基于GPS的電動車被盜追蹤系統的設計與實現

唐心瑤+鄭萬健+周晨璨

【摘 要】隨著全球范圍內通信、導航和計算機技術的不斷融合，傳統的GPS應用領域不斷得到擴展，越來越多的通信、計算機和安全類電子產品中嵌入了GPS技術，車載導航技術在生活中的應用也越來越普及，但針對電動車等非機動車追蹤的產品開發較少。本論文提出的基于GPS的電動車被盜追蹤系統主要使用對象是市面上大部分中低端的電動車，本系統能夠幫助人們快捷、簡便地尋找到自己被盜的電動車，從而減少不必要的損失。系統設計基于51單片機，包括一個GPS發射接收模塊。實際試驗結果基本達到預期目標，能夠追蹤電動車的運動軌跡，具有良好的市場應用價值。

【關鍵詞】電動車；GPS；被盜追蹤

【Abstract】With continuous integration of global communication， navigation and computer technology， traditional GPS applications continue to be expanded， more and more communication， computer and electronic products embedded GPS technology， the vehicle navigation technology and its application in life is becoming more and more popular， but for electric vehicles and other non-motor vehicle tracking product is rare. The electric vehicle based on GPS theft tracking system is for the most low-end of the electric vehicle market. This system can help people to fast， easily find their stolen electric vehicles， so as to reduce unnecessary loss. The system design is based on 51 single chip microcomputer， which includes a GPS transmitting and receiving module. The actual test results basically achieve the desired goal， it can track the motion trajectory of the electric vehicle， with good market value.

【Key words】Electric vehicle； GPS； Theft tracking

0 引言

據相關數據統計，全中國摩托車、電動車保有量1.5億多臺，有超過1/4車主有丟車經歷，有些甚至是多次丟車，丟車后，或案值太小、或異地銷臟，即使報警也不能得到有效處理。因此造成了購新車-被盜-購二手車-縱容被盜的惡性循環。為了最大程度地減少電動車車主的經濟損失，保障車主的利益，研發一款能夠追蹤被盜車輛的系統刻不容緩。

GPS是全球定位系統（global positioning system）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統，其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事領域[1]。

本系統在電動車上加入GPS模塊，通過此模塊將電動車的實時位置傳輸到PC端并且在地圖上顯示出來，實現對電動車位置的實時監控，從而追蹤到被盜車輛，減少車主的經濟損失。

1 關鍵技術

從近年市場上應用的情況來看，主要定位技術有移動定位、射頻識別RFID（俗稱電子標簽）定位和GPS衛星定位技術等。其中RFID定位技術是通過射頻標簽讀寫器檢測出帶有RFID裝置的物體的位置，多用于停車場、物流中心等。移動定位技術主要依靠現代移動通信網絡，但是它對通信技術和設備的要求很高，成本較大，所以短期內難以普及。衛星定位技術是指人類利用人造地球衛星確定測站點位置的技術。GPS具有全方位實時三維導航、測速的功能，如今已成為全球應用范圍最廣的導航、指揮和調度系統。GPS主要應用于導航和各種等級的測量，為船舶、汽車、飛機等交通工具進行定位導航。GPS定位的成熟，不僅擴展了其應用范圍，同時降低了各種相關產品開發過程中的技術成本和產品成本。尤其是本文提出的以中低端電動車為對象的被盜追蹤系統，希望最終的產品穩定性能、品質優良、價格合理，所以在定位技術這方面適用于GPS衛星定位技術。

2 GPS市場應用情況

全球定位系統GPS是目前世界上應用范圍最廣、最實用的測距導航定位系統。隨著電子技術的發展，GPS被引入了汽車導航系統。國內外主要將GPS應用于以下幾個方面：1）車輛組合導航；2）地圖匹配組合導航系統；3）捷聯慣性導航系統組合導航；4）GPS-MIMS組合導航；5）GPS-CLONASS組合導航系統；6）GPS與其他傳感器的結合。

在中國，GPS 車輛定位導航起步和發展都比較晚，其應用主要是集中在車輛的監控調度系統方面。且系統的實現通常采用 Windows 98 運行平臺和 Map-Engine 開發平臺，因此成本高，使用和攜帶都不夠方便。國內也有部分廠商和研究單位推出了一些車載導航定位系統，但是要么技術簡單，定位精度不夠，要么成本昂貴，不能為普通用戶所承受，所以不能在實際車載系統中得到廣泛的應用。要將這種系統實用化，則必須在提高精度的同時大幅度降低成本[2]。

就目前的應用來看，GPS的主要應用對象是汽車等較大型的機動車，而在自行車和電動車一類的非電動車上的應用不多。

3 系統需求分析和總體設計

本系統應當有以下具體的要求：

（1）有效性。系統可以有效地接收GPS模塊發回的電動車地理位置數據。

（2）實時性。接收位置信息要及時。

（3）穩定性。系統在有很多輛電動車的時候不至于崩潰。

（4）低成本。為了確保市場競爭力，要在保證功能完善的前提下盡可能減少成本。

（5）便于攜帶。系統終端設備要求盡可能的輕便。

本系統總體設計：

系統的硬件終端可以接收GPS導航定位下的地理位置信息，由GPS模塊來控制傳輸電動車的位置信息，并通過數據庫將傳回的信息保存在其中。與此同時，由軟件對傳回的數據進行解析并在地圖上顯示[3]。系統功能如圖1所示。

4 系統的硬件組成

基于GPS的電動車被盜追蹤系統主要是利用GPS定位技術，針對移動的電動車進行高精度定位與跟蹤，從而找到丟失的車輛。系統主要包括移動目標通信終端、GSM 網絡、百度地圖等。通過GPS衛星導航定位模塊獲得經緯度坐標值和時間等信息，借助網絡將被監控目標的位置信息匹配到百度地圖，具有監控定位等功能。在該追蹤系統中，需要GPS模塊接收衛星所獲取的實時位置信息，通過微處理器和軟件程序對接收的定位信息進行解析。系統的構成如圖2所示。

5 系統的軟件組成

5.1 系統軟件設計框圖

本系統的軟件要求開始啟動GPS模塊，并將數據發送記錄，最后顯示在梯圖上。系統總體框架如圖3所示。

5.2 系統工作流程

將基于GPS的電動車被盜追蹤系統的硬件部分固定在測試電動車上，充分保證系統終端與電動車之間相對靜止，防止因客觀抖動因素導致測量數據不準確。測試的時候，在PC端打開并運行軟件，可以實時地監測到電動車的運行軌跡。軟件處理位置信息的流程如圖4所示。

5.3 系統軟件界面

如圖5所示，本系統軟件界面簡潔明了，包括實時位置顯示功能和查詢歷史軌跡功能。

5.4 完整系統實驗

該系統的總體測試是建立在各個模塊調試成功的基礎上的，隨機選取幾個采集點進行數據采集。系統的測試是在溫度為5℃—15℃、相對濕度為30%～60%的環境下進行的，測試地點是在南通大學校園，采集數據的地點是分別是南通大學西門、南通大學18號教學樓。[4]圖6是在南通大學西門進行測試的情況，左圖為地理位置的經緯度，右圖為經緯度在地圖上的顯示。

以下系列圖展示了電動車在地圖上實時運動的位置變化（圖7）。

6 結束語

本文提出的基于GPS的電動車被盜追蹤系統在實際測試中雖然遇到了不少的問題，但是經過小組成員的共同努力，基本達到了預期的結果，能夠完整的實現對電動車實時位置的追蹤和對歷史軌跡的查詢功能。該系統結構簡潔，硬件成本低，可用于少數量的電動車被盜追蹤，但是在抗干擾這方面仍需繼續改進。

【參考文獻】

[1]李立志，周明建，于忠臣.基于GPRS&GPS的防盜追蹤系統的設計[J].北京：北京工業大學，2011：1.

[2]景雨，杜振軍.基于 GPRS 短信息的 GPS 汽車定位與防盜系統的研究[J].遼寧：大連海事大學，2007：1-2.

[3]張黎.基于GPS&GPRS個人追蹤系統的設計與實現[J].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2008：1-2.

[4]張超.基于GPS/BDS的移動目標定位追蹤系統的研究與設計[J].蘇州：蘇州大學檢測技術與自動化裝置，2015：20-22.

[責任編輯：楊玉潔]