0 引言

　　目前的汽車防盜系統(tǒng)主要分為四種類型：機(jī)械式防盜裝置,、電子防盜報(bào)警裝置,、芯片式防盜裝置、網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng),，目前比較流行的是網(wǎng)絡(luò)式汽車防盜系統(tǒng),。GPS防盜系統(tǒng)具有車輛尋跡、定位,、截停和車況報(bào)告的功能,。通過衛(wèi)星對車輛全天候監(jiān)測實(shí)現(xiàn)盜后精確定位、快速尋回車輛,。GPS防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),，防盜效果好，但是價(jià)格昂貴,，需要支付高昂的服務(wù)費(fèi)用而無法普及[1],；GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)利用全球無線通信網(wǎng)絡(luò)，可很好地預(yù)防車輛被盜,，而且成本很低[2-3],。在警情發(fā)生的幾秒鐘內(nèi)通過發(fā)短信或撥通車主手機(jī)進(jìn)行報(bào)告，同時(shí)切斷汽車點(diǎn)火啟動(dòng)電路,，使汽車無法啟動(dòng),，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不限時(shí)間、不限距離的遠(yuǎn)程防盜,，使人車“形影不離”,，實(shí)現(xiàn)真正意義上的防盜功能。車聯(lián)網(wǎng)的興起,，為網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持,。本文借鑒電子式和網(wǎng)絡(luò)式防盜的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款基于車聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng),，并完成了系統(tǒng)仿真,，搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),，經(jīng)過仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性,、遠(yuǎn)程防盜及失盜追蹤性能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

　　車聯(lián)網(wǎng)包括車內(nèi)網(wǎng),、車車網(wǎng)和車外網(wǎng),，本系統(tǒng)基于車聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，主要包括中央控制模塊,、傳感器檢測模塊,、iOS平臺(tái)模塊、斷電控制模塊,、報(bào)警及通信模塊,，如圖1所示。本系統(tǒng)采用51單片機(jī)做為控制器,，高效,、穩(wěn)定、性價(jià)比高,。模塊化設(shè)計(jì)利于系統(tǒng)測試及維護(hù),，穩(wěn)定性好；利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),，信號穩(wěn)定,，大大節(jié)約成本。

　　系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能：當(dāng)人下車后,，車內(nèi)系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)降低耗電量,；當(dāng)車主的智能鑰匙進(jìn)入有效范圍，汽車自動(dòng)解鎖,，直線位移傳感器檢測到車門車鎖的動(dòng)作,，并將信號傳給單片機(jī)，1 min后若駕駛座壓力傳感器壓力值達(dá)到設(shè)定范圍,，經(jīng)過單片機(jī)將兩種傳感器信息融合處理后,，控制防盜模塊關(guān)閉防盜系統(tǒng)；若未檢測到車鎖動(dòng)作,，則通過振動(dòng)傳感器以及紅外人體感應(yīng)傳感器來判斷是否有人強(qiáng)行侵入,，如果有人強(qiáng)行侵入，則喚醒防盜系統(tǒng),，開啟斷點(diǎn)控制以及手機(jī)模塊啟動(dòng)防盜追蹤,，并通過GSM將設(shè)定信息發(fā)送到車主設(shè)定手機(jī)；車主可隨時(shí)通過手機(jī)遠(yuǎn)程開啟車內(nèi)的防盜系統(tǒng),、查詢車輛狀況,，可解決鑰匙丟失帶來的隱患,。

　　1.2 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)主板由AT89C51控制芯片和擴(kuò)展電路組成，它是下位機(jī)車載系統(tǒng)的控制核心,；擴(kuò)展電路根據(jù)下位機(jī)控制設(shè)計(jì)要求,，盡量保證控制系統(tǒng)的簡單和可靠。該系統(tǒng)分為4個(gè)模塊：I/O模塊,、A/D模塊,、通信模塊及單片機(jī)最小系統(tǒng)，如圖2所示,。光敏電阻能夠檢測到車主是否有指示信號發(fā)送,，來確定是否開啟防盜裝置；斷電裝置可以切斷蓄電池電路,，來阻止盜賊啟動(dòng)車輛,。redc引腳用來控制紅外線裝置開啟關(guān)閉，sc引腳用于控制D觸發(fā)器的重置,，GPSC引腳用于控制GPS,、拍照裝置以及斷電裝置在手機(jī)信號單獨(dú)觸發(fā)下的開啟關(guān)閉。緊急報(bào)警按鍵實(shí)現(xiàn)車主發(fā)生突發(fā)事件(如遭遇搶劫或交通事故)時(shí)自動(dòng)向公安機(jī)關(guān)報(bào)警及發(fā)出求救信號,。

　　1.3 傳感器檢測信息融合設(shè)計(jì)

　　多傳感器信息融合是一門新興技術(shù),，可有效地降低不確定性，提高決策的精確性,大大降低誤報(bào)率,，本系統(tǒng)采用光敏電阻,、紅外人體感應(yīng)、直線位移,、振動(dòng)和壓力傳感器,，利用這些傳感器提供的局部信息存在冗余和互補(bǔ)，將其加以綜合,，形成與系統(tǒng)環(huán)境一致完整描述,，可降低其不確定性，提高了決策,、規(guī)劃和反應(yīng)的快速性,，提高了防盜報(bào)警器的精確性，如圖2所示,。

　　(1)光敏電阻能夠檢測到車主是否有指示信號發(fā)送,，來確定是否開啟防盜裝置。

　　(2)直線位移傳感器能夠檢測到鎖扣動(dòng)作判斷智能鑰匙是否在有效范圍內(nèi),，確定車輛是安全狀態(tài)下打開后關(guān)閉防盜裝置,，以防止誤報(bào)。本設(shè)計(jì)采用soway磁致伸縮位移傳感器,，其使用壽命長,，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),，不需要定期維護(hù)，絕對量輸出,，重啟無須重歸調(diào)零位,。具有高精度、高穩(wěn)定性,、高可靠性,、高重復(fù)性。

　　(3)振動(dòng)傳感器可以檢測到是否車輛有大幅度振動(dòng),，例如由強(qiáng)行撬開車門、砸碎車窗玻璃而引起的車身劇烈震動(dòng),，來確定是否是有人想要非法強(qiáng)行進(jìn)入或移動(dòng)車輛,。

　　(4)紅外人體感應(yīng)電路和駕駛座壓力傳感器電路綜合檢測判斷是否有人在非法上車，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,。人體感應(yīng)傳感器采用DYP-ME003,，其可靠性強(qiáng)，靈敏度高,，超低電壓工作模式,，其特點(diǎn)有：全自動(dòng)感應(yīng)、光敏控制,、溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

　　1.4 GSM通信模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)采用SIEMENS公司的新一代無線通信模塊TC35i,，配合相應(yīng)的外圍電路可實(shí)現(xiàn)SMS消息服務(wù)功能。TC35i共有40個(gè)引腳, 通過zlF連接器分別與電源,、啟動(dòng)和關(guān)閉,、SIM卡、數(shù)據(jù)通信,、狀態(tài)指示等電路連接,。TC35 GSM模塊提供的命令接口符合GSM 07.05和GSM 07.07規(guī)范。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時(shí),能夠通過串口向數(shù)據(jù)終端設(shè)備發(fā)送指示信息,，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以使用GSM AT指令通過串口向GSM模塊發(fā)送各種命令,。通過AT指令可以控制SMS消息的接收與發(fā)送[3]。

　　系統(tǒng)處于設(shè)防狀態(tài),，警情發(fā)生時(shí),，人體感應(yīng)模塊、振動(dòng)傳感器模塊采集車信息,，通過GSM通信模塊發(fā)送到車主手機(jī),，控制器啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊進(jìn)行報(bào)警；車主也可通過GSM短信息隨時(shí)查詢汽車安全狀態(tài),，當(dāng)GSM模塊收到車主信息時(shí),，發(fā)送一個(gè)巡檢信號給單片機(jī),，單片機(jī)經(jīng)過處理發(fā)出控制信號喚醒防盜系統(tǒng)，拍攝5張照片和GPS電子截圖傳到云端賬號,，車主根據(jù)云端照片信息可以快速確定車輛狀態(tài),，若是被盜可立即報(bào)警。

　　1.5 遠(yuǎn)程防盜追蹤模塊設(shè)計(jì)

　　遠(yuǎn)程防盜追蹤模塊主要由三部分組成：斷電控制模塊,、充放電模塊以及iOS平臺(tái)模塊,。手機(jī)控制電路可以根據(jù)信號撥打車主電話報(bào)警，自動(dòng)開啟照相裝置對犯罪嫌疑人連續(xù)拍照,，并自動(dòng)上傳至網(wǎng)絡(luò)賬號,。隨即自動(dòng)開啟GPS軟件追蹤車輛位置，并將信息借由圖片發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上供車主查看,，根據(jù)照片信息可快速定位被盜車輛的位置及狀態(tài),，及時(shí)報(bào)警，可快速追回車輛并快速鎖定盜車疑犯,。本系統(tǒng)采用的是Photo Stream（照片流）的功能通過這一服務(wù),，所有iPhone拍攝的照片會(huì)自動(dòng)推送至服務(wù)器，然后服務(wù)器會(huì)將這些內(nèi)容再推送到使用個(gè)人ID登錄過的每個(gè)蘋果設(shè)備上或者裝有mac os x的蘋果電腦或者Windows系統(tǒng)的電腦,。在拍攝犯罪嫌疑人的照片以及GPS跟蹤信息截圖后,，圖片都會(huì)由iCloud發(fā)至每個(gè)apple id賬號設(shè)備，機(jī)主可以通過在mac電腦上登錄apple id或者持有相同apple id的iPhone 或者iPad來查看照片,，可快速鎖定車賊追回車輛,。

　　1.6 iOS模塊控制設(shè)計(jì)

　　iOS模塊控制設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。通過光敏電阻開關(guān)控制TP5046模塊的開啟關(guān)閉,，實(shí)現(xiàn)給iOS模塊供電以及控制activator軟件的動(dòng)作的功能,，再通過activator軟件控制GPS以及照相機(jī)的開啟并將數(shù)據(jù)通過iCloud傳輸?shù)絠OS設(shè)備中。當(dāng)車主發(fā)現(xiàn)車鑰匙丟失時(shí)可以通過手機(jī)遙控iOS模塊,，iOS模塊收到指示后會(huì)通過來電閃電路發(fā)出光亮,，被光敏電阻感知后開啟前置照相機(jī)對犯罪嫌疑人拍照，之后開啟GPS,。

　　1.7 斷電控制電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)點(diǎn)火原理設(shè)計(jì)的斷電控制電路,，將斷電裝置繼電器放置于蓄電池與點(diǎn)火線圈之間，由單片機(jī)控制繼電器動(dòng)作,，防盜裝置開啟時(shí)繼電器斷開,，點(diǎn)火電路斷路不能點(diǎn)火；防盜裝置關(guān)閉時(shí)繼電器閉合,，點(diǎn)火電路斷路可正常點(diǎn)火,。此電路的設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)車輛的安全性，車輛非法進(jìn)入時(shí)，自動(dòng)切斷啟動(dòng)電路阻止被盜,。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分,，即信號檢測處理及防盜裝置控制。信號檢測處理部分為直線位移傳感器和振動(dòng)傳感器信號A/D轉(zhuǎn)換以及信號接收處理,，紅外發(fā)射信號以及紅外接收信號的處理,。防盜裝置控制為控制斷電裝置以及GPS、拍照功能的開啟及數(shù)據(jù)傳輸,。

　　2.1 軟件設(shè)計(jì)及流程圖

　　首先確保裝置未啟動(dòng),取消置1端的作用確定D觸發(fā)器SD/RD無效,，檢測壓力傳感器信號，低電平表示壓力傳感器動(dòng)作,，汽車正常解鎖應(yīng)關(guān)閉防盜裝置,，此時(shí)還需判斷是否有來電，低電平表示有來電,，要開啟GPS以及拍攝功能,。如果壓力傳感器沒有動(dòng)作，表示車沒有解鎖,，此時(shí)還需判斷是否有來電，0表示有來電,，開啟GPS以及拍攝功能,，檢測振動(dòng)傳感器輸入信號，低電平表示振動(dòng)傳感器動(dòng)作,，啟動(dòng)紅外裝置,，如果有高低電平跳變表示有人侵入，開啟防盜裝置,，系統(tǒng)流程圖如圖3所示,。

　　2.2 系統(tǒng)仿真及分析

　　利用單片機(jī)開發(fā)軟件Keil編寫程序并調(diào)試成功，在仿真軟件Proteus中進(jìn)行仿真,，取得了較好效果,，系統(tǒng)的整體仿真如圖4所示，redc,、ch1,、ch2 、ch3,、ch4分別模擬的是紅外發(fā)光管,、紅外接收管、紅外重啟開關(guān),、振動(dòng)傳感器以及光電傳感器,。此截圖為有盜賊非法進(jìn)入車輛，防盜系統(tǒng)工作圖，從圖可以看出,，此時(shí)紅外人體感應(yīng)工作,，GPS啟動(dòng)運(yùn)行，LED燈D1代表GSM向車主發(fā)送車輛被盜信息,，此時(shí)紅外感應(yīng)器工作,，battery啟動(dòng)攝像機(jī)拍照并開啟GPS，聲光報(bào)警啟動(dòng),，GPS衛(wèi)星電子地圖截圖以照片流方式自動(dòng)上傳云端服務(wù)賬號,；LED燈D2代表車主向GSM模塊發(fā)送車輛查詢信息。

　　2.3 系統(tǒng)測試及分析

　　根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果,， 通過制作實(shí)物,，進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)報(bào)警精準(zhǔn)度為92%,，定位精度可達(dá)5 m,，證實(shí)了該系統(tǒng)比較穩(wěn)定。車輛被盜后,，傳感器信息引發(fā)單片機(jī)啟動(dòng)GPS電子地圖,，每隔幾分鐘連續(xù)截圖上傳到云端賬號，車主可以通過手機(jī),、電腦,、平板等終端登錄查看車輛位置信息，及時(shí)報(bào)警追回車輛,。云端存儲(chǔ)容量大,，而且不收費(fèi)，只要注冊一個(gè)賬號即可,，免去了昂貴的GPS服務(wù)費(fèi),。

3 結(jié)論

　　設(shè)計(jì)了基于車聯(lián)網(wǎng)的智能防盜系統(tǒng)，采用多傳感器融合,，大大提高了決策的正確性,，該系統(tǒng)能在汽車被盜、破壞以及防盜系統(tǒng)被部分拆卸的情況下,，將相關(guān)信息發(fā)送到車主預(yù)先設(shè)定的手機(jī)等通信設(shè)備,，拍攝盜車賊的照片并傳送至網(wǎng)絡(luò)，打開GPS電子地圖追蹤車輛位置,，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和車輛失盜精確追蹤,，可實(shí)時(shí)了解汽車狀況和及時(shí)精準(zhǔn)追蹤。通過仿真和實(shí)驗(yàn),，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性,，具有較高社會(huì)價(jià)值,。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 吳美媛.汽車電子防盜系統(tǒng)[D].上海：上汽通用五菱公司，2014.

　　[2] 歐陽夏濤.汽車防盜系統(tǒng)[D].南陽：河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,，2011.

　　[3] 陳榮保,，曹軍，李志勇.基于SMS遠(yuǎn)程控制的汽車防盜系統(tǒng)[J].中國儀器儀表,，2008(5)：70-72.

　　[4] 吉利汽車研究院.電子控制系統(tǒng)[Z].2009.

　　[5] 何光禹,，孫成.基于GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)的新型汽車防盜系統(tǒng)[C].第六屆全國高等物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討會(huì)論文集，2010：297-303.