【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 System）就是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它由空間部分、地面控制部分及用戶接收部分組成。（1）空間部分（GPS星座）GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55176。此外,還有3 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息。GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐栴}，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 （2）地面控制系統(tǒng)（地面監(jiān)控系統(tǒng)）地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。 （3）用戶設(shè)備部分（GPS信號(hào)接收機(jī)）它是由許多移動(dòng)目標(biāo)站組成。監(jiān)控中心站將接收由GPS移動(dòng)目標(biāo)站發(fā)出的定位報(bào)警信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)自理后，移動(dòng)目標(biāo)就在地圖上顯示出來，從而迅速得到反映出事現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，做到實(shí)時(shí)跟蹤、調(diào)度、處置[2]。2 GPS移動(dòng)目標(biāo)定位報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成目前，幾乎所有的安全防范報(bào)警系統(tǒng)僅能為固定目標(biāo)提供服務(wù)，而對(duì)移動(dòng)用戶，例如押款車、出租車等在進(jìn)行中被劫時(shí)，就顯得無能為力了，因此移動(dòng)目標(biāo)準(zhǔn)確定位并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，是安全防范領(lǐng)域急待解決的問題。GPS移動(dòng)目標(biāo)定位報(bào)警系統(tǒng)的產(chǎn)生使這個(gè)難題迎刃而解，該系統(tǒng)是在GPS技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合無線電通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地球地理信息等相關(guān)科學(xué)，研制開發(fā)并應(yīng)用到安全防范領(lǐng)域的高科技產(chǎn)品，它能有效的實(shí)行監(jiān)控、跟蹤定位移動(dòng)目標(biāo)，確保各種重要車輛的安全。GPS移動(dòng)目標(biāo)定位報(bào)警系統(tǒng)由監(jiān)控中心站，監(jiān)控分中心站，以及若干個(gè)移動(dòng)目標(biāo)站組成二級(jí)網(wǎng)。（1）監(jiān)控中心站：該站由無線數(shù)傳電臺(tái)、全向高增益天線、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理信息數(shù)庫(kù)和移動(dòng)目標(biāo)管理軟件，指揮調(diào)度軟件組成。能實(shí)時(shí)監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)目標(biāo)。當(dāng)3地移動(dòng)目標(biāo)（例如銀行押款車）途中遭到襲擊時(shí)，移動(dòng)目標(biāo)的GPS通過電臺(tái)將其遇劫的地址、方位等報(bào)警信息自動(dòng)傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)接收到的信息，在計(jì)算機(jī)顯示屏的電子地圖上顯示出汽車被劫的位置，并進(jìn)行跟蹤，同時(shí)顯示出案發(fā)地點(diǎn)周圍的警力分布情況及最佳出動(dòng)方案，以便準(zhǔn)確及時(shí)地調(diào)動(dòng)人力進(jìn)行處理，還可根據(jù)需要使某一特定目標(biāo)始終處于監(jiān)控之下，顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)還可以將各個(gè)受控目標(biāo)發(fā)來數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、查詢、打印。移動(dòng)目標(biāo)的定位精度可達(dá)十多米。（2）、監(jiān)控分中心站：該站由無線電數(shù)傳電臺(tái)、全向天線、中轉(zhuǎn)電臺(tái)、計(jì)算機(jī)、顯示屏、移動(dòng)目標(biāo)管理軟件組成。當(dāng)該區(qū)內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)遭到襲擊立即發(fā)出信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示出移動(dòng)目標(biāo)的具體位置，進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并可根據(jù)需要自動(dòng)或手動(dòng)與監(jiān)控中心聯(lián)系，請(qǐng)求警力支援。由于實(shí)行分級(jí)管理，從而有效地解決了同頻干擾問題。（3）、移動(dòng)目標(biāo)站：該站由天線、GPS接收機(jī)或（顯示儀）、GPS控制臺(tái)、車載電臺(tái)及車載天線組成。這些設(shè)備安裝在移動(dòng)目標(biāo)上，GPS接收機(jī)隨時(shí)接收來自導(dǎo)航衛(wèi)星的信號(hào)，進(jìn)行處理，確定自身所處的地方、時(shí)間等數(shù)據(jù)，并可根據(jù)要求隨時(shí)將所需數(shù)據(jù)信息發(fā)到監(jiān)控中心站，如果遇到突發(fā)情況時(shí)，可立即將報(bào)警信息通過車載臺(tái)發(fā)送到監(jiān)控中心報(bào)警求救[3]。第二章 汽車防撞系統(tǒng)的分析1 目前汽車防撞系統(tǒng)有以下幾種探測(cè)方式1. 激光方式激光具有高單色性，高方向性和相干性好等特點(diǎn)，因此激光波束近似直線性，很少擴(kuò)散，波速能量集中，傳輸距離遠(yuǎn)。激光測(cè)距的測(cè)量精度很高，技術(shù)上已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。但是，激光測(cè)距的應(yīng)用具有局限性，主要是因?yàn)榧す鉁y(cè)距方式受天氣狀態(tài)、汽車的震動(dòng)及反射鏡表面磨損、污染等因素影響較大，測(cè)距精度難以保證。2. 超聲波方式 　　超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴瓷?、折射、干涉等等，超聲波測(cè)距就是利用其反射特性，工作原理和聲納回聲定位的原理基本相同。超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出某一頻率的超聲波，遇到被測(cè)物體后反射，當(dāng)超聲波接收器接受到反射信號(hào)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，測(cè)出發(fā)射波和反射波的時(shí)間差，根據(jù)聲速即可求得距離。但是超聲波測(cè)距的最大問題就是探測(cè)距離短，而且天氣狀態(tài)對(duì)它影響很大，所以超聲波測(cè)距主要運(yùn)用于倒車?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距。 3. 紅外線方式 紅外線測(cè)距和激光、超聲波測(cè)距在原理上基本相同，均是根據(jù)發(fā)射波和反射時(shí)間來判斷目標(biāo)的距離，紅外線測(cè)距在技術(shù)上難度不大，構(gòu)成的測(cè)距系統(tǒng)成本低廉，但是在惡劣的天氣和長(zhǎng)距離探測(cè)方面仍然不能滿足汽車防撞的要求。 4. 圖像識(shí)別方式 本系統(tǒng)是以一種集光、機(jī)、電等高新科技手段于一體的汽車智能防撞安全保護(hù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)以快速圖像采集系統(tǒng)作為偵測(cè)識(shí)別載體，充分運(yùn)用微電腦處理系統(tǒng)和光、機(jī)、電轉(zhuǎn)換執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠做到汽車雨霧天氣時(shí)在高速公路上安全行駛。該系統(tǒng)可以在視線不好的情況下對(duì)前方200米范圍內(nèi)出現(xiàn)的車輛自動(dòng)性進(jìn)行偵測(cè)識(shí)別和計(jì)算處理。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理器的不斷更新,單片微機(jī)的處理能力不斷提高和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,使該汽車防撞系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。5 GPS車距測(cè)量技術(shù)利用兩臺(tái)GPS接收板實(shí)時(shí)接收和處理定位信號(hào),并進(jìn)行實(shí)時(shí)差分運(yùn)算確定運(yùn)動(dòng)載體相對(duì)距離,運(yùn)動(dòng)速度。通過對(duì)接收到的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)采樣以及對(duì)數(shù)據(jù)中存在的各種誤差的分析,建立運(yùn)動(dòng)載體的動(dòng)態(tài)模型:當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型,GPS數(shù)學(xué)動(dòng)態(tài)定位模型,研究并建立了一種適用于本系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的自適應(yīng)卡爾曼濾波算法,使系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境中有較好的穩(wěn)定性和防碰撞預(yù)測(cè)精度[4]。5第二章 汽車防撞系統(tǒng)的分析2 汽車防撞系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成1信號(hào)采集系統(tǒng)：采用雷達(dá)、激光、聲納、衛(wèi)星等技術(shù)自動(dòng)測(cè)出本車速度、前車速度以及兩車之間的距離； 2數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)芯片對(duì)兩車距離以及兩車的處理后，判斷兩車的安全距離，如果兩車車距小于安全距離，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出指令； 3控制器：負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的發(fā)來的指令進(jìn)行分析、過濾并對(duì)執(zhí)行結(jié)構(gòu)下達(dá)指令； 4執(zhí)行機(jī)構(gòu)：發(fā)出警報(bào)，提醒司機(jī)剎車，如司機(jī)沒有執(zhí)行指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將采取措施，比如關(guān)閉車窗、調(diào)整座椅位置、自動(dòng)減速、自動(dòng)剎車等；3汽車防撞系統(tǒng)的工作原理1報(bào)警提醒　　防撞器的顯示報(bào)警系統(tǒng)能及時(shí)顯示本車的車速、前方最具威脅車輛或物體的距離。當(dāng)接到中央處理系統(tǒng)的指令時(shí)，能以聲音的方式提醒駕駛?cè)藛T前方有危險(xiǎn)信息，需謹(jǐn)慎駕駛，顯示報(bào)警功能，大大提高了人車安全。 2跟蹤識(shí)別　　采用了雷達(dá)識(shí)別系統(tǒng)，有效地對(duì)本車前方的動(dòng)、靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給中央處理系統(tǒng)。 3智能處理　　中央處理系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)采集的信息進(jìn)行分析、計(jì)算、處理，有效對(duì)車輛前方出現(xiàn)的障礙物進(jìn)行分析判斷，并迅速做出處理、發(fā)出指令，將雷達(dá)采集信號(hào)轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行信號(hào)，及時(shí)傳輸給報(bào)警顯示系統(tǒng)和制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)。 4減速剎車若遇危險(xiǎn)，制動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)接收到中央處理系統(tǒng)發(fā)出的制動(dòng)指令時(shí)，能迅速根據(jù)險(xiǎn)情對(duì)車輛采取智能減速、重剎、停車等動(dòng)作[5]。4汽車防撞系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化的發(fā)展，汽車這一交通工具正為越來越多的人所用，但是隨之而來的問題也顯而易見，那就是隨著車輛的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失數(shù)目驚人。對(duì)于公路交通事故的分析表明，80%以上的車禍?zhǔn)掠捎隈{駛員反應(yīng)不及所引起的，超過65%的車輛相撞屬于追尾相撞，其余則屬于側(cè)面相撞。奔馳汽車公司對(duì)各類交通事故的研究表明：若駕駛員能夠提早1S意識(shí)到有事故危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的正確措施，則絕大多數(shù)的交通事故都可以避免。因此，大力研究開發(fā)如汽車防撞裝置等主動(dòng)式汽車輔助安全裝置，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤，對(duì)于提高交通安全將起到重要的作用。顯然，此類產(chǎn)品的研究開發(fā)具有極大的實(shí)現(xiàn)意義和廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，汽車工業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)。如美國(guó)每年汽車(轎車和卡車)產(chǎn)量平均為1400萬輛，我國(guó)1998年為160萬輛。車多路少已成為交通狀況日益嚴(yán)重的問題之一。以相對(duì)的觀點(diǎn)看，道路交通是最危險(xiǎn)的運(yùn)輸方式之一。事故統(tǒng)計(jì)表明：所有碰撞有一半以上(65％)是由追尾碰撞引起的。據(jù)統(tǒng)計(jì)：早在70年代初時(shí)由于汽車碰撞全世界每年造成的經(jīng)濟(jì)損失為100億美元，平均每輛車每年的經(jīng)濟(jì)損失為100美元?，F(xiàn)在是2l世紀(jì)初，汽車產(chǎn)量估計(jì)翻了三番，所造成的經(jīng)濟(jì)損失也就至步翻了三倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年我國(guó)道路交通事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為30億元， 105 930人死亡．546 485人受傷?？梢哉f，道路交通事故每天在全國(guó)各地均頻頻發(fā)生，給人民造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失。為此．一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在70年代就開始研制汽車防撞系統(tǒng)。研制汽車防撞系統(tǒng)可以大大有效的減少事故的發(fā)生幾率和財(cái)產(chǎn)的損失，為此研究汽車防撞系統(tǒng)的前景十分美好[6]。7第三章 汽車報(bào)警系統(tǒng)的分析第三章 汽車報(bào)警系統(tǒng)的分析1 汽車報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成報(bào)警裝置一般由傳感器、報(bào)警燈（或蜂鳴器）等組成。1制動(dòng)系統(tǒng)低壓報(bào)警裝置 在采用氣制動(dòng)的汽車上，一旦制動(dòng)氣壓低于最小允許值時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)將不能正常工作而危及安全。所以此種汽車需裝備制動(dòng)系統(tǒng)低壓報(bào)警裝置，當(dāng)氣壓過低時(shí)報(bào)警燈隨即點(diǎn)亮，以引起駕駛員注意?！　?bào)警開關(guān)：當(dāng)電源接通后，制動(dòng)系統(tǒng)氣壓下降到340～370 kPa時(shí)，由于作用在膜片上的壓力減小，于是在復(fù)位彈簧的作用下觸點(diǎn)閉合，電路接通，報(bào)警燈亮。當(dāng)氣壓升高到400 kPa以上時(shí)，由于膜片所受推力增大，壓縮復(fù)位彈簧使觸點(diǎn)打開，電路切斷，報(bào)警燈熄滅。2機(jī)油壓力報(bào)警裝置　　有些汽車上除裝有機(jī)油壓力表外，還裝有機(jī)油壓力報(bào)警裝置。當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)機(jī)油壓力低于允許值時(shí)，報(bào)警燈亮，以引起駕駛員注意?！　?燃油量報(bào)警裝置　　作用：當(dāng)油箱內(nèi)燃油減少到規(guī)定值以下時(shí)，儀表板上燃油量報(bào)警燈點(diǎn)亮，提醒駕駛員注意。　　熱敏電阻式燃油量報(bào)警裝置，它由熱敏電阻式傳感器和報(bào)警燈組成。當(dāng)燃油多時(shí)，具有負(fù)溫度特性的熱敏電阻1浸泡在燃油中，散熱快，溫度較低，電阻值大，所以電路中電流很小，報(bào)警燈不亮。當(dāng)燃油減少到規(guī)定值以下時(shí)，熱敏電阻回露出油面，散熱慢，溫度升高，電阻值減小，電路中電流增大，報(bào)警燈亮。4蓄電池液面報(bào)警裝置 它由傳感器、放大器、報(bào)警燈等組成。傳感器由鉛棒和加液塞組成，通常安裝在蓄電池正樁樁數(shù)起第三個(gè)單格內(nèi)。當(dāng)蓄電池液面高度正常時(shí)，傳感器的鉛棒上的電位為+ 8 V，從而使 VT1導(dǎo)通，VT2截止，報(bào)警燈不亮。當(dāng)蓄電池液面在最低限以下時(shí)，傳感器的鉛棒就無法與電解液接觸，鉛棒就無正電位，從而使VT1截止，VT2導(dǎo)通。報(bào)警燈電路接通，報(bào)警燈亮。 5 GPRS/GPS車輛報(bào)警定位系統(tǒng) (以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”)是我公司將GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)傳送功能與GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)以及GIS地理信息系統(tǒng)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品。該系統(tǒng)利用GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)測(cè)定車輛的地理位置，平均誤差為15米，通過覆蓋全國(guó)的GSM GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送車輛和監(jiān)控中心之間的定位數(shù)據(jù)和控制命令，從而實(shí)現(xiàn)了在全國(guó)范圍對(duì)車輛及貨物進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的各項(xiàng)功能。系統(tǒng)由監(jiān)控中心和用戶設(shè)備兩部分組成。監(jiān)控中心主機(jī)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制命令和接收來自車輛的各種數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的電子地圖管理軟件采用專業(yè)化地理信息系統(tǒng)為開發(fā)平臺(tái)，在WINDOWS98或WINDOWS2000環(huán)境下運(yùn)行,功能完備，界面友好，操作方便。系統(tǒng)采用了高精度矢量化的電子地圖，具有無級(jí)放縮，分層顯示，地理信息查詢，顯示位置準(zhǔn)確等特點(diǎn)。安裝在車輛上的車載終端由GPRS通信模塊、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、衛(wèi)星天線以及汽車防盜器接口、數(shù)據(jù)接口、防破壞自動(dòng)報(bào)警和遙控熄火電路所組成。用戶設(shè)備的主要部件，如GPRS通信模塊，GPS模塊，衛(wèi)星天線，均采用進(jìn)口品牌器材，從而保證了車載終端的穩(wěn)定性和可靠性。本系統(tǒng)兼容GSM/GPS系統(tǒng)功能，如無GPRS網(wǎng)絡(luò)，可以自動(dòng)切換在GSM方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)警。2 汽車報(bào)警系統(tǒng)地工作原理從20世紀(jì)90年代至今，汽車報(bào)警器發(fā)展迅速，應(yīng)用越來越廣。隨著汽車報(bào)警器9技術(shù)越來越成