電動汽車安全防盜追蹤系統設計

黃伊婷 蔡士東 劉蓉蓉 趙雪 王丹丹 劉思一 李涵彧 張明杰

摘要：本文設計了一款電動汽車安全防盜追蹤系統。該系統通過物聯網技術，把移動端和設備端通過網絡聯系在一起，可以在手機上查看到電動汽車設備的位置信息，并且完成對電動汽車的位置追蹤以及控制電源開關等功能，從根本上解決電動汽車的安全防盜問題[1]。其中，電動汽車電源由LED燈模擬，移動端負責對微處理器設備端的經緯度進行信息接收、定位和追蹤以及對總電源的控制，并完成在公網下的移動端對局域網下的微處理器設備端的內網穿透技術研發[2]。

關鍵詞： 電動汽車; 物聯網技術; 微處理器; 內網穿透

【Abstract】 In this paper， a security tracking system for electric vehicle is designed. By connecting mobile end and ?devices end via the Internet of Things， the system could realize the location information of the EV device on the phone， and track the EV's location and power switch and fundamentally solve the security and theft-proof problem of electric vehicle[1]. The power supply of electric vehicle is simulated by LED lamp， which can receive， locate and track the longitude and latitude information from the mobile end to the microprocessor device end， and control the total power supply from the microprocessor device end to end. Therefore， the system completes the intranet penetration technology of the mobile terminal under the public network to the microprocessor device side under the local area network[2].

【Key words】 ?electric vehicles; Internet of Things technology; microprocessor; intranet penetration

0 引 言

到目前為止，物聯網技術已得到了迅猛發展和廣泛應用。與互聯網、廣播電視網和傳統電信網等載體不同，物聯網是將每一個物理對象視作個體，將每個個體聯系在一起，實現一個互聯互通的網絡[3]。具體來說，本次研究關注的是電動汽車的有關課題。研究指出，電動汽車的研發與出現，進一步推動了物聯網技術下的智能汽車行業，而在未來將會實現無人駕駛、智能交通，甚至是智能城市等目標[4]。當前階段，關于電動汽車的安全防盜研究即已成為時下熱議的焦點，在生活質量提高的同時，則亟待盡快提出解決方案來保障個人財產安全。

本文擬設計一款電動汽車安全防盜追蹤系統，系統中應用物聯網技術，將移動端和電動汽車聯系在一起，結合軟件編程以及最新計算機技術等，通過在手機App上來對電動汽車進行操作，實現電動汽車安全防盜追蹤功能。

1 總體設計方案

本文系統設計分為2個部分，系統的整體框圖如圖1所示。對此可做解析闡述如下。

（1）硬件部分：實現對經緯度信息的收集以及對GPIO引腳的控制，在建立的局域網服務器中反饋經緯度信息并可控制其GPIO引腳。

（2）軟件部分：實現對局域網下硬件部分服務器的訪問，得到經緯度信息，在UI界面中顯示設備的位置信息并進行追蹤操作;實現在公網下的移動端訪問局域網下的服務器。

2 硬件技術設計

硬件部分主要應用計算機技術，使用基于Linux操作系統的樹莓派，以及GPS模塊共同完成電動汽車安全防盜追蹤系統的硬件設計。對于微處理器設備的經緯度信息解析功能，研究采用了與GPS模塊的串口通信。對于系統電源的控制功能，研究使用樹莓派中GPIO的一個引腳，并在樹莓派中建立局域網情況下，選用不同接口來訪問基于Python語言Bottle微型Web服務器[5]。GPS模塊和樹莓派的引腳，同時結合在樹莓派中編寫的服務器程序，共同完成電動汽車安全防盜追蹤系統的全部功能。硬件部分設計如圖2所示。樹莓派與GPS模塊通過串口連接，在一個引腳處連接一個LED燈，在樹莓派中來編寫服務器程序以及執行命令。

3 軟件技術設計

軟件部分主要著重于Android程序的編寫，即在本款App中采取Android Studio軟件工具進行編寫和調試。軟件部分中需完成的功能有：收集設備經緯度信息，在地圖API中確定與追蹤設備位置，以及通過控制設備的GPIO引腳來控制高低電平。軟件部分的主要設計思路是：在硬件部分中通過訪問已定制嵌入的服務器程序，執行和GPS模塊以及GPIO引腳有關的操作，運用不同的接口來處理硬件部分中關于經緯度信息的收集與反饋以及對Led燈的控制，而在收集到設備提供的經緯度信息后，即可進入到地圖UI界面中，實現對微處理器設備的位置定位和追蹤功能。

在移動端中對微處理器設備進行位置定位與追蹤功能，主要使用了高德地圖API，可以完成本系統需要的地圖定位和追蹤功能。對微處理器設備的定位功能，主要方式是在已經加載的地圖UI中添加一個標記點，標記點處即是微處理器設備的最新位置。微處理器設備的追蹤功能，主要仿照地圖的地點導航功能，確定設備位置信息后才會對設備地點進行導航，由此實現了電動汽車的追蹤功能。而對微處理器設備的模擬電源控制功能，則通過采用訪問服務器程序中的相關接口，在軟件訪問結束后，再反饋一個操作成功的信息就可以了。軟件工作流程如圖3所示。至此，研發得到的系統實物圖如圖4所示。

4 結束語

在本文中，主要提出了電動汽車安全防盜追蹤系統的設計。本系統的連接部分采取了內網穿透技術，即在樹莓派中安裝Cpolar的內網穿透軟件。預期達到的目的是，能在任意位置進行硬件控制，實現對電動汽車的遠程防盜追蹤。此方法打破了局域網的地理局域性，把系統適用的范圍擴大至無限遠，可以更好驗證電動汽車安全防盜追蹤系統的實用性，有效實現了對電動汽車的位置定位和追蹤功能以及對電動汽車電源的控制功能。但在安全防盜方面也仍有待改進，開發人員可在后期設計中添加其他功能，從而研發出一個多功能、多保障、靈活的高科技智能安全防盜追蹤系統。本系統的設計，對于電動汽車具有安全保障作用，切實降低了電動汽車可能遭到破壞和盜竊的風險。

參考文獻

[1] 孫鳳蘭. 多智能體網絡的一致性研究[D]. 武漢：華中科技大學，2012.

[2]余智豪，馬莉，胡春萍. 物聯網安全技術[M]. 北京：清華大學出版社，2016.

[3]寧煥生，徐群玉. 全球物聯網發展及中國物聯網建設若干思考[J]. 電子學報，2010，38（11）：2590.

[4]劉位申.張蓮芳. 人工智能及其應用[M]. 北京：科學技術文獻出版社，1991.

[5]張偉，王宜懷. 基于Raspberry Pi3的智能家居系統設計[J]. 單片機與嵌入式系統應用，2018，18（2）：43.