一种车载紧急呼救系统及其呼救方法

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一种车载紧急呼救系统及其呼救方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种高可靠性的车载紧急呼救系统及汽车紧急呼救方法。\n背景技术\n[0002] 随着中国汽车保有量的不断增加，道路交通事故也不断增加，车祸已经成为非正常死亡的重要原因。因此，道路交通安全问题越来越受到关注和重视。然而，大量统计数据表明，车祸中的很多伤员都是由于救援不及时而导致伤势恶化，甚至危及生命。\n[0003] 研究表明，重伤员如果可以在30分钟内获得救助，生存几率可达80％；在60分钟内获救的生存几率是40％；而如果60分钟后还没有获得有效救治，生存几率会急剧降低，直至几乎为零。足见及时救助的重要性。所以说，如果伤员能在车祸后第一时间获得救治，就可以遏制伤势恶化，获得更好的医治效果，关键时刻还可以挽救生命。\n[0004] 另外，车辆行驶中也可能出现一些紧急情况需要呼救，如乘员的突然发病等等，所有这些都使紧急呼救成为车辆的必要配置。\n[0005] 因此，为了更好的保障汽车驾驶员及乘客的生命安全，减少交通事故死亡率和提高突发情况的应对能力，需要一种车载紧急呼救系统或装置，可以实现在车祸发生的第一时间或发生突发情况时进行及时呼救。目前，大多数国家在车祸紧急呼救方面还处于起步阶段，系统的可靠性和准确性、及时性还需要大幅提高。\n发明内容\n[0006] 经研究发现，现有技术中存在的问题为：\n[0007] 一、现有技术中呼救信息传递模式单一，事故发生后，单一的传递方式使得车载紧急呼救系统发出的信息不一定能够成功发送至呼叫中心服务系统，一旦出现此种状况，则现有技术形同虚设，影响正常救援。\n[0008] 二、现有技术对紧急呼救系统与呼叫中心服务系统通信中常见的掉线等非正常情况无法做出有效区分，无法保证双方通信的可靠性和成功率。特别是当遇到事故或其他突发状况导致车内人员无法对车载紧急呼救系统进行人为操作控制的极端情况时，通信非正常终止会严重影响呼救信息的成功、完整发送及后续救援的实施。\n[0009] 三、现有技术采用单天线设计，很容易出现天线在事故中损坏的情况。天线损坏后，大大影响甚至不能进行信号的发送和接收。同时，单天线传输信号的强度可靠性不能保证。\n[0010] 四、现有技术呼救和救援资源的协调、使用效率不高，如果不限定呼救请求和服务的对象，将会导致在紧急呼叫和救援中出现许多信息的干扰，导致呼救和救援资源的协调、使用资源浪费，成功效率低。例如，当呼叫中心服务系统中在短期内接受到较多的呼救信息或者呼叫中心服务系统中预存的车辆基本信息达到一定数量时，呼叫中心服务系统的运行速度会大大减低。\n[0011] 五、现有技术中没有可备用电池设计，在车辆发生事故导致不能正常供电的情况下，系统不能正常运行。\n[0012] 为克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种高可靠性的车载紧急呼救系统及汽车紧急呼救方法。该发明既可以实现手动呼救，又可实现车祸后的自动紧急呼救，提高了紧急呼救的可靠性和救援成果率，更好的保障驾驶员及其乘客的安全，减少交通事故死亡率。\n[0013] 本发明提供一种车载紧急呼救系统，包括设置于车辆的系统本体，其特征在于，该系统本体包括：信息采集装置、安全气囊点火检测装置、汽车总线接口、中央处理单元、信息收发装置，其中，信息采集装置采集车辆运动信息，然后将采集的车辆运动信息发送给中央处理单元；安全气囊点火检测装置采集气囊点火及爆破信息，然后将采集的气囊点火及爆破信息发送给中央处理单元；汽车总线接口采集车辆基本信息，然后将采集的车辆基本信息发送给中央处理单元；其中，中央处理单元对收到的所述车辆运动信息、气囊点火及爆破信息和车辆基本信息进行处理得到呼救信息，并将呼救信息通过所述信息收发装置发送至呼叫中心服务系统。\n[0014] 该系统本体还包括，用于对所述系统本体进行人机交互控制的人机交互装置、用于对车内人员发出的语音信息的采集及车内人员与呼叫中心服务系统的语音通话的语音通话装置，以及存储单元。\n[0015] 其中，中央处理单元包括用于判定信息收发装置与呼叫中心服务系统通信是否为正常终止的事件结束处理子模块。\n[0016] 其中，信息收发装置包括短信收发模块、网络数据收发模块和DTMF语音收发模块。\n[0017] 其中，信息收发装置包括安装于车体不同位置的两套天线装置。\n[0018] 其中，信息采集装置包括：用于车祸发生时根据车辆加速度变化进行分析解算以获取车辆紧急制动信息的加速度信息采集模块、用于在车辆发生车祸后获得侧移翻转信息及车辆碰撞后最终状态的角速度信息采集模块和用于获得车辆所在的经纬度、速度、行驶方向及行驶轨迹的卫星定位模块。\n[0019] 其中，加速度信息采集模块采用三轴加速度计；角速度信息采集模块采用三轴陀螺仪。\n[0020] 其中，人机交互装置采用液晶显示屏。\n[0021] 其中，系统本体还包括可充电备用电池。\n[0022] 本发明还提供一种车载紧急呼救方法，其包括以下步骤：采集车辆运动信息、车辆基本信息及检测气囊点火及爆破信息；对车辆运动信息、车辆基本信息、气囊点火及爆破信息进行处理，以生成呼救信息；将呼救信息发送至呼叫中心服务系统；呼叫中心服务系统对收到的呼救信息进行过滤、处理，并安排回复和实施救援。\n[0023] 其中，呼救信息通过编码以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送至呼叫中心服务系统。\n[0024] 其中，系统本体与呼叫中心服务系统之间通信结束时进行是否为正常终止的判定。\n[0025] 其中，正常终止的判定方式为：呼叫中心服务系统向系统本体发出终止确认信号；\n系统本体利用事件结束处理子模块处理呼叫服务中心系统向系统本体发来的终止确认信号；并将处理后的终止确认信号反馈至呼叫中心服务系统；如果呼叫中心服务系统收到系统本体反馈的终止确认信号，则判定双方通信为正常终止，否则，判定双方通信为非正常终止。\n[0026] 其中，当双方通信为所述非正常终止时，系统本体再次通过编码将呼救信息以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送至呼叫中心服务系统。\n[0027] 其中，终止确认信号通过编码以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送。\n[0028] 其中，以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送至呼叫中心服务系统的所有信息会被赋予相同且唯一的ID号，以最终仅形成一个统一文件。\n[0029] 其中，呼叫中心服务系统为车辆事先申请并唯一指定。\n[0030] 其中，呼叫中心服务系统对接收到的系统本体发来的呼救信息的过滤、处理过滤方式为：确认车辆基本信息，以判断车辆是否为已经过呼叫中心服务系统授权的车辆；如果车辆是已经过呼叫中心服务系统授权的车辆，则响应所述的系统本体发来的呼救信息，否则，不响应所述系统本体发来的所述呼救信息。\n[0031] 本发明与现有技术相比具有如下有益效果：\n[0032] 一是该发明采用最多达三重冗余的呼救信息传递模式，将采集处理后的信息通过编码以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送至呼叫中心服务系统，从而保证了车载紧急呼救系统发出信息能够成功到达呼叫中心服务系统，极大地提高了呼救的成功率。\n[0033] 二是通过采用终止信令确认的方式对紧急呼救系统与呼叫中心服务系统通信中常见的掉线等非正常情况做出有效区分，并实现了在非正常终止情况下系统本体自动重拨，有效提高了双方通信的可靠性和成功率。特别是能够在遇到事故或其他突发情况导致车内人员无法对车载紧急呼救系统进行人为操作的极端情况下，极大地保证了呼救和救援正常的进行。\n[0034] 三是以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式中任何模式发送至呼叫中心服务系统的所有信息，不管哪种模式发送的信息先到达，均会被赋予相同的唯一ID号，最终仅形成一个统一文件，方便呼叫中心的使用，提高呼叫中心处理和救援效率。\n[0035] 四是本发明采用双天线冗余设计，信息收发装置包括安装于车体不同位置的主、辅两套天线装置，有效加强了信息传输强度，同时也保证在其中一个天线损坏的情况下，仍能可靠的收发信号。\n[0036] 五是本发明具备白名单功能，可对通讯进行过滤。对呼叫中心而言，只接受已授权的呼救系统的通讯请求，不接受非授权系统的信息干扰，从而保证了呼叫中心更可靠高效的为已授权系统服务。对车载系统而言，只能申请与指定呼叫中心进行信息和语音交互，且只能接收指定呼叫中心的信息和语音，保证呼救和救援资源的高效协调、使用。\n[0037] 六是本发明有可充电备用电池，保证在车辆发生事故导致不能正常供电的情况下，为本系统供电，保障系统正常运行。\n[0038] 此外，本发明适用范围广泛，所有车辆皆可安装使用，系统安装不需要改变汽车本身的结构。\n附图说明\n[0039] 图1是本发明实施例所述的一种模块结构图；\n[0040] 其中，1-人机交互装置，2-信息采集装置，3-安全气囊点火检测装置，4-中央处理单元，5-信息收发装置，6-呼叫中心服务系统，7-语音通话装置，8-汽车总线接口，9-存储单元\n具体实施方式\n[0041] 本发明提供的手动呼救可以在车辆乘员遇到各种紧急情况需要呼救时通过主动按呼救按键将车辆信息、位置信息等发送到呼叫中心，并和呼叫中心进行语音交流。本发明提供的自动紧急呼救系统可以在车祸发生后的第一时间内将车祸关键信息发送给呼叫中心，为第一时间接受救援提供支持。这些关键信息可以包括：车辆基本信息、车辆行驶方向、车祸发生地点、碰撞信息等。通过这些信息的获取及语音通话，救援中心就可以根据具体情况作出相应的安排，更好的进行车祸救援。该系统通过系统内的信息采集装置获得车辆运动信息，结合安全气囊点火检测从而进行气囊爆破检测获取车辆碰撞信息；然后将碰撞信息传递给中央处理单元进行处理；处理后的数据以及事先保存的车辆基本信息最多支持短信、数据网络以及语音DTMF三重冗余方式发送，该种冗余方式可以保证所发信息第一时间可靠到达呼叫中心，供呼叫中心使用。信息传输方式可根据需求定制，在手动紧急呼救或自动紧急呼救时可采用不同的传输方案。所有信息可通过编码以短信方式、数据网络方式或语音DTMF方式发送到呼叫中心服务系统。\n[0042] 不管语音通话以及最多达三重冗余的信息传递方式所传递的信息那个先到达，所有信息会被赋予相同的唯一ID号，然后推送到呼叫中心同一专员处，以便信息的统一管理和后续处理，方便呼叫中心使用。\n[0043] 同时，为了提高呼叫可靠性，有效区分掉线等非正常结束与正常呼救终止，本系统还通过采用终止信令确认的方式对紧急呼救系统与呼叫中心服务系统通信中常见的掉线等非正常情况做出有效区分，并实现了在非正常终止情况下系统本体自动重拨，从而保证了车载紧急呼救系统发出信息能够成功到达呼叫中心服务系统。呼叫中心与车辆间采用预先约定的信令作为呼救正常结束的终止确认。终止信令由呼叫中心发出，并由车机端中央处理单元的事件结束处理子模块进行控制。终止信令最多可以采用短信方式、数据网络方式以及语音DTMF三重冗余方式。只有车辆中的事件结束处理子模块成功接收到预先约定的终止信令，并自主返回约定信令给呼叫中心后，语音终止才被判定为正常结束；否则判定为非正常结束，车辆可自动重拨，继续进行呼救，并再次通过编码将所述呼救信息以短信、网络数据和DTMF语音三重冗余方式发送至呼叫中心服务系统。重拨次数可以由事件结束处理子模块进行设定。\n[0044] 本发明为了达到更高可靠性，还采用两套天线装置，即主天线和辅助天线的双天线冗余模式。该设计不仅可以加强信号传输强度；而且两个天线可布局在不同位置，在一条天线损毁的情况下仍可以完成信息的可靠收发。\n[0045] 本发明为了实现呼救和救援资源的高效协调运行，本紧急呼救系统可具备白名单功能，对通讯进行过滤。对呼叫中心而言，只接受已授权的呼救系统的通讯请求，不接受非授权系统的信息干扰，从而保证了呼叫中心更可靠高效的为已授权系统服务对车载系统而言，其一只能申请与指定呼叫中心进行信息和语音交互，其二只能接收指定呼叫中心的信息和语音。白名单功能可通过电信运营商系统端实现，也可通过呼救系统本身实现。\n[0046] 本系统备有可充电备用电池，正常情况下系统通过车载电瓶或车载点烟器供电，备用可充电电池不工作。在车祸后电瓶断电或保险丝熔断等不能为系统供电的情况下，备用电池自动启用，保障系统的可靠运行。\n[0047] 下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。\n[0048] 本发明提供的车载紧急呼救系统如图1所示，包括：人机交互装置1，信息采集装置\n2，安全气囊点火检测装置3，中央处理单元4，信息收发装置5，呼叫中心服务系统6，语音通话装置7，汽车总线接口8，存储单元9。除呼叫中心服务系统6外的所有模块均在车载系统内，呼叫中心服务系统6则在呼叫中心安装。\n[0049] 人机交互装置1用于对系统本体进行人机交互控制，可以对车辆基本信息进行人工设置并进行手动紧急呼救控制等。人机交互装置可采用液晶显示屏。\n[0050] 信息采集装置2用于采集车辆运动信息，包括车辆位置、行驶方向、行驶速度、行驶轨迹、加速度、角速度、时间、及车辆碰撞、气囊爆破信息等，信息采集装置2包括加速度信息采集模块，角速度信息采集模块，卫星定位模块。加速度信息采集模块采集车辆运动的加速度信息，当有车祸发生时可根据车辆加速度的变化进行相应分析解算，以获取车辆紧急制动信息；所述角速度信息采集模块可以在车辆发生车祸后获得侧移、翻转以及车辆碰撞后最终状态等信息；所述加速度采集模块与角速度信息采集模块组成了一个捷联惯导系统，其与卫星定位模块共同形成组合导航系统，该组合导航系统可获得车辆所在的经纬度、速度、行驶方向、行驶轨迹和时间等信息，可以对不能卫星导航的位置进行定位，可靠性更高，在优选的实施例中，加速度信息采集模块采用三轴加速度计，角速度信息采集模块采用三轴陀螺仪，可以获得车辆的角度信息。信息采集装置2连接到中央处理单元上，将所采集的车辆运动信息传递给中央处理单元进行进一步处理。安全气囊点火检测装置3用于气囊点火信息检测，还可以获得车祸后安全气囊打开情况的信息，并将其传递给中央处理单元4。\n[0051] 中央处理单元4接收到信息采集装置和安全气囊点火检测装置传来的信息后，并可对信息采集装置和安全气囊点火检测装置传递来的数据进行综合，判断是否发生车祸以及进行碰撞强度等车祸信息收集。中央处理单元4还负责整个系统的总体控制和协调，对系统所有模块的总体控制，并能完成手动紧急呼叫和车祸后的自动紧急呼救的信息处理和总体控制协调。\n[0052] 信息收发装置5用于信息的收发和接收，将经过处理的呼救信息发送到呼叫中心，并接受呼叫中心服务系统发送的信息。可完成呼救信息以及语音的发送，包括了短信发送、数据网络发送、DTMF语音方式发送以及与呼叫中心的语音通话。语音通话装置完成呼救时乘员呼救的语音采集，处理后的语音数据传递给信息收发装置完成语音通话。\n[0053] 呼叫中心服务系统6负责呼救信息的处理，不管语音通话以及最多达三重冗余的信息传递方式所传递的信息那个先到达，在接收到呼救信息后会自动生成带唯一ID号的车祸信息文件，包含发生车祸的车辆及系统的唯一识别码，车祸发生地点(经纬度及行驶方向信息)，车祸碰撞信息，车主信息等内容，并将所有呼救信息和语音通话推送给同一个呼叫中心专员处处理，以便信息的统一管理和后续处理，方便呼叫中心使用。\n[0054] 语音通话装置7完成与呼叫中心的语音通话功能，内置喇叭和麦克，用于对车内人员发出的语音信息的采集；完成呼救时乘员呼救的语音采集，处理后的语音数据传递给信息收发装置完成语音通话。\n[0055] 汽车总线接口8直接连接在车辆总线上，可以获得汽车的基本信息。存储单元9完成运动信息以及影像等信息数据的存储。\n[0056] 在优选实施例中，信息收发装置5的信息传输方式可根据需求定制，在手动紧急呼救或自动紧急呼救时可采用不同的传输方案。而且在手动或自动紧急呼救时，最多达三重冗余的信息传递方式种每种方式所包含的信息量也可不同，并且可以根据需求自行定义修改。可传递的信息包括：车辆及系统唯一识别信息、紧急呼救发生地点、车辆行驶方向、车辆碰撞信息和车主信息等。所有信息可通过编码以短信方式、数据网络方式或语音DTMF方式发送到呼叫中心服务系统。\n[0057] 本发明供电采用车载电瓶或车载点烟器的方式，利用事先安装在车内的电源线连接车载电瓶，或者通过所配的电源线连接车载点烟器直接供电。本发明为了更可靠工作，加入了备用电池设置，备用电池采用可充电锂电池，可以保证出现特殊情况车载点烟器不能为系统供电时一样可以正常工作，提高了系统的可靠性。\n[0058] 在优选实施例中，所述的中央处理单元采用ARM处理器，选用TI公司的ARM Cortex-M4内核的Stellaris LM4F系列微控制器，具有低功耗、低成本和易于使用的特点。\n该器件提供浮点功能并支持广泛的外设，具有8个UART、6个I2C、4个SSI/SPI连接和2个CAN控制器，工作温度范围为-40-85℃。所选芯片可以完成既定功能，满足本发明中的各项要求。\n[0059] 在优选实施例中，所述的信息收发装置采用高通公司的MDM9615移动数据芯片，该器件支持LET(FDD和TDD)、双载波HSPA+、EV-DO版本B和TD-SCDMA。配备一个专用处理器，从而使OEM厂商凭借附加的增值服务令其产品实现差异化，他们无需外部应用处理器就能开发WiFi热点产品。并且该芯片兼容高通公司的Power Optimized Envelope Tracking(Q-POET)解决方案。该解决方案能够提供更好的功耗和散热能力，从而实现更小的终端外形。\n该芯片组还具有高通公司的干扰消除与均衡(Q-ICE)算法，可实现业内领先的调制解调器性能，从而使用户数据流量更高，网络容量更大。\n[0060] 在优选实施例中，所述的车载信息采集装置采用三轴加速度计和三轴陀螺仪。其中，三轴加速度计采用AD公司的ADXL312，该器件是一款小巧的低功耗三轴加速度计，并支持智能电源管理。其加速度测量范围为±12g，灵敏度为345LSB/g，工作电压范围为2.0-\n3.6V，工作温度范围可以达到-40-105℃。而三轴陀螺仪采用AD公司的ADXRS450，该器件采用先进的差分四传感器设计，可以在有冲击和振动的恶劣环境下工作。其具有高达±300°/s的角速度检测能力，工作电压范围为3.0-5.25V，工作温度范围可以达到-40-105℃。所选加速度计和陀螺仪可以满足本发明的使用要求，在各种极端条件下正常工作，具有很高的可靠性。\n[0061] 在优选实施例中，所述的卫星定位单元：u-blox采用U-blox6系列芯片UBX-G6010。\nUBX-G6010芯片的数据刷新频率可小于1秒，50毫瓦的超低功耗，高达-162dBm的SuperSense跟踪灵敏度，工作温度范围为-40-85℃。而且该芯片应用简单，兼容性好，可以满足车载定位的要求。\n[0062] 本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的一种实施例，仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以变化的，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰以及等同变换和改进均不应排除在本发明的保护范围之外。