Smartcar - sisteme inteligente în industria automotive

Capitol 1 Introducere

1.1Motivaţie

La nivel mondial există tendinţa de creştere a numărului de autovehicule aflate în exploatare cu implicaţie directă în creşterea numărului de accidente auto datorate unor factori sau cumuli de factori. La nivelul Uniunii Europene realizarea unor statistici privind accidentele auto au dus la obţinerea unor date îngrijorătoare legate de numărul de accidente soldate cu răniri de persoane şi mai ales de tendinţa crescătoare a acestora. În anul 2000 la un total de 1.3 milioane de accidente s-au înregistrat un număr de 1.7 milioane de răniţi şi 43.217 persoane decedate, aceste cifre determinând iniţierea unui program european denumit Esafety, prin care se doreşte scăderea cu 50% a numărului de accidente şi victime ale acestora până în anul 2010.

În România conform statisticilor numărul accidentelor este în creştere până la nivelul anului 2006.

An Nr. Accidente Nr. Morţi Nr. Răniţi grav

1999 8266 2479 6855

2000 7950 2480 6548

2001 7577 2454 6082

2002 7491 2413 5977

2003 6975 2231 5594

2004 7347 2466 5759

2005 19806 2615 5864

2006 19259 2151 4714

Total 84671 19289 47393

Nota : Creşterea numărului de accidente începând cu anul 2005 se datorează faptului că la 24.02.2005 in baza de date sunt introduse şi accidentele cu răniţi uşor

Prin prezenta lucrare se propun două sisteme de autonome având ca scop mărirea factorului de siguranţa şi confort. Ambele sisteme au fost implementate cu ajutorul micro-controlerului MC9S12C32 fabricat de Motorola.

Primul sistem realizat practic doar pentru cazul a două autovehicule, se propune a fi un sistem de prevenire şi evitare al accidentelor bazat pe tehnologia GPS.

Al doilea sistem este format dintr-un ansamblu suspensie electromecanică care are scopul de a îmbunătăţi condiţia de drum al automobilului dar şi confortul pasagerilor.

Tipuri de sisteme existente

1.2 Tehnologia GPS

1.2.1 Scurt istoric, funcţionare

Denumirea de GPS vine de la Global Positioning System, în traducere Sistem Global de Poziţionare. GPS-ul este un sistem navigaţie care foloseşte o reţea (constelaţie) de 27 de sateliţi care au orbita la o distanţă de 25000 km de la centru pământului sau 20000 km de la suprafaţa pământului. Din cei 27 de sateliţi lansaţi, 24 sunt funcţionali şi 3 de rezervă. Iniţial sistemul GPS a fost conceput pentru aplicaţii militare, dar în anii 1980 sistemul a fost disponibil şi pentru uz civil. În februarie 1978 a fost lansat primul satelit GPS. În anul 1994 a fost finalizată constelaţia de 24 de sateliţi. Fiecare satelit cântăreşte aproximativ 1 tonă, diametrul de 5 metri şi a fost conceput să funcţioneze aproximativ 10 ani.

Sateliţii sunt într-o continuă mişcare în jurul pământului făcând 2 rotaţii complete în aproximativ 24 ore cu o viteză aproximativă de 2,6 km pe secundă şi au o mişcare de rotaţie pe 6 căi orbitale diferite

1.2.2 Funcţionare

Fiecare satelit transmite 2 semnale radio, L1 şi L2, de mică putere (puterea transmiţătorului este de maxim 50W). Pentru uz civil este folosit semnalul L1 cu frecvenţa de 1575,42 MHz, iar pentru scopuri militare se foloseşte semnalul L2 cu frecvenţa de 1227.60 MHz. Semnalul transmis este compus din câmpuri de date:

- Date pseudo-aleatoare – conţin informaţii referitoare la satelitul care transmite informaţia

- Date efemere – conţin informaţii despre poziţionarea în orbită a fiecărui satelit în parte la orice moment dat.

- Date almanah – conţin informaţii despre starea fiecărui satelit, ora şi data curentă. Acest câmp de date este folosit pentru determinarea poziţiei.

Receptorul GPS citeşte mesajul transmis de satelit şi salvează datele efemere şi informaţiile almanah pentru folosire continuă. Aceste informaţii pot fi de asemenea folosite pentru seta sau corecta ceasul intern al receptorului GPS.

Pentru a determina poziţia iniţial receptorul identifica fiecare satelit în parte în funcţie de informaţiile furnizate de datele almanah anterioare. În timp ce identifică fiecare satelit în parte, receptorul GPS calculează timpul de recepţie pentru fiecare satelit. Pentru a calcula timpul de recepţie receptorul redă secvenţa de date pseudo-aleatoare pentru un anumit satelit, dar la momentul de timp dat ceasul intern. Diferenţa de timp dintre semnalul dat de satelit şi semnalul reprodus de receptor reprezintă timpul parcurs de semnal de la satelit la receptor. Distanţa este calculată simplu cu ajutorul formulei distanţei:

D=v*t

Baza determinării poziţiei unui receptor GPS este triangularea. Pentru a determina poziţia unui receptor GPS pe suprafaţa terestră sunt necesare semnalele a cel puţin 3 sateliţi. Informaţia de la minim 3 sateliţi este folosită pentru a determinarea receptorului GPS la 2 puncte din care unul nu este adevărat indicând o locaţie care nu este pe suprafaţa terestră. Dacă sunt folosiţi 4 sau mai mulţi sateliţi atunci pe lângă coordonatele geografice, latitudine şi longitudine, receptorul poate determina şi altitudinea. Determinarea doar a coordonatelor se mai numeşte poziţionare 2D iar daca se mai determină şi altitudinea se numeşte poziţionare 3D.