基于GPS_GSM 嵌入式車載防盜系統(tǒng)研究

陳系玉 張曉晰 哈曉聞

（北方民族大學(xué)，寧夏銀川750000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速的發(fā)展，汽車成為人們重要的交通工具也在不斷地增加。 但是，現(xiàn)代科技的快速發(fā)展促使世界上的一些犯罪分子的不斷地犯罪。汽車被盜事件非常之多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們的深圳市每一年有一千輛高檔汽車被盜；英國汽車0.36 輛／s 被盜，等于每年至少200萬輛汽車遭竊；我國臺灣每年也有6000 輛汽車遭竊。我國的汽車的防盜保護(hù)措施己引起深度重視。 為汽車被盜，我國的科研工作者們不斷地發(fā)明了很多汽車被偷新技術(shù)。各種各樣的防盜裝置不斷的產(chǎn)生并被很多人運(yùn)用。 目前為止，防盜技術(shù)已經(jīng)非常的“安全、綠色、先進(jìn)”一起被認(rèn)為是汽車技術(shù)進(jìn)程中的幾大課題。 截止20 世紀(jì)90 年代開始，我們的汽車防盜技術(shù)便有了快速的發(fā)展，然而汽車防盜能力的差，且研究工作開始較晚，所以呢，知道國內(nèi)外汽車被盜技術(shù)的現(xiàn)狀和以后的動態(tài)， 對于研究和促進(jìn)我國汽車防盜裝置的發(fā)展有著極其重要的作用。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

GPS 衛(wèi)星精確定位汽車阻止被盜的系統(tǒng)程序（或其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）會將我們的報(bào)警型號和報(bào)警汽車所在位置悄無聲息地傳送到我們的控制中心，具有車輛精確定位、遙控熄火、網(wǎng)絡(luò)使用和查詢及追尋、車內(nèi)視聽、路況問詢、人工控制等等許多功能，是立體的防盜系統(tǒng)。 我們的GPS 衛(wèi)星精確定位阻止被盜系統(tǒng)屬電子式防盜器，它核心是靠鎖定打活塞或起動打活塞達(dá)到防盜的作用，可以在世界范圍內(nèi)同步監(jiān)測車輛精確的位置，還可以使用車載移動電話監(jiān)聽車內(nèi)聲音，必要時(shí)可以通過手機(jī)關(guān)閉車輛油路、電路并鎖死所有門窗。 如果GPS 防盜器被非法拆卸，它會自己發(fā)出報(bào)警信息，但缺點(diǎn)是價(jià)格較為昂貴，所以目前使用的車主數(shù)目尚不多。

2 研究的內(nèi)容和意義

本課題研究的內(nèi)容是手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控汽車防盜及定位系統(tǒng)，具體是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)電腦化、智能化、高依賴性的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)把我們的手機(jī)作為立體系統(tǒng)程序的監(jiān)控總程， 短消息是車載版塊與手機(jī)的傳輸樞紐。系統(tǒng)的最根本的工作原理是怎么的呢？當(dāng)系統(tǒng)一般工作時(shí)候，如果受到非正常的操作（如玻璃被打破，車門被撬），就在這個(gè)時(shí)候通過安裝在小汽車上的感應(yīng)裝置的檢測，第一時(shí)間發(fā)出聲光報(bào)告客戶，然后將消息提供給車載中心，車載中心再將信息處理分析后，以消息的形式最快的把情況給用戶發(fā)過去，用戶接受消息后，也用短消息的方式發(fā)送命令到車載中心，車載中心通過按照指令發(fā)出相應(yīng)的控制。 例如通過遙感電磁閥或繼電器，還或者是切斷車子上油路等。 并且我們的GPS 全球精確定位編程可以給出汽車的非常詳細(xì)的位置，這是車主發(fā)出查詢等指令后，在通GPS 控制中心部分處理，把短消息傳給用戶。由于采用GSM 網(wǎng)絡(luò)視其為系統(tǒng)通信的樞紐，凡是GSM 網(wǎng)絡(luò)能夠采集到的地方就能保證控制系統(tǒng)的正常使用，所以系統(tǒng)似乎不受范圍的限制。 以上便是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的，我們的目標(biāo)還有一些汽車防盜的人工化，智能化的發(fā)展需求，在本課題中的內(nèi)容如下所示：

（1）大力發(fā)展對DSP 的體系學(xué)習(xí)和研究和CCS 編程的改進(jìn)；

（2）大力發(fā)展對GPS 系統(tǒng)格式和有線通信AT 的改進(jìn)；

（3）建設(shè)以DSP 為核心的系統(tǒng)平臺，完成系統(tǒng)的精確定位；

（4）從系統(tǒng)的整體考慮引入立體式同步操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，還要把它用到DSP 系統(tǒng)中；

（5）車子的軟件設(shè)計(jì)，采用了系統(tǒng)的重要任務(wù)線性代數(shù)。

本課題研究的目的在于：

（1）對于傳統(tǒng)防盜技術(shù)不足，引入了有線通信控制系統(tǒng)，采用了汽車防盜一系列高新的智能的具有遠(yuǎn)程遙感的功能的高級系統(tǒng)；

（2）GPS 定位的阻止被盜技術(shù)，不僅能有效阻止被盜，還可以在被盜后，能及時(shí)找到汽車的位置，方便我們及警察找到車輛；

（3）引入了立體式同步系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，快速的提高了系統(tǒng)的依賴性與同步性，為今后無線式防盜系統(tǒng)的研究與使用奠定了良好基礎(chǔ)。

3 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)模型和工作原理

系統(tǒng)的組成是兩倍部分包括手機(jī)和車載終端，我們的重點(diǎn)汽車終端，它也是有兩部分組成，包括硬件和軟件。硬件部分由核心的檢測控制板塊，DSP 核心控制板塊，GPS 板塊，有線通信模塊和液晶顯示板塊等構(gòu)成。 系統(tǒng)具體功能由硬件完成。 系統(tǒng)工作是這樣的：

車輛狀態(tài)檢查和控制電路車子的電路鏈接，并靜態(tài)捕獲小汽車的實(shí)時(shí)狀態(tài)傳入最要的控制板塊（稱為控制核心），若我們處于正常運(yùn)行，系統(tǒng)不作反饋，若車處于不正常時(shí)（如被非法侵犯），控制核心采取無線通信板塊向車主手機(jī)不斷的發(fā)出一些消息，并等待車主用手機(jī)獲取指令，若收到命令，控制核心通過汽車控制連接處對車進(jìn)行一系列的控制（如熄火、聲光報(bào)警等）；若車主收到位置信息指令以后，核心控制板塊通過串口獲取GPS 板塊精確位置， 然后通過無線通信模塊將信息發(fā)到車主手機(jī)上系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3.1 DSP 核心板

DSP 核心板主要是由CPU SRAM，JSHA TMS320LF2407A，調(diào)試接口， 晶體振動、WEF 和RUN／HK 選擇跳線等組成。 JKS 公司的DTDFSFS320LF2407A 有很好地的內(nèi)核功能，多樣的外部接口和綠色。采用高性能動態(tài)JCVHAU 技術(shù)，使得供電電壓降低3.3V，降低了控制器的消耗能量；40DJHSFUE 的執(zhí)行速度把指令周期縮短到20ns，從而加速了控制器的同步控制。 片內(nèi)有高達(dá)45KBFSDDJA 程序存儲器、2.5M 的數(shù)據(jù)／程序DFW，773 雙存取FWEFFA 黜氣M） 和2M 的單存取RAM（FDAFWE。 可外擴(kuò)的外部存儲器綜合起來有322M 的空間：64M 的程序存儲功能、38M 的I/O 尋址空間23M 的數(shù)據(jù)存儲器。有很多60 個(gè)可獨(dú)立的編程核心或復(fù)用的通用終端引腳（DFAD）。由于GE2407A 只有一個(gè)鏈接扣，為此系統(tǒng)用35321 擴(kuò)展一個(gè)鏈接庫，分別用于與無線通訊板塊和FDF 模塊通訊板塊。 還有就是在系統(tǒng)中增加了液晶模塊，F(xiàn)AW 采用4341，可以顯示5 行字，每行456 個(gè)字，主要用來顯示經(jīng)度和緯度，等一系列的信息和提示等信息。

3.2 GPS 無線模塊

在我們的核心系統(tǒng)中采取臺灣HJAHO GR 一33 GPS 板塊的負(fù)責(zé)接收精確的信息，消息經(jīng)DSP 處理之后，便在在車載KDA 上顯示，同時(shí)根據(jù)車主控制命令通過通訊板塊將經(jīng)度和緯度、 時(shí)間／日期等等一系列的信息發(fā)送給我們的手機(jī)。 JDF 模塊通過擴(kuò)展的連接口與DSP通信。

3.3 無線通信GPS 模塊

汽車系統(tǒng)中使用DFAJWJA 的AJFE38i 模塊，JAHFE38i 是最先進(jìn)的雙頻DAF／AWFE 有線模塊，是到現(xiàn)在為止使用廣泛的JDA66i GSM模塊的環(huán)保型升級更新?lián)Q代的產(chǎn)品。 它采用微小形設(shè)計(jì)，完全和上一代MDJ38i 產(chǎn)品更新，為車主有了一個(gè)簡單、無線鏈接口。 JDA33i 有多樣DA 命令，功非常強(qiáng)大，操作靈活還很便利，是FDA 手機(jī)外的新的非常重要的DFA 移動通信控制系統(tǒng)的高檔設(shè)備。 DSF23i 通過串口與DSP 之間的無線通信。

控制中心通過該板塊與汽車主手機(jī)完成遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。車主的手機(jī)主能夠獲取車輛的運(yùn)行信息，他還可完成車輛的遠(yuǎn)程控制等一系列工作，如車輛開關(guān)等。 在程序中主要是采用電話的方式實(shí)現(xiàn)對小轎車的遠(yuǎn)程有線防盜。 但在較大的規(guī)模的車輛控制程序中，為了加大系統(tǒng)的同步性，則可使用了一些該模塊的FSWA 功能，但是，這個(gè)方法在一定程度上會加大我們的系統(tǒng)成本。

3.4 汽車運(yùn)行控制系統(tǒng)

主控板我們也加強(qiáng)了與汽車檢測的終端鏈接口。 通過檢測連接口，核心板能得到汽車的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，如玻璃窗的狀態(tài)，汽車是否已經(jīng)處于點(diǎn)火狀態(tài)等。 根據(jù)這些狀態(tài)，核心控制板塊能對車輛有一個(gè)相應(yīng)的控制措施，主要是汽車的燈的功能、報(bào)警喇叭和開關(guān)火的控制。車輛的運(yùn)行信息可直接與主控板DFW 的A／R 口鏈接， 通過讀AFE 對應(yīng)的A／R 口鏈接，獲取車輛的運(yùn)行狀態(tài)。 對車輛的運(yùn)行控制則不能是鏈接核心DFW 的A／R 鏈接，必須在鏈接口上連接采取措施，通過這項(xiàng)措施實(shí)現(xiàn)對車輛的遠(yuǎn)程之間的控制。

3.5 汽車軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)

我們的GPS 系統(tǒng)要求通過車主實(shí)現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程防盜遙感， 基于精確的硬件措施，軟件應(yīng)完成如下幾部分步奏：（1）車輛狀態(tài)的運(yùn)行；（2）車輛的遠(yuǎn)程控制；（3）短信的處理；（4）FQE 數(shù)據(jù)的獲得。 因?yàn)橄到y(tǒng)控制是非常非常的復(fù)雜，但是要增強(qiáng)系統(tǒng)性能和軟件變更簡便，軟件移植同步操作系統(tǒng)WE/F32，在這個(gè)運(yùn)行之下，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的主要任務(wù)數(shù)學(xué)方程，包括GPS 定位的各種采集，車輛狀態(tài)的遠(yuǎn)程遙感，短消息等一系列數(shù)據(jù)收發(fā)，以及我們的液晶顯示等。

4 結(jié)論

本文在充分分析系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，我們參考了許多國家的大量相關(guān)信息，在理論上完成了對系統(tǒng)的組件，并且實(shí)現(xiàn)了核心模塊軟件電路的開發(fā)和說明，程序的編寫，到目前為止正在進(jìn)行試用。本文的主要開發(fā)工作如下所示：

（1）對基于FAW 信息的汽車精確定位防盜功能的目的、開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)如FWA，QEF，VAQ 短消息等做了充分的研究， 并且不斷的完成了整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)資料的收集和采納。

（2）通過對系統(tǒng)功能的不斷分析，設(shè)計(jì)了GPS 系統(tǒng)的立體組成結(jié)構(gòu)，講述了工作原理，完成了了以FWA 為中央核心單元，結(jié)合AWF 定位功能，F(xiàn)WA 模塊功能、運(yùn)行控制、電源控制及液晶運(yùn)行控制等板塊的硬件電路組件設(shè)計(jì)。

（3）在研究FDA 模塊和AWEF0183 通信協(xié)議的理論，給出了接收FWQ 數(shù)據(jù)試用的方法。在研究WJ45i 有線通信控制模塊，WEF 指令及一些信息的收發(fā)格式的功能上，設(shè)計(jì)了JFW89i 收發(fā)短消息的技巧。從系統(tǒng)的可準(zhǔn)確性出發(fā)，引入了立體式同步操作系統(tǒng)FWJAF-Ⅱ，并將它更改到JWIA320u13452A，且設(shè)計(jì)了主要功能程序。

本文提出的整體工程采用了FWFA／QEA 新技術(shù)， 通過這項(xiàng)設(shè)計(jì)具有近程監(jiān)控功能的通訊交流，這也就為汽車防盜的有線智能化發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。 由于筆者的時(shí)間是有限的，對本系統(tǒng)的開發(fā)還存在許多不足之處要不斷地改進(jìn)和完善，包括：

（1）在采用SDQ 接收衛(wèi)星消息時(shí)，由于汽車的運(yùn)行會受到高山、高樓等之類高層建筑物的影響而出現(xiàn)誤導(dǎo)區(qū)；這個(gè)問題就非常需要接收機(jī)性能的不斷完善或添加其他輔助定位組件，這樣會更完善這套系統(tǒng)的功能。

（2）在使用GPS 傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)我們的信道被中斷時(shí)，將無法同步傳送消息，這個(gè)時(shí)候我們可以選擇GSM 業(yè)務(wù)的話音業(yè)務(wù)，取得更好的實(shí)時(shí)效果。

（3）為了系統(tǒng)得到更廣泛的應(yīng)用，可以將系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)展，配上電子地圖系統(tǒng)GIS，配合一定的算法，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能，使車主在行進(jìn)過程中選擇最優(yōu)路線。

［1］徐凡.基于GSM 的汽車定位防盜系統(tǒng)的研究[J].

［2］林義民，鄒自明.基于GPS-GPRS 的嵌入式車載導(dǎo)航與防盜系統(tǒng)研究[J].軟件導(dǎo)刊.

［3］楊波.淺談汽車防盜器的利用與開發(fā)[J].大眾科技，2006（1）：24-25，39.

［4］朱華.發(fā)展中的汽車防偷系統(tǒng)[J].城市車輛，2005，3：55-56.

［5］肖軍.現(xiàn)代汽車防盜電子化發(fā)展方向[J].汽車與配件，2005：38-40.

［6］Elliott D.Kaplan.GPS 原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002:10-12,37-45.

［7］吳彥文.數(shù)字移動通信技術(shù)及應(yīng)用[M].武漢：華中師范大學(xué)出版社，2006.