車聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析范文

第頁(yè)車聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析范文

目前的汽車防盜系統(tǒng)主要分為四種類型：機(jī)械式防盜裝置、電子防盜報(bào)警裝置、芯片式防盜裝置、網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)，目前比較流行的是網(wǎng)絡(luò)式汽車防盜系統(tǒng)。GPS防盜系統(tǒng)具有車輛尋跡、定位、截停和車況報(bào)告的功能。通過衛(wèi)星對(duì)車輛全天候監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)盜后準(zhǔn)確定位、快速尋回車輛。GPS防盜系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，防盜效果好，但是價(jià)格昂貴，需要支付高昂的服務(wù)費(fèi)用而無法普及;GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)利用全球無線通信網(wǎng)絡(luò)，可很好地預(yù)防車輛被盜，而且成本很低。在警情發(fā)生的幾秒鐘內(nèi)通過發(fā)短信或撥通車主手機(jī)開展報(bào)告，同時(shí)切斷汽車點(diǎn)火啟動(dòng)電路，使汽車無法啟動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不限時(shí)間、不限距離的遠(yuǎn)程防盜，使人車“形影不離”，實(shí)現(xiàn)真正意義上的防盜功能。車聯(lián)網(wǎng)的興起，為網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)提供了有力的技術(shù)支持。本文借鑒電子式和網(wǎng)絡(luò)式防盜的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款基于車聯(lián)網(wǎng)的汽車智能防盜系統(tǒng)，并完成了系統(tǒng)仿真，搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，經(jīng)過仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性、遠(yuǎn)程防盜及失盜追蹤性能。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

車聯(lián)網(wǎng)包括車內(nèi)網(wǎng)、車車網(wǎng)和車外網(wǎng)，本系統(tǒng)基于車聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，主要包括中央控制模塊、傳感器檢測(cè)模塊、iOS平臺(tái)模塊、斷電控制模塊、報(bào)警及通信模塊。本系統(tǒng)采用51單片機(jī)做為控制器，高效、穩(wěn)定、性價(jià)比高。模塊化設(shè)計(jì)利于系統(tǒng)測(cè)試及維護(hù)，穩(wěn)定性好;利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，信號(hào)穩(wěn)定，大大節(jié)約成本。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能：當(dāng)人下車后，車內(nèi)系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)降低耗電量;當(dāng)車主的智能鑰匙進(jìn)入有效范圍，汽車自動(dòng)解鎖，直線位移傳感器檢測(cè)到車門車鎖的動(dòng)作，并將信號(hào)傳給單片機(jī)，1min后若駕駛座壓力傳感器壓力值到達(dá)設(shè)定范圍，經(jīng)過單片機(jī)將兩種傳感器信息融合處理后，控制防盜模塊關(guān)閉防盜系統(tǒng);若未檢測(cè)到車鎖動(dòng)作，則通過振動(dòng)傳感器以及紅外人體感應(yīng)傳感器來判斷是否有人強(qiáng)行侵入，如果有人強(qiáng)行侵入，則喚醒防盜系統(tǒng)，開啟斷點(diǎn)控制以及手機(jī)模塊啟動(dòng)防盜追蹤，并通過GSM將設(shè)定信息發(fā)送到車主設(shè)定手機(jī);車主可隨時(shí)通過手機(jī)遠(yuǎn)程開啟車內(nèi)的防盜系統(tǒng)、查詢車輛狀況，可解決鑰匙丟失帶來的隱患。

1.2系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主板由AT89C51控制芯片和擴(kuò)展電路組成，它是下位機(jī)車載系統(tǒng)的控制核心;擴(kuò)展電路根據(jù)下位機(jī)控制設(shè)計(jì)要求，盡量保證控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單和可靠。該系統(tǒng)分為4個(gè)模塊：I/O模塊、A/D模塊、通信模塊及單片機(jī)最小系統(tǒng)，如圖2所示。光敏電阻能夠檢測(cè)到車主是否有指示信號(hào)發(fā)送，來確定是否開啟防盜裝置;斷電裝置可以切斷蓄電池電路，來阻止盜賊啟動(dòng)車輛。redc引腳用來控制紅外線裝置開啟關(guān)閉，sc引腳用于控制D觸發(fā)器的重置，GPSC引腳用于控制GPS、拍照裝置以及斷電裝置在手機(jī)信號(hào)單獨(dú)觸發(fā)下的開啟關(guān)閉。緊急報(bào)警按鍵實(shí)現(xiàn)車主發(fā)生突發(fā)事件(如遭遇搶劫或交通事故)時(shí)自動(dòng)向公安機(jī)關(guān)報(bào)警及發(fā)出求救信號(hào)。

1.3傳感器檢測(cè)信息融合設(shè)計(jì)

多傳感器信息融合是一門新興技術(shù)，可有效地降低不確定性，提高決策的準(zhǔn)確性,大大降低誤報(bào)率，本系統(tǒng)采用光敏電阻、紅外人體感應(yīng)、直線位移、振動(dòng)和壓力傳感器，利用這些傳感器提供的局部信息存在冗余和互補(bǔ)，將其加以綜合，形成與系統(tǒng)環(huán)境一致完整描述，可降低其不確定性，提高了決策、規(guī)劃和反應(yīng)的快速性，提高了防盜報(bào)警器的.準(zhǔn)確性。

(1)光敏電阻能夠檢測(cè)到車主是否有指示信號(hào)發(fā)送，來確定是否開啟防盜裝置。

(2)直線位移傳感器能夠檢測(cè)到鎖扣動(dòng)作判斷智能鑰匙是否在有效范圍內(nèi)，確定車輛是安全狀態(tài)下打開后關(guān)閉防盜裝置，以防止誤報(bào)。本設(shè)計(jì)采用soway磁致伸縮位移傳感器，其使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，不需要定期維護(hù)，絕對(duì)量輸出，重啟無須重歸調(diào)零位。具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、高重復(fù)性。

(3)振動(dòng)傳感器可以檢測(cè)到是否車輛有大幅度振動(dòng)，例如由強(qiáng)行撬開車門、砸碎車窗玻璃而引起的車身劇烈震動(dòng)，來確定是否是有人想要非法強(qiáng)行進(jìn)入或移動(dòng)車輛。

(4)紅外人體感應(yīng)電路和駕駛座壓力傳感器電路綜合檢測(cè)判斷是否有人在非法上車，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。人體感應(yīng)傳感器采用DYP-ME003，其可靠性強(qiáng)，靈敏度高，超低電壓工作模式，其特點(diǎn)有：全自動(dòng)感應(yīng)、光敏控制、溫度補(bǔ)償?shù)取?/p>

1.4GSM通信模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用SIEMENS公司的新一代無線通信模塊TC35i，配合相應(yīng)的外圍電路可實(shí)現(xiàn)SMS消息服務(wù)功能。TC35i共有40個(gè)引腳,通過zlF連接器分別與電源、啟動(dòng)和關(guān)閉、SIM卡、數(shù)據(jù)通信、狀態(tài)指示等電路連接。TC35GSM模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時(shí),能夠通過串口向數(shù)據(jù)終端設(shè)備發(fā)送指示信息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以使用GSMAT指令通過串口向GSM模塊發(fā)送各種命令。通過AT指令可以控制SMS消息的接收與發(fā)送。系統(tǒng)處于設(shè)防狀態(tài)，警情發(fā)生時(shí)，人體感應(yīng)模塊、振動(dòng)傳感器模塊采集車信息，通過GSM通信模塊發(fā)送到車主手機(jī)，控制器啟動(dòng)聲光報(bào)警模塊開展報(bào)警;車主也可通過GSM短信息隨時(shí)查詢汽車安全狀態(tài)，當(dāng)GSM模塊收到車主信息時(shí)，發(fā)送一個(gè)巡檢信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理發(fā)出控制信號(hào)喚醒防盜系統(tǒng)，拍攝5張照片和GPS電子截圖傳到云端賬號(hào)，車主根據(jù)云端照片信息可以快速確定車輛狀態(tài)，若是被盜可立即報(bào)警。

1.5遠(yuǎn)程防盜追蹤模塊設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程防盜追蹤模塊主要由三部分組成：斷電控制模塊、充放電模塊以及iOS平臺(tái)模塊。手機(jī)控制電路可以根據(jù)信號(hào)撥打車主電話報(bào)警，自動(dòng)開啟照相裝置對(duì)犯罪嫌疑人連單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖續(xù)拍照，并自動(dòng)上傳至網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)。隨即自動(dòng)開啟GPS軟件追蹤車輛位置，并將信息借由圖片發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上供車主查看，根據(jù)照片信息可快速定位被盜車輛的位置及狀態(tài)，及時(shí)報(bào)警，可快速追回車輛并快速鎖定盜車疑犯。本系統(tǒng)采用的是PhotoStream(照片流)的功能通過這一服務(wù)，所有iPhone拍攝的照片會(huì)自動(dòng)推送至服務(wù)器，然后服務(wù)器會(huì)將這些內(nèi)容再推送到使用個(gè)人ID登錄過的每個(gè)蘋果設(shè)備上或者裝有macosx的蘋果電腦或者Windows系統(tǒng)的電腦。在拍攝犯罪嫌疑人的照片以及GPS跟蹤信息截圖后，圖片都會(huì)由iCloud發(fā)至每個(gè)appleid賬號(hào)設(shè)備，機(jī)主可以通過在mac電腦上登錄appleid或者持有相同appleid的iPhone或者iPad來查看照片，可快速鎖定車賊追回車輛。

1.6iOS模塊控制設(shè)計(jì)

iOS模塊控制設(shè)計(jì)框圖。通過光敏電阻開關(guān)控制TP5046模塊的開啟關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)給iOS模塊供電以及控制activator軟件的動(dòng)作的功能，再通過activator軟件控制GPS以及照相機(jī)的開啟并將數(shù)據(jù)通過iCloud傳輸?shù)絠OS設(shè)備中。當(dāng)車主發(fā)現(xiàn)車鑰匙丟失時(shí)可以通過手機(jī)遙控iOS模塊，iOS模塊收到指示后會(huì)通過來電閃電路發(fā)出光亮，被光敏電阻感知后開啟前置照相機(jī)對(duì)犯罪嫌疑人拍照，之后開啟GPS。

1.7斷電控制電路設(shè)計(jì)

根據(jù)點(diǎn)火原理設(shè)計(jì)的斷電控制電路，將斷電裝置繼電器放置于蓄電池與點(diǎn)火線圈之間，由單片機(jī)控制繼電器動(dòng)作，防盜裝置開啟時(shí)繼電器斷開，點(diǎn)火電路斷路不能點(diǎn)火;防盜裝置關(guān)閉時(shí)繼電器閉合，點(diǎn)火電路斷路可正常點(diǎn)火。此電路的設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)車輛的安全性，車輛非法進(jìn)入時(shí)，自動(dòng)切斷啟動(dòng)電路阻止被盜。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

防盜系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為兩部分，即信號(hào)檢測(cè)處理及防盜裝置控制。信號(hào)檢測(cè)處理部分為直線位移傳感器和振動(dòng)傳感器信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換以及信號(hào)接收處理，紅外發(fā)射信號(hào)以及紅外接收信號(hào)的處理。防盜裝置控制為控制斷電裝置以及GPS、拍照功能的開啟及數(shù)據(jù)傳輸。

2.1軟件設(shè)計(jì)及流程圖

首先確保裝置未啟動(dòng),取消置1端的作用確定D觸發(fā)器SD/RD無效，檢測(cè)壓力傳感器信號(hào)，低電平表示壓力傳感器動(dòng)作，汽車正常解鎖應(yīng)關(guān)閉防盜裝置，此時(shí)還需判斷是否有來電，低電平表示有來電，要開啟GPS以及拍攝功能。如果壓力傳感器沒有動(dòng)作，表示車沒有解鎖，此時(shí)還需判斷是否有來電，0表示有來電，開啟GPS以及拍攝功能，檢測(cè)振動(dòng)傳感器輸入信號(hào)，低電平表示振動(dòng)傳感器動(dòng)作，啟動(dòng)紅外裝置，如果有高低電平跳變表示有人侵入，開啟防盜裝置，。

2.2系統(tǒng)仿真及分析

利用單片機(jī)開發(fā)軟件Keil編寫程序并調(diào)試成功，在仿真軟件Proteus中開展仿真，取得了較好效果，系統(tǒng)的整體仿真如圖4所示，redc、ch1、ch2、ch3、ch4分別模擬的是紅外發(fā)光管、紅外接收管、紅外重啟開關(guān)、振動(dòng)傳感器以及光電傳感器。此截圖為有盜賊非法進(jìn)入車輛，防盜系統(tǒng)工作圖，此時(shí)紅外人體感應(yīng)工作，GPS啟動(dòng)運(yùn)行，LED燈D1代表GSM向車主發(fā)送車輛被盜信息，此時(shí)紅外感應(yīng)器工作，battery啟動(dòng)攝像機(jī)拍照并開啟GPS，聲光報(bào)警啟動(dòng)，GPS衛(wèi)星電子地圖截圖以照片流方式自動(dòng)上傳云端服務(wù)賬號(hào);LED燈D2代表車主向GSM模塊發(fā)送車輛查詢信息。

2.3系統(tǒng)測(cè)試及分析

根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過制作實(shí)物，開展了多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明該系統(tǒng)報(bào)警精準(zhǔn)度為92%，定位精度可達(dá)5m，證實(shí)了該系統(tǒng)比較穩(wěn)定。車輛被盜后，傳感器信息引發(fā)單片機(jī)啟動(dòng)GPS電子地圖，每隔幾分鐘連續(xù)截圖上傳到云端賬號(hào)，車主可以通過手機(jī)、電腦、平板等終端登錄查看車輛位置信息，及時(shí)報(bào)警追回車輛。云端存儲(chǔ)容量大，而且不收費(fèi)，只要注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)即可，免去了昂貴的GPS