基于车联网的汽车智能防盗系统设计赵亭（上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２）摘要：针对目前汽车防盗系统所存在的不足与缺陷，设计了一款基于车联网的智能防盗系统，该系统可以实现智能防盗预警及失盗追踪。利用多传感器融合技术智能识别是否强行进入车辆来启动防盗系统；借助手机平台及互联网技术实现拍照、ＧＰＳ跟踪、数据自动传输至网络、手机远程遥控和紧急按键启动防盗系统等功能。利用ＰＲＯＴＵＥＳ软件建立系统原理图并进行仿真，取得较好效果；搭建硬件实验平台，验证了系统的稳定性和可靠性。实验结果表明，该系统报警精准度为９２％，定位精度可达５ｍ，具有较高社会应用价值。关键词：单片机；车联网；手机平台；ＧＰＳ电子地图；ＧＳＭ中图分类号：ＴＰ２７７文献标识码：Ａ文章编号：０２５８—７９９８（２０１５）０３—００６１—０４ＤＯｌ：１０．１６１５７，ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８—７９９８．２０１５．０３．０１５Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｍａｒｔｖｅｈｉｃｌｅａｎｔｉ—ｔｈｅｆｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄＺｈａｏＴｉｎｇｏｎＶｅｈｉｃｌｅｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ（ＳｃｈｏｏＩｏｆＥｌｅｃｔｌｊｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｊＶｅｒｓｉｔｙ，Ｓｌｌａｎ９１１ａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）ａ１１ｌｊ一１１１ｅｎｕｓｅｓＡｂＳｔｒａＣｔ：ｂａｓｅｄｖｅｈｉｃｌｅｓｏｒＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓａｎｄｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｔｈａｔｃａｎｅｘｉｓｔｅｄｉｎｖｅｈｉｃｌｅａｎｔｉ—ｔｈｅｆｔｓｙｓｔｅｎｌ，ａｎｊ¨ｔｅ儿ｉｇｅｎｔａｎｄ“１ｅｎｔｌ诅ｃｋｊｎｇ．１、ｈｅｓｙｓｌ：ｅｌｌｌｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ１’ｅａｌｉｚｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｔｉ—ｔ１１ｅｆｔｗａｒｎ；ｎｇｖｅｈｉｃｋｔｏｄ乩ａｔｏｓｔａｌｌｓｙｓｔｅｎｌｓｎ１Ｌｌｌｌｉ—ｓ（÷ｎ—ｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｖ幻ｉｄｅｎｃｉｆｙｗｈｅｔｈｅｒｆｏｒｃｍｌｙｅｎｔｅ上．ｅｄｔｈｅｔ１１ｅａｎｔｉ—ｔｈｅｆｔｓｙｓＥｅｍ．Ｗ甜ｌｍｅⅢｏＪ）订￡ｐｌａｔ扎ｒｍａｎ（｛１ｎ・ｒｅｌｌｌｏｔｅ（‘ｏ『１ｌｊ．ｏｌａ１１ｌｌｅｍｅｌｇｅｎｃｙｔｅｍｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔｒｅａｌｉｚｅｓｃａｍｅｌ．ａ，ＧＰＳｓｔａｒｔ【ｅｒｔｒａｃｋｉｎｇ，ｔ１．ａｎｓｍｉｔｔｉｎｇｉｓｔｏｔ１１ｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｍ０１）ｊｌｅｄｉａｇｒａｍｕｓｉｌｌｇ１）ｕｕｏｌｌ“）ｔｈｅａｎｔｉ—ｔｈｅｆｔｓｙｓｔｅｍａａｎｄｏｔｈｅｒｆｈｎｃｔｉｏｎｓ．ＩｔｐｌａｔｆｏｒｍｔｏｃｒｅａｔｅａｓｙｓｔｅｍＰＲＯＴＵＥＳａｎｄｓｙｓｔｅｎ】．Ｔ１１ｅａｓｉｎｌｕｌａｔｉｎｇ，、ｖｈｉｅｌｌａｃｌｌｉｅＶｅｓｅｘｉ）ｅｌｊｍｅｎｔａ】ｌ’ｅｓｕｌｆｓｓｈｏｗｂｅｔ一ｔ１１ａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｈａｒｄｗａｒｅｔｅｓｔｉｓｖｅ“ｆｖｆｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｉｓｕＰｔｏａｎｄ５１．ｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔ１１ｅｍｅｔｅｌＴｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｌａｒｎｌａｃｃｕｒａｃｙｏｆ山ｅ￥ｙｓｔｅｍ９０％，ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙｈｉｇｈｓｏｅｉ矗ｌＶａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＣＭ；ｖｅｈｉｃｌｅｎｅｔｗｏＩｋｉｎｇ；ｍｏｂｉｌｅｐｌａｔｆｏ啪；ＧＰＳｅ】ｅｃ【ｍ１１ｊｃｍａｐ；ＧＳＭ０引言目前的汽车防盗系统主要分为四种类型：机械式防盗装置、电子防盗报警装置、芯片式防盗装置、网络式防盗系统，目前比较流行的是网络式汽车防盗系统。ＧＰＳ防盗系统具有车辆寻迹、定位、截停和车况报告的功能。通过卫星对车辆全天候监测实现盗后精确定位、快速寻回车辆。ＧＰＳ防盗系统技术先进，防盗效果好，但是价格昂贵，需要支付高昂的服务费用而无法普及…；ＧＳＭ网络防盗系统利用全球无线通信网络，可很好地预防车辆被盗，而且成本很低【＇－３１。在警情发生的几秒钟内通过发短信或拨通车主手机进行报告，同时切断汽车点火启动电路，使汽车无法启动，通过网络实现不限时间、不限距离的远程防盗，使人车“形影不离”，实现真正意义上的防盗功能。车联网的兴起，为网络式防盗系统提供了有力的技术支持。本文借鉴电子式和网络式防盗的优点．设计了一款基于车联网的汽车智能防盗系统，并完成了系统仿真，搭建了硬件实验平台，经过仿真和实验，验证了该系统的稳定性、远程防盗及失盗追踪性能。１系统设计１．１系统总体方案设计车联网包括车内网、车车网和车，本系统基于车联网设计，主要包括控制模块、传感器检测模块、ｉ０Ｓ平台模块、断电控制模块、报警及通信模块，如图ｌ所示。本系统采用５１单片机做为控制器，高效、稳定、性价比高。模块化设计利于系统测试及维护，稳定性好；利用现有通信网络平台，信号稳定，大大节约成本。６】《电子技术应用》２０１５年第４１卷第３期万方数据自动向机关报警及发出求救信号。１．３传感器检测信息融合设计网络运营商网络运营商网络运营商多传感器信息融合是一门新兴技术，可有效地降低不确定性，提高决策的精确性，大大降低误报率，本系统号贪Ｇｓ姗ａ信模块好会采用光敏电阻、红外人体感应、直线位移、振动和压力传感器，利用这些传感器提供的局部信息存在冗余和互ｉ０Ｓ平台模块一智一人体感应模块驾驶座位压力传感器ＡＴ８９Ｃ５１电源管理模块西匦补，将其加以综合，形成与系统环境一致完整描述，可降低其不确定性，提高了决策、规划和反应的快速性，提高了防盗报警器的精确性，如图２所示。报警模块（１）光敏电阻能够检测到车主是否有指示信号发送，来确定是否开启防盗装置。（２）直线位移传感器能够检测到锁扣动作判断智能直线位移传感器控制模块断电控制电路振动传朦器光敏电阻控制模块Ｉ羽１防盗系统框Ｉ蜀钥匙是否在有效范围内，确定车辆是安全状态下打开后关闭防盗装置，以防止误报。本设计采用ｓｏｗａｙ磁致伸缩位移传感器，其使用寿命长，环境适应性强，不需要定期维护，绝对量输出，重启无须重归调零位。具有高精度、高稳定性、高可靠性、高重复性。（３）振动传感器可以检测到是否车辆有大幅度振动，例如由强行撬开车门、砸碎车窗玻璃而引起的车身剧烈震动，来确定是否是有人想要非法强行进入或移动车辆。（４）红外人体感应电路和驾驶座压力传感器电路综合检测判断是否有人在非法上车，增强了系统的可靠性。人体感应传感器采用ＤＹＰ—ＭＥ００３，其可靠性强，灵敏度高，超低电压工作模式，其特点有：全自动感应、光敏控制、温度补偿等。１．４系统可实现功能：当人下车后，车内系统处于睡眠状态降低耗电量；当车主的智能钥匙进入有效范围，汽车自动解锁，直线位移传感器检测到车门车锁的动作，并将信号传给单片机，１ｍｉｎ后若驾驶座压力传感器压力值达到设定范围，经过单片机将两种传感器信息融合处理后，控制防盗模块关闭防盗系统；若未检测到车锁动作，则通过振动传感器以及红外人体感应传感器来判断是否有人强行侵入，如果有人强行侵入，则唤醒防盗系统，开启断点控制以及手机模块启动防盗追踪，并通过ＧＳＭ将设定信息发送到车主设定手机；车主可随时通过手机远程开启车内的防盗系统、查询车辆状况，可解决钥匙丢失带来的隐患。１．２系统控制模块设计本系统主板由ＡＴ８９Ｃ５１控制芯片和扩展电路组成，它是下位机车载系统的控制核心；扩展电路根据下位机控制设计要求，尽量保证控制系统的简单和可靠。该系统分为４个模块：Ｉ／Ｏ模块、Ａ／Ｄ模块、通信模块及单片机最小系统，如图２所示。光敏电阻能够检测到车主是否有指示信号发送，来确定是否开启防盗装置；断电装置可以切断蓄电池电路，来阻止盗贼启动车辆。ｒｅｄｃ引脚用来控制红外线装置开启关闭，ｓｃ引脚用于控制Ｄ触发器的重置，ＧＰＳＣ引脚用于控制ＧＰＳ、拍照装置以及断电装置在手机信号单独触发下的开启关闭。紧急报警按键实现车主发生突发事件（如遭遇抢劫或交通事故）时ＧＳＭ通信模块设计系统采用ＳＩＥＭＥＮＳ公司的新一代无线通信模块ＴＣ３５ｉ，配合相应的外围电路可实现ＳＭＳ消息服务功能。ＴＣ３５ｉ共有４０个引脚，通过ｚｌＦ连接器分别与电源、启动和关闭、ＳＩＭ卡、数据通信、状态指示等电路连接。ＴＣ３５ＧＳＭ模块提供的命令接口符合ＧＳＭ０７．０５和ＧＳＭ０７．０７规范。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口向数据终端设备发送指示信息，数据终端设备可以使用ＧＳＭＡＴ指令通过串口向ＧＳＭ模块发送各种命令。通过ＡＴ指令可以控制ＳＭＳ消息的接收与发送［３］。系统处于设防状态，警情发生时，人体感应模块、振动传感器模块采集车信息，通过ＧＳＭ通信模块发送到车主手机，控制器启动声光报警模块进行报警；车主也可通过ＧＳＭ短信息随时查询汽车安全状态，当ＧＳＭ模块收到车主信息时，发送一个巡检信号给单片机，单片机经过处理发出控制信号唤醒防盗系统，拍摄５张照片和ＧＰＳ电子截图传到云端账号，车主根据云端照片信息可以快速确定车辆状态，若是被盗可立即报警。１．５远程防盗追踪模块设计远程防盗追踪模块主要由三部分组成：断电控制模块、充放电模块以及ｉＯＳ平台模块。手机控制电路可以根据信号拨打车主电话报警，自动开启照相装置对犯罪图２单片机控制系统框图６２嫌疑人连续拍照，并自动上传至网络账号。随即自动开欢迎网上投稿ｗｗｗ．ＣｈｉｎａＡＥＴ．ｃｏｍ《电子技术应用》２０１５年第４１卷第３期万方数据启ＧＰＳ软件追踪车辆位置，并将信息借由图片发送到网络上供车主查看，根据照片信息可快速定位被盗车辆的位置及状态，及时报警，可快速追回车辆并快速锁定盗车疑犯。本系统采用的是ＰｈｏｔｏＳｔｒｅａｍ（照片流）的功能通过这一服务，所有ｉＰｈｏｎｅ拍摄的照片会自动推送至服务器，然后服务器会将这些内容再推送到使用个人ＩＤ登录过的每个苹果设备上或者装有ｍａｃｏｓｘ的苹果电脑或者砌ｎｄｏｗｓ系统的电脑。在拍摄犯罪嫌疑人的照片以及ＧＰＳ跟踪信息截图后，图片都会由ｉＣｌｏｕｄ发至每个ａｐ—ｐｌｅｉｄ账号设备，机主可以通过在ｍａｃ电脑上登录印ｐｌｅｉｄ或者持有相同ａｐｐｌｅｉｄ的ｉＰｈｏｎｅ或者ｉＰａｄ来查看照片，可快速锁定车贼追回车辆。１．６ｉＯＳ模块控制设计ｉＯＳ模块控制设计框图如图２所示。通过光敏电阻开关控制ＴＰ５０４６模块的开启关闭，实现给ｉ０Ｓ模块供电以及控制ａｃｔｉｖａｔｏｒ软件的动作的功能，再通过ａｃｔｉｖａｔｏｒ软件控制ＧＰＳ以及照相机的开启并将数据通过ｉＣｌｏｕｄ传输到ｉ０Ｓ设备中。当车主发现车钥匙丢失时可以通过手机遥控ｉＯＳ模块，ｉＯＳ模块收到指示后会通过来电闪电路发出光亮，被光敏电阻感知后开启前置照相机对犯罪嫌疑人拍照，之后开启ＧＰＳ。１．７断电控制电路设计根据点火原理设计的断电控制电路，将断电装置继电器放置于蓄电池与点火线圈之间，由单片机控制继电器动作，防盗装置开启时继电器断开，点火电路断路不能点火；防盗装置关闭时继电器闭合，点火电路断路可正常点火。此电路的设计可以增强车辆的安全性，车辆非法进入时，自动切断启动电路阻止被盗。２系统软件设计防盗系统的软件设计主要分为两部分，即信号检测处理及防盗装置控制。信号检测处理部分为直线位移传感器和振动传感器信号Ａ／Ｄ转换以及信号接收处理，红外发射信号以及红外接收信号的处理。防盗装置控制图３软件流程图为控制断电装置以及ＧＰＳ、拍照功能的开启及数据传输。的是红外发光管、红外接收管、红外重启开关、振动传感２．１软件设计及流程图器以及光电传感器。此截图为有盗贼非法进入车辆，防首先确保装置未启动，取消置ｌ端的作用确定Ｄ触盗系统工作图，从图可以看出，此时红外人体感应工作，发器ＳＤ／ＲＤ无效，检测压力传感器信号，低电平表示压ＧＰＳ启动运行，ＬＥＤ灯Ｄｌ代表ＧＳＭ向车主发送车辆被力传感器动作，汽车正常解锁应关闭防盗装置，此时还盗信息，此时红外感应器工作，ｂａｔｔｅｒｙ启动摄像机拍照需判断是否有来电，低电平表示有来电，要开启ＧＰＳ以并开启ＧＰＳ，声光报警启动，ＧＰＳ卫星电子地图截图以及拍摄功能。如果压力传感器没有动作，表示车没有解照片流方式自动上传云端服务账号；ＬＥＤ灯Ｄ２代表车锁，此时还需判断是否有来电，０表示有来电，开启ＧＰＳ主向ＧＳＭ模块发送车辆查询信息。以及拍摄功能，检测振动传感器输入信号，低电平表示２．３系统测试及分析振动传感器动作，启动红外装置，如果有高低电平跳变根据仿真实验结果，通过制作实物，进行了多次实表示有人侵入，开启防盗装置，系统流程图如图３所示。验，实验结果表明该系统报警精准度为９２％，定位精度２．２系统仿真及分析可达５ｍ，证实了该系统比较稳定。车辆被盗后，传感器利用单片机开发软件Ｋｅｉｌ编写程序并调试成功，在信息引发单片机启动ＧＰＳ电子地图，每隔几分钟连续截仿真软件Ｐｒｏｔｅｕｓ中进行仿真，取得了较好效果，系统的图上传到云端账号，车主可以通过手机、电脑、平板等终整体仿真如图４所示，ｒｅｄｃ、ｃｈｌ、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４分别模拟端登录查看车辆位置信息，及时报警追回车辆。云端存《电子技术应用》２０１５年第４１卷第３期６３万方数据破坏以及防盗系统被部分拆卸的情况下，将相关信息发送到车主预先设｜一Ｔｗ＞Ｉ‘１ｗ１１定的手机等通信设备，拍摄盗车贼的【／｝￡矧‘１，鼎◆翱÷日３卜＾ＲＬ３Ｊ一一＿｜一—【．ｆ／照片并传送至网络，打开ＧＰＳ电子地图追踪车辆位置，实现了远程监控和车辆失盗精确追踪，可实时了解汽车状况和及时精准追踪。通过仿真和实验，验证了该系统的稳定性和高效性，具有较高社会价值。参考文献［１】吴美媛．汽车电子防盗系统【Ｄ】．上海：上汽通用五菱公司，２０１４．繁馔Ｉ翌◆糊ｈ缈！骥繇鹭善零鞭ｏ’ｉ嚣茹茄，｜蠹黪鬻黪攀溅Ｕ２Ａ董ｒｉ酾譬ｉ抽蒸誊黪囊赫ｉｊｍ一、。◆氛避酬宇篓』豢—篡产。等Ｊｏ毒。蒯甲翼墅．黜Ｉ．，Ｈ可墨器辫鲻缆鞭餐耋鬟｝＝虢鞴嚣学益嚣≯“。矗－＋，点”Ｌ卫蹶镱≮≯舞羡ｆ””舄ｏ—ｊ，ｎ嚣【２】欧阳夏涛．汽车防盗系统【Ｄ】．南阳：河南工业职业技术学院，２０１１．【３】陈荣保，曹军，李志勇．基于ＳＭＳ远程控制的汽车防盗系统【Ｊ】．中国仪器仪表，２００８（５）：７０—７２．［４】吉利汽车研究院．电子控制系统［Ｚ１．２００９．。！竺矿“４牟；］７器．哇光嘶磊■’铆［５］何光禹，孙成．基于Ｇ】ＰＳ和ＧＳＭ网络的新型汽车防盗系统［Ｃ】．第六届全国高等物理实验教学研讨会论文集，２０ｌＯ：２９７—３０３．冈４系统整体仿真Ｉ刳储容量大，而且不收费，只要注册一个账号即可，免去了昂贵的ＧＰＳ服务费。（收稿日期：２０１４—１０一１４）作者简介：赵亭（１９８０一），硕士研究生，助理研究员，实验师，主要研究方向：智能控制与应用。３结论设计了基于车联网的智能防盗系统，采用多传感器融合，大大提高了决策的正确性，该系统能在汽车被盗、ｏ’ｏ＇ｏ’ｏ，ｏ’ｏ’ｏ’ｏ，ｅ＇ｏ’ｏ，ｏ？ｏ’ｏ’ｏ’０７’，ｏ，ｏ’ｏ’ｏ’ｏ’ｏ’ｏ’０７０７０’ｏ’ｏ’ｏ：一＞≯＞，ｏ，ｏ＇ｏ’ｏ’ｏ’ｏ’ｏ＇妇＞，Ｃ》＞，一＞≯＞≯＞≯＞，＞７（上接第６０页）检测方法相比于传统的ＳＭＳ算法能够快速有效地检测出孤岛，产生的谐波污染、对电能质量的影响以及检测盲区都较小，符合ＩＥＥＥｓｔｄ．２０００—９２９／ＵＬｌ７４ｌ的孤岛检测标准，有检测快速、谐波小、对电能质量影响小的优点。另外，对于多台逆变器同步运行下的孤岛检测方法以及检测盲区的定量分析将会做进一步的研究。参考文献【１】张有兵，穆淼婕，翁国庆．分布式发电系统的孤岛检测方法研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１ｌ，３９（１）：１３９—１４６．【２】杨滔，王鹿军，张冲，等．基于无功电流一频率正反馈的孤岛检测方法【Ｊ】．电力系统自动化，２０１２，３６（１４）：１９３一１９９．［３】蒋翠，祁新梅，郑寿森．带电压频率正反馈的主动移频式孤岛检测方法【Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１４，４２（８）：９５—１００．检测方法［Ｊ】．电力自动化设备，２０１３，３３（１２）：６６—７２．［６】刘芙蓉．并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究【Ｄ】．武汉：华中科技大学，２００８．【７】吴胜益，黄辉，黄玉水，等．基于ｄｑ变换的自适应主动频移式孤岛检测研究【Ｊ】．电力电子技术，２０１４，４８（１）：１８—２０．［８】肖龙，杨国华，鲍丽芳，等．基于改进滑模频率偏移法的光伏孤岛检测研究【Ｊ】．电测与仪表，２０１２，４９（５５８）：５２—５６．［９】郑昕昕，肖岚，田洋天，等．ＳＶＰＷＭ控制三相并网逆变器ＡＦＤ孤岛检测方法【Ｊ】．中国电机工程学报，２０１３，３３（１８）：１ｌ—１７．（收稿日期：２０１４—１０—１１）作者简介：李菲（１９８９一），女，硕士研究生，主要研究方向：光伏并网发电系统孤岛检测技术。［４】高金辉，程静，杨海波．光伏并网逆变器复合式孤岛检测舒欣梅（１９７３一），女，硕士，副教授，主要研究方向：电能质量的检测与应用智能控制。何建平（１９５７一），男，硕士，教授，主要研究方向：电机及控制方面。方法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１２，４０（１１）：１２２—１２６．［５】张凯航，袁越，傅质馨，等．基于正切滑模频移法的孤岛６４欢迎网上投稿ｗｗｗ．ＣｌＩｉｎａＡＥＴ．ｃｏｍ《电子技术应用》２０１５年第４１卷第３期万方数据
