車載緊急救援呼叫系統(tǒng)

李佐昭　中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室助理工程師袁　浩　中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室工程師

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)

李佐昭中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室助理工程師
袁浩中國信息通信研究院泰爾系統(tǒng)實驗室工程師

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)在車輛遇到碰撞事故、嚴重故障時可以自動或手動通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)建立與接警指揮中心的話音連接并傳送車輛位置信息。這一系統(tǒng)的推行將有利于節(jié)省救援時間，保障公民安全。本文介紹了一種通過帶內(nèi)調(diào)制的方式在語音業(yè)務(wù)信道傳輸位置信息的車載緊急救援呼叫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。隨著VoLTE技術(shù)的發(fā)展，車載緊急救援呼叫系統(tǒng)未來也將擁有更好的性能。

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)；帶內(nèi)調(diào)制；語音業(yè)務(wù)信道；最小數(shù)據(jù)集

1　引言

日前，歐盟委員會已和歐盟成員達成協(xié)議，自2018年起歐盟境內(nèi)所銷售的所有新型家用車和輕型乘用車都必須安裝緊急救援呼叫系統(tǒng)（e-Call），以最大限度地減少道路交通事故中因救援遲緩造成的人員死亡。在發(fā)生交通事故后，即使司機和乘客不能撥打電話，這一系統(tǒng)也能夠自動撥叫歐洲統(tǒng)一的緊急救援電話112，并且報告事故車輛所處的位置。據(jù)歐盟委員給出的數(shù)據(jù)，采用車載緊急救援呼叫系統(tǒng)有可能使發(fā)生道路交通事故后的救援時間節(jié)省40%以上，每年挽救數(shù)百人的生命。

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)在遇到碰撞事故和嚴重故障時將自動或手動通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)建立與各類接警指揮中心的語音連接并上傳車輛位置信息，系統(tǒng)集成定位、通信等多項功能，為發(fā)生緊急情況的車輛提供一種用于應(yīng)急報警、求救的通信技術(shù)手段。

2　車輛緊急救援呼叫系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

2005年，ETSI的移動標(biāo)準(zhǔn)組（MSG）接受歐盟委員會的委托，開啟車載緊急救援呼叫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作；2008年，ETSI和3GPP均發(fā)布了第一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，采用帶內(nèi)調(diào)制的方式傳輸位置信息，相關(guān)場地試驗和后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)完善工作仍在持續(xù)進行；2013年，ETSI成立工作組開始下一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。俄羅斯是最早強制推行車載緊急救援呼叫系統(tǒng)的國家，目前所有新車型均需要安裝車載緊急救援呼叫系統(tǒng)，2017年后所有老車型也需安裝車載緊急救援呼叫系統(tǒng)。如上所述，歐盟目前已完成車載緊急救援呼叫系統(tǒng)技術(shù)的測試評估并準(zhǔn)備推行。

根據(jù)ETSI/3GPP的要求，第一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)應(yīng)能夠在車輛遇到意外狀況時自動或手動報警；傳輸信息必須包含最小數(shù)據(jù)集MSD（MinimumSet ofData），與接警指揮中心的傳輸通路建立后的4s內(nèi)要求MSD信息傳輸完畢。其中，EN15772規(guī)定了MSD應(yīng)包含格式版本號、消息標(biāo)識、經(jīng)緯度（WGS84坐標(biāo)系）、車牌號碼、自動或手動標(biāo)識、緊急呼叫標(biāo)識、位置信息可信度、動力系統(tǒng)、時間戳、方向等信息。

目前，我國對于車載緊急救援呼叫系統(tǒng)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作均正在推進中，以進一步提高道路事故和緊急情況處置水平、加快應(yīng)急服務(wù)響應(yīng)速度并減輕社會負擔(dān)，同時加強對車載緊急救援呼叫和位置信息傳送技術(shù)所涉及到的通信終端、通信網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)平臺、信息傳輸、業(yè)務(wù)運營等各方面的規(guī)范化引導(dǎo)?，F(xiàn)有的Tbox和Onstar等車載緊急救援呼叫系統(tǒng)均獨立運行，屬車企行為，尚無統(tǒng)一接口和平臺。

3　第一代車輛緊急救援呼叫系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)與各類接警指揮中心建立語音通話連接并上傳車輛位置信息的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)預(yù)置各類接警指揮中心號碼，由車輛碰撞、嚴重故障自動或手動觸發(fā)報警，與接警指揮中心通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)在CS域建立語音信道連接；包括事故發(fā)生的時間、地點、車輛的速度、運動方向以及車輛狀態(tài)等信息將在車載緊急救援呼叫系統(tǒng)中組包并在連接建立后以帶內(nèi)調(diào)制（In-band Modem）的方式通過話音業(yè)務(wù)信道上傳接警指揮中心的定位服務(wù)器；在位置信息傳送過程中，系統(tǒng)將屏蔽語音通路，4s后話路恢復(fù)，各類接警指揮中心從定位服務(wù)器切換至接警系統(tǒng)服務(wù)器，接警人員可以與報警人通話，進一步核實處于緊急情況下的車輛和人員情況。

圖1　車載緊急救援呼叫系統(tǒng)報警及位置信息傳送架構(gòu)

車載緊急救援呼叫系統(tǒng)的IVS（In-VehicleSystem）部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。GPS信號接收機將衛(wèi)星信號送入MSD信號源，計算車輛所在的位置坐標(biāo)，并和時間、速度、車輛狀態(tài)等信息組包，送入數(shù)據(jù)調(diào)制模塊。MSD位置信息和報警人的語音信息先后經(jīng)過話音編解碼以及射頻調(diào)制，經(jīng)天線送出。

圖2　車載緊急救援呼叫系統(tǒng)IVS結(jié)構(gòu)圖

3.2調(diào)制方式

第一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)（In-band M odem E-call）的MSD通過語音通道傳輸，采用脈位調(diào)制方式（PPM）。如圖3所示，MSD進入IVS數(shù)據(jù)調(diào)制模塊（Data Modem）后首先擴展CRC校驗碼并通過混合ARQ（Hybrid-ARQ）編碼器，以減少傳輸誤碼。信號調(diào)制器將將編碼后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合現(xiàn)有通信系統(tǒng)的話音編碼器傳輸?shù)牟ㄐ畏?。反向通路接收來自接警指揮中心返回的ACK/NACK信號。

選擇語音而不是短信傳輸位置信息MSD的原因主要是因為前者的傳輸更加可靠。經(jīng)實際測試，這種方案在GSM和WCDMA網(wǎng)絡(luò)中工作良好，而在CDMA中應(yīng)用時可能會出錯，漫游時也可能因為信號失真而引入偏差。

3.3最小數(shù)據(jù)集

在事故發(fā)生后，緊急救援車載子系統(tǒng)應(yīng)首先以最高優(yōu)先級上報救援所必需的最小數(shù)據(jù)集。該最小數(shù)據(jù)集應(yīng)能夠提供事故發(fā)生的時間、地點、車輛的速度和運動方向等信息，以及車輛的狀態(tài)信息。必要時還應(yīng)提供在事故發(fā)生前一段時間內(nèi)（如10s內(nèi)）的位置信息，以便協(xié)助緊急救援系統(tǒng)確定事故車輛的位置。

PanEU e-Call已經(jīng)對緊急救援情況下車輛需上報的最小數(shù)據(jù)集進行了定義，表1所示即為EN 15722中所定義的最小數(shù)據(jù)集（MSD）。該數(shù)據(jù)集在空中傳輸時采用ASN.1編碼，以優(yōu)化空中傳輸?shù)南⒌拈L度，確保該消息及時準(zhǔn)確的傳遞到緊急救援系統(tǒng)平臺。

表1　最小數(shù)據(jù)集MSD

圖3　IVS調(diào)制模塊

4　下一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)

下一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)（Next Generation e-Call）將利用VoLTE技術(shù)，使用多模終端（In-band/ IMS），優(yōu)先工作在IMS模式，而在非IMS網(wǎng)絡(luò)環(huán)境工作時可回落至In-bande-Call傳輸位置信息。IMS模式時，MSD包含在終端向各類接警指揮中心發(fā)起交互的INVITE里面，其他信息則在輔助媒體信道中傳輸。在INVITE中可以很容易的增加MSD以外的必須信息而不必經(jīng)過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)改造。這種方案的標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進行中。

5　結(jié)束語

在車輛遇到碰撞事故、嚴重故障時，及時準(zhǔn)確地獲得車輛人員狀態(tài)以及地理位置信息對于接警指揮中心快速出警、調(diào)度救援是非常重要的。歐盟和俄羅斯均已推行車載緊急救援呼叫系統(tǒng)，采用帶內(nèi)調(diào)制的方式通過語音信道傳輸位置信息，技術(shù)成熟，可靠性高。隨著IMS和VoLTE技術(shù)的發(fā)展，使用多模終端的下一代車載緊急救援呼叫系統(tǒng)將能夠更及時地為接警指揮中心提供救援信息。

［1］《中國汽車報》網(wǎng).http：//www.cnautonews.com/qchl/clw/ 201412/t20141208_336678.htm.

［2［3GPP TR 26.967 V8.0.1.eCall Data Transfer；In-band modem solution.

［3］3GPP TR 26.268 V 8.0.0.Cellular text telephone modem；TransmitterbitexactC-code.

［4］EN 15722.Intelligent Transport Systems-eSafety-eCall Minimum Set of Data（MSD）.

Introduction of the E-call System for Vehicle

Li Zuozhao，YuanHao

The e-Call system can automatically or manually establish a connection w ith public safety access point via the traffic channel of cellular network as well as uploading the location information，when encountering a collision or a serious breakdown.The implementation of this system w ill be of great help to save time for rescuing and protect the security of citizens.This paper introduces a structure of in-bandmodulation e-Callsystem which transmitting location information in a traffic channel.With the development of VoLTE，e-Callsystem will have a better future performance.

e-Call；in-bandmodulation；traffic channel；minimum set of data

2015-12-20）