汽車多重智能防盜系統設計①

黃冠明　王志強　溫志英

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網絡、GPS、RFID技術，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關鍵詞：衛星定位 射頻識別 防盜系統

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業的高速發展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術已得到廣泛應用，但傳統的防盜措施已不適應現代發展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術，是利用移動通訊技術構建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統結構設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態，當檢測到外界干擾信號，防盜系統將被觸發。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統還包含防拆裝置，與無線防盜系統互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統的定時回傳指令，將通知車主警情發生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網絡獲取車輛信息，并根據警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數字MCU部分（PIC16F636內核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發射電路原理如圖1所示。低頻發射部分大電流驅動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發射器將產生一個基于MCU的脈沖寬度調制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯諧振電路被調諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產生很強的磁場。設計時根據L1兩端的線圈電壓來調諧LC電路。

3 系統軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監控，并馬上通知車主。

4 結語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統穩定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統中射頻識別技術的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統的前置終端設計[J].通訊技術，2008（4）.endprint

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網絡、GPS、RFID技術，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關鍵詞：衛星定位 射頻識別 防盜系統

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業的高速發展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術已得到廣泛應用，但傳統的防盜措施已不適應現代發展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術，是利用移動通訊技術構建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統結構設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態，當檢測到外界干擾信號，防盜系統將被觸發。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統還包含防拆裝置，與無線防盜系統互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統的定時回傳指令，將通知車主警情發生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網絡獲取車輛信息，并根據警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數字MCU部分（PIC16F636內核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發射電路原理如圖1所示。低頻發射部分大電流驅動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發射器將產生一個基于MCU的脈沖寬度調制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯諧振電路被調諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產生很強的磁場。設計時根據L1兩端的線圈電壓來調諧LC電路。

3 系統軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監控，并馬上通知車主。

4 結語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統穩定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統中射頻識別技術的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統的前置終端設計[J].通訊技術，2008（4）.endprint

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網絡、GPS、RFID技術，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關鍵詞：衛星定位 射頻識別 防盜系統

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業的高速發展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術已得到廣泛應用，但傳統的防盜措施已不適應現代發展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術，是利用移動通訊技術構建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統結構設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態，當檢測到外界干擾信號，防盜系統將被觸發。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統還包含防拆裝置，與無線防盜系統互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統的定時回傳指令，將通知車主警情發生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網絡獲取車輛信息，并根據警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數字MCU部分（PIC16F636內核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發射電路原理如圖1所示。低頻發射部分大電流驅動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發射器將產生一個基于MCU的脈沖寬度調制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯諧振電路被調諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產生很強的磁場。設計時根據L1兩端的線圈電壓來調諧LC電路。

3 系統軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監控，并馬上通知車主。

4 結語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統穩定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統中射頻識別技術的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統的前置終端設計[J].通訊技術，2008（4）.endprint