通信，增強(qiáng)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的了解程度，提高事故救援效率。
中圖分類號(hào)： U461.91
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2013)03-0027-03
Research on vehicle accident calling system based on dual-network integration
Zhang Weiwei1，Song Xiaolin1，2，Wang Wentao1，Ouyang Weili1
1.The State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082，China； 2.School of Transportation Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191，China
Abstract： Vehicle accident calling system is built based on the integrated communication of GPRS/CDMA and Internet. This system uses on-board sensors to acquire the vehicle collision state data, and estimates driver injury severity by means of ordered Probit model. All information including estimated driver injury severity, whether the rollover accident happened, driver-vehicle basic information and GPS data of accident is transmitted to the accident calling service center. The accident calling service center can not only determine the accident orientation by starting the Google Earth automatically，but also activate the video-audio communication in the accident vehicle, which is conducive to enhance the understanding of the accident scene and improve the efficiency of the accident rescue.
Key words : accident calling system；GPRS/CDMA-Internet communication；ordered Probit model；driver injury severity；Google Earth

    近年來(lái)，我國(guó)汽車保有量以及公路里程不斷增加，交通事故數(shù)量也呈上升趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)發(fā)生交通事故21萬(wàn)起，造成6萬(wàn)余人死亡、25萬(wàn)余人受傷[1]。然而，很多傷亡是由于事故后搶救不及時(shí)而造成的[2]。為了提高事故救援水平，使傷員能夠得到及時(shí)的救治，國(guó)內(nèi)外都對(duì)車輛事故呼救系統(tǒng)進(jìn)行了研究并將其投入實(shí)際應(yīng)用。

    目前，國(guó)外開發(fā)并投入應(yīng)用的產(chǎn)品普遍采用移動(dòng)通信技術(shù)，車輛定位采用GPS定位技術(shù)，系統(tǒng)呼救觸發(fā)是通過(guò)安全氣囊系統(tǒng)直接觸發(fā)或者人工按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)，報(bào)告車輛位置、車主身份及車輛碰撞速度等。如通用公司的Onstar呼救系統(tǒng)采用XM衛(wèi)星廣播通信，可以將呼救控制在1 min內(nèi)完成，明顯減少了事故的傷亡。同時(shí)，國(guó)外所擁有的呼救中心及基站均為某些汽車公司專有，而我國(guó)呼救中心及基站仍為空白，還沒(méi)有開發(fā)出成熟的產(chǎn)品。研究事故呼救系統(tǒng)的單位主要有江蘇大學(xué)[3-4]、南昌大學(xué)[5]等，但也還停留在基本的通信階段，沒(méi)有針對(duì)服務(wù)中心的可視化定位技術(shù)。在乘員損傷程度估計(jì)過(guò)程中，多沿用參考文獻(xiàn)[6]提出的基于碰撞速度差的乘員損傷估計(jì)模型，但是沒(méi)有給出計(jì)算碰撞速度差的方法。
    本文利用現(xiàn)有的GPRS/CDMA和Internet網(wǎng)絡(luò)能夠很好地解決重新建立基站的困難，利用Google Earth快速進(jìn)行事故可視化定位，利用安全氣囊加速度傳感器、傾角傳感器、車載GPS等可以更快地建立車輛事故自動(dòng)呼救系統(tǒng)。利用美國(guó)高速公路管理局的事故案例調(diào)查SCI（Special Crash Investigation）數(shù)據(jù)庫(kù)[7]，構(gòu)建了序次Probit模型，用于評(píng)估駕駛員的損傷等級(jí)，可以更有針對(duì)性地提高呼救服務(wù)水平。基于SCI數(shù)據(jù)庫(kù)和長(zhǎng)沙事故案例庫(kù)對(duì)該模型進(jìn)行驗(yàn)證，說(shuō)明該模型具有一定的有效性。
1 車輛事故呼救系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    本事故呼救系統(tǒng)通過(guò)車載傳感器等檢測(cè)車身加速度和傾角信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛碰撞事故的發(fā)生，并判斷碰撞類型；根據(jù)序次Probit模型，估計(jì)駕駛員發(fā)生輕微損傷或嚴(yán)重?fù)p傷的可能性。該系統(tǒng)可建立車載GPRS/CDMA移動(dòng)網(wǎng)與呼救服務(wù)中心Internet網(wǎng)絡(luò)之間的雙向連接，將車輛碰撞事故GPS地點(diǎn)、駕駛員身份及其損傷程度估計(jì)等信息及時(shí)通知呼救服務(wù)中心，在Google Earth中顯示事故發(fā)生地。另外，事故服務(wù)中心可通過(guò)車載電話、攝像頭等遠(yuǎn)程了解事故現(xiàn)場(chǎng)信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 

 

2 車輛事故呼救系統(tǒng)子功能設(shè)計(jì)
2.1 基于移動(dòng)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的雙向通信
    為方便利用互聯(lián)網(wǎng)和國(guó)內(nèi)GPRS、CDMA等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，車載無(wú)線數(shù)據(jù)通信模塊WDCU(Wireless Data Communication Unit)主要由互聯(lián)網(wǎng)控制器、GPRS/CDMA模塊、電源管理模塊等構(gòu)成。
    事故呼救服務(wù)中心的服務(wù)器端通信建立過(guò)程如圖2所示。





    從表2模型1中可以看出，除年齡和小型貨車變量外，其他變量的顯著性檢驗(yàn)值均小于常規(guī)檢驗(yàn)水平0.05，說(shuō)明年齡和小型貨車變量不符合該序次Probit模型，因此排除年齡和小型貨車變量的影響后，重新估計(jì)權(quán)重參數(shù)，結(jié)果如表2模型2所示。
    在表2模型2中，截距為正值，權(quán)重參數(shù)為負(fù)值，表示各解釋變量能從不同程度上影響駕駛員損傷程度的評(píng)估值，且權(quán)重參數(shù)的絕對(duì)值越大，對(duì)評(píng)估值的影響越大。具體來(lái)說(shuō)，性別因素對(duì)駕駛員損傷程度估計(jì)水平具有較小的影響。使用安全帶能從較大程度上降低駕駛員嚴(yán)重?fù)p傷程度的可能性，這與安全帶降低第一次碰撞、避免第二次碰撞的約束作用密切相關(guān)[9]。在碰撞類型中，近駕駛員端碰撞最易導(dǎo)致駕駛員嚴(yán)重?fù)p傷，其次是遠(yuǎn)駕駛員端碰撞，而尾向碰撞對(duì)駕駛員造成的損傷程度相對(duì)最低，這與參考文獻(xiàn)[6]指出的多種碰撞速度下不同碰撞類型對(duì)乘員的損傷程度具有不同層級(jí)特點(diǎn)是一致的。在車輛類型分析中，大中型貨車事故比乘用車事故更易造成駕駛員嚴(yán)重?fù)p傷，這與參考文獻(xiàn)[1]中不同交通方式的事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相一致。用該模型驗(yàn)證SCI數(shù)據(jù)庫(kù)2011年事故案例和長(zhǎng)沙交通事故案例庫(kù)，準(zhǔn)確率分別達(dá)到76.3%和63.1%。因此，使用序次Probit模型來(lái)估計(jì)駕駛員損傷程度是可行的，得出的回歸參數(shù)估計(jì)值也是有效的。
2.2.2 事故呼救系統(tǒng)觸發(fā)
      目前事故檢測(cè)觸發(fā)方法有加速度峰值法、速度變化量法、加速度坡度法、比功率法、移動(dòng)窗法、速度預(yù)測(cè)法等[10]。圖3為某量產(chǎn)汽車以50 km/h的速度正面碰撞剛性墻過(guò)程中的B柱加速度曲線圖，加速度的峰值一般都會(huì)達(dá)到15g～50g。根據(jù)安全氣囊打開的脈沖信號(hào)、加速度峰值大于某一閥值的方法等，可以判斷是否有碰撞事故發(fā)生；根據(jù)傾角傳感器的傾角信號(hào)等，可以判斷是否有翻滾事故發(fā)生，兩種情況下都可以激活事故呼救系統(tǒng)。

    通過(guò)GPRS/CDMA移動(dòng)網(wǎng)和Internet互聯(lián)網(wǎng)的雙網(wǎng)融合通信技術(shù)以及Google Earth等，可以快速對(duì)事故地點(diǎn)進(jìn)行可視化定位。
    利用駕駛員損傷程度估計(jì)的序次Probit模型，使呼救服務(wù)中心及時(shí)獲取事故車輛內(nèi)駕駛員基本信息和損傷程度估計(jì)，及時(shí)進(jìn)行針對(duì)性救護(hù)。
    在特定需要時(shí)，呼救服務(wù)中心還能激活車內(nèi)免提電話和攝像頭，遠(yuǎn)程了解車輛事故現(xiàn)場(chǎng)情況，提高救援服務(wù)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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