CN110443974A - 一种车内困人报警*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车内困人报警***，包括电源模块、主控制器模块、生命体征检测模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、CAN通信模块、RS232通信模块、温度检测模块和按键。通过检测停火和车门信号启动该***，然后打开生命体征检测模块扫描，检测是否有人员困于车内，如果有人困于车内，则会通过该模块检测人体生理状况，如心跳、呼吸等。一旦判定车内人员有生命危险，***将通过CAN向汽车电控单元发送信号，请求打开空调，同时将求救信号和定位信息发送至指定的号码或服务器中。作为***的补充，该***提供了报警按键，可供有判别能力的成人和孩童学习后使用，本发明还提供一种车内困人报警***的控制方法。

Description

一种车内困人报警***
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及一种车内困人报警***。
背景技术
随着我国国民生活水平的提高，家庭人均汽车保有量逐年上升，开车出行成为了许多家庭的首选。经常会发生为了图方便省事将老人小孩锁在车内而导致人员伤亡的事故，这类事故常常是由于车内空气不足以及长时间暴晒导致车内温度激增引起的，在夏季尤为突出。汽车上缺乏能够有效预防此类事故的设施，这存在技术缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种车内困人报警***。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种车内困人报警***，包含电源模块、主控制器模块、生命体征检测模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、CAN通信模块、RS232通信模块、温度检测模块和按键；
所述电源模块用于为其他各个模块供电；
所述生命体征检测模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于监测车内是否有人以及车内有人时人员生理状态，并将检测到的数据通过所述RS232通信模块发送给所述主控制器模块；
所述GPS定位模块用于定位车辆所在坐标，并将其发送给所述主控制器模块；
所述GPRS通信模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于根据主控制器指令发送定位求救信号至预设的地址或拨打预设的号码；
所述CAN通信模块用于获取车门信号、停火信号将其传递给所述主控制器模块，以及根据主控制器的指令发送打开空调设备的请求至汽车的电控***；
所述温度检测模块监测车内温度，并将其发送给所述主控制器模块；
所述按键设置在车内，用于在按下时发送报警指令给所述主控制器模块；
所述主控制器模块分别和电源模块、温度检测模块、GPS定位模块、CAN通信模块、按键相连接，同时主控制器模块通过RS232通信模块分别和所述生命体征检测模块、GPRS通信模块相连；所述主控制器模块用于根据生命体征检测模块、温度检测模块的感应数据和按键的输入数据控制GPS定位模块、CAN通信模块、GPRS通信模块工作。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述主控制器采用STM32F103RCT6芯片。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述RS232通信模块采用MAX3232芯片。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述电源模块采用24V车用电源，并采用RT7272A将24V电源稳定至5V，再采用LM1117低压差稳压器将5V电压分压至3.3V。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述GPS模块采用中科微电子ATGM332D芯片。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述GPRS通信模块采用SIM800A芯片。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述CAN通信模块采用TJA1050芯片。
作为本发明一种车内困人报警***进一步的优化方案，所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
市场上类似产品常常用红外、声音或压力传感器监测车内是否困人，由于都不是直接检测生物体特征，容易导致判断失误，往往达不到很好的效果；另一部分则采用摄像头采集与辨识人体，但又会因为安装位置存在观察死角或者视野被遮挡，亦达不到很好的效果。本***采用基于微多普勒效应的生命体征检测模块，可以准确地识别和提取人体生物特征，且不受空间和安装位置的限制。通过检测停火和车门信号启动该***，然后打开生命体征检测模块扫描，检测是否有人员困于车内，如果有人困于车内，则会通过该模块检测人体生理状况，如心跳、呼吸等。一旦判定车内人员有生命危险，***将通过CAN向汽车电控单元发送信号，请求打开空调，同时将求救信号和定位信息发送至指定的号码或服务器中。有效预防车门锁死导致车内人员的伤亡。
附图说明
图1是本***的整体结构图；
图2(a)是本***的主控制器模块结构图；
图2(b)是本***的温度检测模块结构图；
图2(c)是本***的按键结构图；
图3是本***的GPRS通信模块结构图；
图4是本***的GPS模块结构图；
图5是本***的CAN通信模块结构图；
图6是本***的232通信模块结构图；
图7是本***的生命体征检测模块的结构图；
图8是本***的电源模块的结构图；
图9是本***的车内布局示意图；
图10是本***的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，本发明公开了一种车内困人报警***，包含电源模块、主控制器模块、生命体征检测模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、CAN通信模块、RS232通信模块、温度检测模块和按键；
所述电源模块用于为其他各个模块供电；
所述生命体征检测模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于监测车内是否有人以及车内有人时人员生理状态，并将检测到的数据通过所述RS232通信模块发送给所述主控制器模块；
所述GPS定位模块用于定位车辆所在坐标，并将其发送给所述主控制器模块；
所述GPRS通信模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于根据主控制器指令发送定位求救信号至预设的地址或拨打预设的号码；
所述CAN通信模块用于获取车门信号、停火信号将其传递给所述主控制器模块，以及根据主控制器的指令发送打开空调设备的请求至汽车的电控***；
所述温度检测模块监测车内温度，并将其发送给所述主控制器模块；
所述按键设置在车内，用于在按下时发送报警指令给所述主控制器模块；
所述主控制器模块分别和电源模块、温度检测模块、GPS定位模块、CAN通信模块、按键相连接，同时主控制器模块通过RS232通信模块分别和所述生命体征检测模块、GPRS通信模块相连；所述主控制器模块用于根据生命体征检测模块、温度检测模块的感应数据和按键的输入数据控制GPS定位模块、CAN通信模块、GPRS通信模块工作。
所述RS232通信模块采用MAX3232作为转换芯片，将主控制器发送UART信号转换成232电平，即将TTL电平转换成正负电平信号，这样使得数据可以在一定距离内可靠的传输。
所述电源模块如图8所示，采用RT7272A将24V电源稳定至5V，再采用LM1117低压差稳压器将5V电压分压至3.3V。这样就可以为各个模块提供稳定可靠的电力支持。
所述GPS模块采用中科微电子ATGM332D芯片，该芯片兼容中国北斗、美国GPS、欧洲伽利略以及瑞罗斯格洛纳斯等多种卫星定位***，综合各个***数据可以得到精准的定位信息，其数据格式采用CASIC 多模卫星导航接收机协议（包括NMEA0183 协议）规范。通过串口向控制器发送数据。
GPS模块为***提供精确的实时经纬度、海拔以及时间信息。当紧急情况发生时，该模块提供的信息将被发出以用于救援定位。引脚TXD1应连接至主控制器USART2_RX引脚，引脚RXD1应连接至主控制器USART2_TX引脚。这样就能与主控制器建立通信。另外VBAT接有法拉电容，用于为RTC时钟和备份RAM供电。如图4所示。该模块数据以串行异步方式发送。第一位为起始位，其后八位是数据位，无校验位，最后一位为停止位。采用LSB最低有效位发送。支持4800，9600，19200，38400，57600，115200六种波特率配置，该款芯片初始波特率默认为9600，故主控制器在配置串口初始化时应该将波特率设置为相同的数值以对该模块进行初始化配置。该模块的主控芯片采用ATGM332D,兼容NMEA0183 协议与CASIC协议。在此实施例中，我们采用前者来进行数据通信。初次使用时，需要对该芯片进行配置，主要对数据更新频率、输出NMEA语句类型、工作***进行配置，分别对应CAS02，CAS03，CAS04指令。在此实施例中，将定位更新率设置为1Hz；设置只打开GGA类型NMEA语句，即采集UTC时间，经纬度以及高度信息；工作***为GPS+BDS+GLONASS。此外，采用默认波特率和默认NMEA协议，不再进行设置。需要注意的是，第16字段为数据校验和，用于计算$和*之间的所有字符按字节异或的结果，不光是接受数据时，在发送指令时也需要计算出校验和一并发出供芯片校验。设置完成后就会按照设定的频率向主控制器自动发送数据。
所述GPRS通信模块采用SIM800A作为主控芯片，提供一路全功能串口、音频接口、SIM卡接口以及天线接口。提供短信以及GSM语音通信服务。采用AT指令集操作。该模块独立于主控制器模块，需要通过232接口与主控制器实现数据收发。
GPRS通信模块作为一个独立模块，采用SIM800A芯片。将其TXD（引脚9）与RXD（引脚10）接入MAX3232，通过DB9接口（图6）接出，与主控制器电路板上对应接口相连，如图3所示。除了接有MAX3232芯片外，为使得车内人员能够与外界联络，还需要装有6脚SIM卡座、麦克风和受话器。6脚SIM卡座与该芯片SIM_VDD(引脚30)、SIM_DATA(引脚31)、SIM_CLK(引脚32)和SIM_CLK(引脚33)相连。麦克风与MIC_x（x=P,N）脚相连，受话器与SPK_x脚相连。此外，该芯片提供独立天线接口，支持接入有源天线，改善通信质量。该芯片自动适应波特率，等待2至3秒后主控制器发送“AT”后同步波特率，芯片返回“OK”，则配置成功，等待下一步指令。
所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器，测量范围-55℃~+125℃，精度±0.5℃，采用单线传输方式，提供CRC校验，工作稳定可靠。
温度模块采用DS18b20传感器，采用常规接法，即三根引脚分别接V3.3（VDD），信号，以及GND。其中信号线与主控制器PC0相接，引脚状态采用开漏输出模式，用于采集车内温度，如图2(b)所示。其温度量程为-50℃~125℃，精度为±0.5℃。通信规则（顺序）为：1）起始信号，2）ROM指令，3）操作指令。其中，如果只发送ROM指令，那么发送完该指令后，可以直接跳过操作指令然后发送下一次起始信号。但需要注意的是，如果需要发出操作指令，则不可跳过ROM指令。也不可在同一次通信中发送两次及以上同类型指令。本实施例中，由于只安装了一个温度传感器，故可以直接使用SKIP ROM[CCh]指令跳过传感器扫描，匹配和选择阶段，进入操作指令。操作指令只用CONVERT T[44h]温度转换指令和READ SCRATCHPAD[BEh]读取数据缓存指令就可以实现温度采集的功能，该数据被发送至主控制器后，需要进行后处理。
所述CAN通信模块采用TJA1050芯片。由于主控制器中只集成有CAN控制器而缺少收发器，故该芯片作为CAN通信网络的完善而存在，其优越的抗干扰性能使得不再需要像传统电路中一样额外布置光耦隔离芯片，大大节省了空间与成本。CAN采用差分信号通信，由于两条线路中的噪声往往是相同的，这种通信方式可以有效降低干扰，实现可靠的数据传输，在车辆上大量使用。
CAN通信模块用于与车内***通信。该模块实质上是CAN通信的收发器，其输入TXD和输出RXD分别与主控制器PA11、PA12相连接，如图5所示。在本实施例中，主要用于与汽车***通信，接收车门和点火信号，并在必要时打开汽车空调开关实现温度调节和空气循环。
生命体征检测模块用于检测车内人员的生命体征，主要是基于微多普勒效应检测心肺信号。其含有前向通道、后向通道、中央处理器以及互联通道。其中前向通道包含发射天线、信号调理电路和D/A转换电路；后向通道包含发射天线、信号调理电路和A/D转换电路；互联通道是与外部设备的接口，采用RS232串口通信，其结构如图7所示。主控制器模块USART3通过232转换芯片后通过DB9接口与之连接。
主控制器模块采用STM32F103RCT6作为主控制器,与上述各模块均相连，如图2(a)所示，是整个***的核心。外部引脚要根据不同的外设进行初始化，除对上述温度传感器引脚设置为开漏模式，还需要对上述与GPRS、GPS、CAN以及生命体征检测模块对应的接口进行初始化，即将三路串口初始化，由于GPS接口的特殊性，故该接口的波特率应设置成9600，八位数据位，无校验位。其余按照默认设置即可。除此之外，GPS模块使用的主芯片，采用WGS-84大地坐标系，而我国的地图测绘信息则使用了数据加密，对位置信息非线性偏移，需要进行转换。在本实施例中，调用百度地图公司的转换接口程序进行转换。对于软件内部，还需要设置DMA和外部中断。DMA用于绕过主控制器直接从外设读取数据至内存，对于大量传输数据的场合，这样有助于提高处理器工作效率，也为处理器提供数据缓冲。对按键，采用外部中断设置，当按下报警按键时，即可触发相应的处理程序，如图2(c)所示。在本实施例中，按键用于主动报警，一旦按下，主控制器就会采集位置信息发送至指定号码，并拨打预置的号码，使车内人员与外界联系。
该***的车内布置如图9所示。该***的通信模块，在图中标识为1，安装在汽车前端顶部，并将天线从顶部伸出。而生命体征检测模块，在图中标识为2，则安装在汽车中部靠后的顶端位置，这样可以最大限度的扫描车内空间，避免检测死角。考虑到车内被困者通常坐于后排位置，按键3则设置在后排座椅中部位置，以醒目颜色标识出，并在按键上加装一透明翻盖，以免误触。
本发明还提供一种车内困人报警***的控制方法，如图10所示。前述的车内困人报警***，包括以下步骤：
S1：通过CAN通信模块检测车辆停火信号以及车门信号，如果检测到发动机停火，且车门关闭，进入S2，否则继续检测。
S2: 打开生命体征检测模块，检测车内是否有人，如果检测不到车内有人，则直接进入S5，如果检测到有人，则进入S3。
S3:生命体征检测***继续工作，同时打开温度检测模块，并检测按键。当满足下列条件之一时，进入S4:
温度达到阈值，在本实施例中，为37℃。
生命信号不在规定范围内，在本实施例中，为心跳/脉搏50~150次/分。
报警按键被按下。
当CAN通信检测到车辆停火信号以及车门信号发生变化时，则直接进入S5，否则继续检测上述信号。
S4:打开GPS模块采集经纬度和海拔信息，打开GPRS通信模块，向外发送包含该信息的求救信号，同时通过CAN通信模块请求车辆打开空调***；如果是按键被按下，则主控制器还要拨通指定号码，使车内人员与外界通话，但若按下挂断按键，则中断此次通话。该阶段若检测到车辆停火信号以及车门信号发生变化，进入S5，否则持续检测这两个信号。
S5:跳转至S1。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车内困人报警***，其特征在于，包含电源模块、主控制器模块、生命体征检测模块、GPS定位模块、GPRS通信模块、CAN通信模块、RS232通信模块、温度检测模块和按键；
所述电源模块用于为其他各个模块供电；
所述生命体征检测模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于监测车内是否有人以及车内有人时人员生理状态，并将检测到的数据通过所述RS232通信模块发送给所述主控制器模块；
所述GPS定位模块用于定位车辆所在坐标，并将其发送给所述主控制器模块；
所述GPRS通信模块通过所述RS232通信模块和所述主控制器模块相连，用于根据主控制器指令发送定位求救信号至预设的地址或拨打预设的号码；
所述CAN通信模块用于获取车门信号、停火信号将其传递给所述主控制器模块，以及根据主控制器的指令发送打开空调设备的请求至汽车的电控***；
所述温度检测模块监测车内温度，并将其发送给所述主控制器模块；
所述按键设置在车内，用于在按下时发送报警指令给所述主控制器模块；
所述主控制器模块分别和电源模块、温度检测模块、GPS定位模块、CAN通信模块、按键相连接，同时主控制器模块通过RS232通信模块分别和所述生命体征检测模块、GPRS通信模块相连；所述主控制器模块用于根据生命体征检测模块、温度检测模块的感应数据和按键的输入数据控制GPS定位模块、CAN通信模块、GPRS通信模块工作。
2.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述主控制器采用STM32F103RCT6芯片。
3.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述RS232通信模块采用MAX3232芯片。
4.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述电源模块采用24V车用电源，并采用RT7272A将24V电源稳定至5V，再采用LM1117低压差稳压器将5V电压分压至3.3V。
5.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述GPS模块采用中科微电子ATGM332D芯片。
6.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述GPRS通信模块采用SIM800A芯片。
7.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述CAN通信模块采用TJA1050芯片。
8.根据权利要求1所述的车内困人报警***，其特征在于，所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。
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