汽車自主防盜跟蹤系統﹡

王煜民， 于蓮芝， 曾 亮， 王 文， 王星磊

0 引言

隨著現代科技的迅猛發展，昂貴汽車被盜事件經常發生，因而汽車的安全保護技術引起了廣泛的重視。為了防范汽車被盜，人們設計了很多防盜裝置。但傳統的防盜裝置具有一定的局限性，不能對汽車的安全提供可靠的保證。伴隨著GSM[1]/GPS[2]技術的成熟以及網絡的普及，因而提出了基于GSM/GPS的汽車防盜跟蹤系統。該系統能夠實時進行傳感器信號的現場采集和短時分析，同時根據對傳感器信號的處理判斷是否開啟WIFI無線網絡。當小車被盜時產生報警信號，并且系統自動發出短信給主人，短信內容包括小車被盜信號和小車當前所處的地址信號即經緯信息以及小車的速度。同時，通過WIFI無線網絡傳輸圖像到終端電腦，用以確定小偷的長相。

1 系統硬件設計

1.1 設計方案

整個系統硬件包括單片機最小系統、傳感器模塊、GSM/GPS模塊、報警電路、電源模塊、MAX232[3]串口電平轉換芯片等。為了使系統功能得到完善，采用STC系列單片機即可滿足要求。從I/O接口可知，GSM模塊與GPS模塊共用了單片機的TX、RX這兩個接口，所以要選用CD4066，使得這兩個模塊能共享串口通信。CD4066內部有4個獨立的模擬開關，靠來自單片機的信號來控制模擬開關的狀態。P1.0控制無線路由器的啟動。考慮到要給單片機提供在線下載，因此也加了MAX232串口電平轉換芯片。基于GSM/GPS技術的汽車防盜跟蹤系統的系統結構圖如圖1所示。

圖1 基于GSM/GPS技術的汽車防盜跟蹤系統的系統結構

1.2 圖像獲取與傳輸模塊

圖像獲取與傳輸模塊包括攝像頭、無線路由器、終端電腦。攝像頭用來采集小偷的臉部圖像信息，而無線路由器用來傳輸圖像信息。要使路由器能正常傳輸圖像，首先要對無線路由器刷openwrt[4]操作系統；其次，還要用C++語言編寫上位機[5]終端程序，使得圖像能在終端上顯示并保存。

1.3 GSM模塊

GSM模塊采用的是TC35i芯片。TC35i是德國西門子公司的一款900/1 800 MHz高度集成的GSM模塊。TC35i模塊有40個引腳，通過一個ZIF連接器引出。首先，TC35i的第1～5引腳接電源，為模塊供電（通常推薦值4.2 V），第6～10引腳接電源地。當系統正常工作前，單片機必須要先給IGT加一個大于100 ms的低脈沖，電平下降持續時間不可超過1 ms，接著通過單片機給GSM模塊一個AT指令，這樣單片機的TX與RX就可以分別與18腳的RXD和19腳TXD進行串口通訊。TC35i的第32腳SYNC引腳是指示TC35i的工作狀態。當LED熄滅時，表明TC35i處于關閉或睡眠狀態；當LED為600 ms亮/600 ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網絡登錄；當LED為75 ms亮/3 s熄時，表明TC35i已登錄進網絡，處于待機狀態。最后，模塊的24～29引腳是接SIM卡的。

1.4 GPS模塊

GPS模塊采用的是REB-3310芯片。REB-3310芯片有 30個引腳。1腳接主電源(供電電壓為 3.3 V左右),而2、10～16、18、30腳接地。3腳為BOOT工作模式選擇腳，高電平時刷新內部軟件，低電平時正常工作。當 GPS模塊正常工作時，17腳 RFIN衛星信號輸入端口會把接收到的信號通過6腳TXB UART接口傳給單片機。

1.5 傳感器模塊

本系統主要采用的是紅外傳感器[6]。使用單片機4個引腳分別接四個紅外傳感器，來檢測汽車狀況。當四個傳感器中超過兩個發出異常信號則使系統進入異常處理機制。另外，系統也擴展出了一些端口，可以接其他的一些傳感器，這樣可以使系統更加穩定可靠的工作。

整個系統的硬件電路如圖2所示。

圖2 基于GSM/GPS技術的汽車防盜跟蹤系統硬件電路

2 系統軟件設計

系統上電后，系統以查詢的方式來對環境進行實時[7]檢測。正常狀態為傳感器檢測狀態，當檢測出現異常時，系統會進入異常處理狀態。具體流程如圖3所示。

圖3 主程序流程

GSM初始化流程圖和發送短信流程圖如圖4和圖5所示。

圖4 TC35i初試化程序流程

圖5 TC35i短信發送程序流程

（1）GPS定位信息的數據格式以及 GPS定位信息的處理

NMEA-0183標準[8]用于 GPS 方面，數據串以“$”開頭，導航數據有六種不同的消息格式，包括GGA、GLL、GSA、GSV、RMC和VTG，其內容包含了經度、維度、速度、日期、時間和航向等信息，RMC格式是推薦長度最小量的GPS數據輸出格式。

設計中所用的GPS模塊接收到的定位數據都是由“$GPRMC”開頭的數據幀，下面以“$GPRMC”開頭的數據幀為例來說明定位數據的格式。如果衛星通信正常，模塊接收到的定位信息的數據格式如下:

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>

<1>UTC時間，hhmmss(時分秒)格式

<2>定位狀態，A=有效定位，V=無效定位

<3>緯度 ddmm.mmmm(度分)格式(前面的 0也將被傳輸)

<4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)

<5>經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

<6>經度半球E(東經)或W(西經)

<7>地面速率(000.0～999.9節，前面的0也將被傳輸)

<8>地面航向(000.0～359.9度，以正北為參考基準，前面的0也將被傳輸)

<9>UTC日期，ddmmyy（日月年)格式

<10>磁偏角(000.0～180.0度，前面的 0也將被傳輸)

<11>磁偏角方向，E(東)或W(西)

<12>模式指示(僅 NMEA01833.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效)

（2）GPS定位信息的處理

主控制模塊通過UARTO接收GPS模塊傳來的定位信息，在接收定位信息后必須對這些信息進行處理。串口接收到的定位信息并不是每次都從這個信息頭開始的，所以每次接收到信息時都要判斷整個定位信息是不是從頭開始。首先，單片機在內部存儲區建立一片緩沖區，并且清空此緩沖區。然后，在對串口進行初始化。接著，檢測接收到的數據，判斷該數據是否為GPS數據，如果是的話，就將該數據存到緩沖區，同時緩沖區字節計數器加 1。最后，判斷定位信息是否為“$”，如果不是，繼續將GPS信息存入緩沖區，如果是，結束GPS程序，這樣就把需要的GPS信息存到了緩沖區。另外，還要對緩沖區的數據進行處理，將此數據轉換為具體的經緯信息、速度信息等等。轉換的部分程序[9]如下所示。

if (ch=='C') //如果第五個字符是C，

{

if (status == 'A') //如果數據有效，則分析

{

GPS->NS=buf[GetComma(4,buf)]; //確定緯度是南緯還是北緯

GPS->EW=buf[GetComma(6,buf)]; //確定緯度是東經還是西經

GPS->latitude=Get_Double_Number(&buf[Get-Comma(3, buf)]); //有關緯度的數據

GPS->longitude=Get_Double_Number(&buf[Get-Comma(5, buf)]); //有關經度的數據

GPS->latitude_Degree=(int)GPS->latitude/100;//分離緯度 整數部分

lati_cent_tmp=(GPS->latitude-GPS->latitude_Degree * 100

GPS->latitude_Cent=(int)lati_cent_tmp;

//緯度小數點后的第一位

lati_second_tmp=(lati_cent_tmp-GPS->latitude_Cent) * 60;

GPS->latitude_Second=(int)lati_second_tmp;//緯度小數點后的第二位

GPS->longitude_Degree=(int)GPS->longitude/100; // 分離經度

long_cent_tmp=(GPS->longitude-GPS->longitud e_Degree * 100);

GPS->longitude_Cent=(int)long_cent_tmp//經度小數點后的第一位

long_second_tmp=(long_cent_tmp-GPS

->longitude_Cent) * 60;

GPS->longitude_Second=(int)long_second_tmp;//經度小數點后的第二位

speed_tmp=Get_Float_Number(&buf[GetComma(7, buf)]); //速度(單位：海里/時)

GPS->speed=speed_tmp*1.85;//1海里=1.85公里

return 1;

}

}

3 結語

通過運用比較成熟的GSM/GPS技術，系統能夠實時的將被盜信息以及車輛的移動位置信息發給車主，通知車主及時的采取措施。另外，利用無線網絡WIFE技術更好的發揮了該系統的主動防盜能力，在對汽車跟蹤的同時，由于獲取了小偷的外貌特征，這樣將能更有利于警方的破案。因而，汽車自主防盜跟蹤系統具有較強的現實使用意義。

[1] 代凌云,商政,高淑丹,等.基于GPS和GSM網絡的汽車防盜系統[J].電子技術,2012,39(08):28-30.

[2] 冀常鵬,劉建輝,包劍.基于GPS/DR車輛定位于導航系統應用研究[J].全球定位系統,2004,29(04):39-43.

[3] 崔陸軍,尚會超.基于AVR單片機的無線測溫系統[J].儀器技術與傳感器,2012(09):57-59.

[4] 滕泓虬.基于 OpenWrt的移動機器人系統設計[J].福建電腦,2012,12(01):50-52.

[5] 曹銘志.基于以太網下的 PLC與上位機通訊[J].通信技術,2012,45(05):92-94.

[6] 劉燎原,袁德明,章全,等.基于熱釋電紅外傳感器的智能樓字多功能安防系統的研究[J].裝備制造技術,2012(09):28-30.

[7] 于晶,郭航,張欣宇.電力系統故障實時記錄系統通信設計[J].通信技術,2012,45(12):127-130.

[8] 車希榮.關于 GPS導航系統的技術實現[J].科技促進發展,2010(03):I0031-I0033.

[9] 楊峰.C語言完全手冊[M].北京:科學出版社,2008:435.