一、概述

緊急呼叫系統(tǒng)（eCall）是一種主動安全技術，其設計初衷是為了在車輛遭遇嚴重事故或其他緊急情況時，系統(tǒng)能夠自動或允許用戶手動觸發(fā)緊急呼叫任務，以迅速聯(lián)系救援服務，從而顯著減少應急響應時間，挽救更多生命。相比于傳統(tǒng)的eCall系統(tǒng)，在智能化、網(wǎng)聯(lián)化的趨勢下，智能eCall急需對現(xiàn)有系統(tǒng)進行取代。

圖1 傳統(tǒng)緊急呼叫系統(tǒng)

二、硬件的關鍵設計

eCall系統(tǒng)作為一種緊急狀態(tài)下啟用的安全裝置，需確保當車輛主電源失效時仍能維持系統(tǒng)運行并完成緊急呼叫任務?；诖诵枨螅到y(tǒng)需配備有獨立電源，同時該電源需設計為低功耗、長壽命的后備電池，架構示意如下：

圖2 eCall電源系統(tǒng)示意

其工作機制是：在車輛正常運行狀態(tài)下，系統(tǒng)由整車的低壓電源供電，同時整車低壓電源也負責為后備電池充電，以確保其電量始終維持在安全和可用的范圍內。如此一來，即便車輛在發(fā)生嚴重事故時，主電源電路因故中斷，后備電池即可立即接管，為eCall緊急呼叫功能提供必要的電力支持，從而完成自動報警任務。

圖3 后備電池設計案例

三、工作流程

通過車載傳感器系統(tǒng)實時監(jiān)測車輛狀態(tài)，一旦監(jiān)測到車輛發(fā)生了嚴重碰撞或其他緊急情況時，系統(tǒng)將自動啟動緊急呼叫程序，對車輛的地理位置（通過北斗、GPS等定位）、車輛識別號（VIN）、型號信息、事故時間等關鍵信息進行收集并整理成最小數(shù)據(jù)集（MSD）。系統(tǒng)通過內置的通信模塊撥打緊急服務電話，并自動將MSD發(fā)送給緊急救援中心。一旦與救援中心建立連接，將自動打開語音通道，并自動播放預設的求救內容，過程中若用戶具備與救援中心對話的能力，可直接進行語音溝通，以讓對方獲取更詳細的事故情況和必要的醫(yī)療信息。此外，車輛內通常也會有一個明顯的手動緊急按鈕，允許乘客在非碰撞緊急情況下手動觸發(fā)求助任務。

圖4 eCall工作流程示意

對于上述提到的系統(tǒng)自動收集并整理關鍵信息并形成最小數(shù)據(jù)集地目的釋義如下：

1）快速定位事故現(xiàn)場：通過定位，緊急救援服務能夠迅速準確地找到事故發(fā)生的地點，尤其是在偏遠或難以描述位置的地方。

2）車輛身份驗證：VIN可以提供關于車輛的具體信息，包括制造商、型號、年份等，有助于救援人員了解車輛類型，判斷可能的構造特性，以便采取最合適的救援措施。

3）型號與構造信息：可以幫助救援人員準備合適的救援工具和設備。

4）事故時間記錄：事故時間對于記錄事故細節(jié)、評估傷者狀況以及后續(xù)的法律和保險事宜提供必要的信息。

四、系統(tǒng)觸發(fā)條件

eCall系統(tǒng)設計時會綜合考慮多種因素來決定是否自動啟動緊急呼叫任務，以避免因輕微碰撞或虛假信號引發(fā)不必要的緊急響應。在車輛發(fā)生緊急情況時，對于碰撞強度的判斷，通過加速度傳感器監(jiān)測車輛在碰撞瞬間的加速度變化，從而評估碰撞的嚴重程度，當加速度超過預設閾值時，表明發(fā)生的是較重大的碰撞時， 此時eCall系統(tǒng)會被觸發(fā)。同時，系統(tǒng)結合安全氣囊的彈出狀態(tài)，若安全氣囊被打開，則通常意味著發(fā)生了較為嚴重的碰撞事故，此時系統(tǒng)也將被觸發(fā)。目前部分車型已實現(xiàn)碰撞自動求助功能，但僅碰撞單一條件還不夠。

圖5 碰撞自動求助eCall

在某些情況下，如車輛發(fā)生翻滾事故，但此時又沒有觸發(fā)碰撞傳感器或安全氣囊，系統(tǒng)需要將通過陀螺儀、角度傳感器等多重數(shù)據(jù)的應用，從而檢測車輛的劇烈運動情況，進而感知非碰撞類別的緊急事件，一旦檢測到類似事件，eCall系統(tǒng)也將被觸發(fā)。而針對新能源汽車的應用，還需考慮電池極端溫度與eCall的聯(lián)系，即在著火臨界溫度時，自動觸發(fā)eCall。

當然，在未檢測到緊急事件的情況下，車內人員可以通過手動按下eCall按鈕來請求緊急援助。

圖6 eCall觸發(fā)條件

五、eCall傳感器系統(tǒng)

eCall系統(tǒng)的自動觸發(fā)高度依賴于綜合性傳感器系統(tǒng)，這些傳感器協(xié)同工作，以確保在發(fā)生緊急情況時能夠及時、準確地啟動緊急呼叫流程，其常見的一些傳感器類型及其作用如下：

1.加速度傳感器：這是eCall系統(tǒng)中最核心的傳感器之一，用于檢測車輛在三個軸向上的加速度變化。在碰撞事件中，加速度傳感器能夠迅速捕捉到突然的、高強度的加速度變化，這是判斷是否發(fā)生嚴重碰撞的關鍵依據(jù)。

2.安全氣囊傳感器：這些傳感器直接連接到車輛的安全氣囊系統(tǒng)，當車輛遭受足以觸發(fā)安全氣囊展開的沖擊時，它們會發(fā)送信號，eCall系統(tǒng)通過采集此數(shù)據(jù)作為自動觸發(fā)的條件之一。

3.碰撞傳感器：用于檢測車輛遭受的直接碰撞，通常安裝在車輛的關鍵結構部位。它們能夠快速響應并發(fā)送碰撞信號，是eCall系統(tǒng)自動激活的重要觸發(fā)點，不過此傳感器通常不單獨作為eCall的觸發(fā)條件。

4.陀螺儀：用于檢測車輛的旋轉或翻滾動作，提供車輛動態(tài)穩(wěn)定性信息。在車輛翻滾等非正面碰撞的緊急情況下，陀螺儀的數(shù)據(jù)對于判斷事故嚴重性至關重要。

5.傾斜（水平角）傳感器：用于檢測車輛的角度變化，尤其是在車輛翻車或嚴重側滑時。雖然該傳感器與陀螺儀有相似之處，但傾斜傳感器更專注于檢測靜態(tài)角度而非動態(tài)旋轉。

六、策略實現(xiàn)基本架構

以C為例，其示意架構如下：

1. 系統(tǒng)初始化

首先需確保所有的傳感器硬件與控制單元正確連接并初始化，這包括配置中斷、設置讀取周期和校準傳感器等。

#include "sensor.h" // 假設這是一個包含傳感器操作函數(shù)的頭文件 

void initializeSensors(void) {

    init_accelerometer(); // 初始化加速度傳感器

    init_gyroscope();     // 初始化陀螺儀

    init_collisionSensor(); // 初始化碰撞傳感器

    // ...其他傳感器初始化

} 

2. 事件檢測與判斷邏輯

通過綜合分析多傳感器數(shù)據(jù)，來判斷是否發(fā)生了緊急情況。

int isEmergencyDetected(void) {

    float acceleration = read_acceleration();

    float rollAngle = get_rollAngleFromGyro(); 

    if (acceleration > CRITICAL_ACCELERATION_THRESHOLD && 

        rollAngle > ROLL_ANGLE_THRESHOLD) {

        return 1; // 表示檢測到緊急情況

    }

    // ...添加更多判斷條件

    else {

        return 0; // 無緊急情況

    }

} 

3. eCall觸發(fā)與信息收集

一旦檢測到緊急情況，立即觸發(fā)eCall過程，過程中將對上文提到的必要的信息進行收集與整理，并準備通過車載通信模塊進行發(fā)送。

void triggerEcall(void) {

   位置信息 = getGPSLocation();

    vehicleInfo.vin = getVehicleVIN();

    // 收集其他必要信息

    sendToEmergencyCenter(vehicleInfo);

} 

4. 語音通信與自動播報

建立與緊急服務中心的通信連接，并在連接成功后自動播放預設的語音信息，同時保持通信通道開放以供用戶主動對話。

void establishVoiceConnection(void) {

    connectToEmergencyService(); // 建立連接

    playPredefinedMessage("這里發(fā)生了事故，請救援。"); // 自動播報

    // 設置通信保持，監(jiān)聽并處理從緊急服務中心來的語音或指令

} 

5. 異常處理與安全措施

確保軟件能夠妥善處理通信失敗、傳感器異常等情況，并在必要時采取安全措施，比如重試連接、記錄日志等。

void handleExceptions(void) {

    if (communicationFailed()) {

        retryConnection(RETRY_COUNT); // 嘗試重新連接

        logError("Communication failure.");

    }

    // ...其他異常處理

七、總結

隨著汽車智能化的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術與緊急救援服務的聯(lián)網(wǎng)程度正在逐步提高，但基于當下車聯(lián)網(wǎng)（Internet of Vehicles，IoV）、智能網(wǎng)聯(lián)汽車（Intelligent Connected Vehicles，ICV）、基礎設施建設以及數(shù)據(jù)安全與隱私保護等方面的發(fā)展狀態(tài)，智能eCall系統(tǒng)在國內的全面應用尚無法有效實施，有的也僅是在傳統(tǒng)基礎上實現(xiàn)部分功能的集成。不過，隨著技術的進步和相關政策支持的加強，預計在未來幾年內，車輛與緊急服務中心的聯(lián)網(wǎng)將會更加廣泛和深入。