基于車聯網和GSM網絡的汽車防盜系統的研究與設計

摘要：對現有汽車防盜系統的不足進行研究與分析，本文給出了一種基于車聯網和GSM網絡的汽車防盜系統設計方案。該方案的實現思路是主控制器通過車聯網實時獲取汽車狀態，并對其進行監測，當盜竊行為發生時，通過GSM網絡將汽車狀態信息和當前的位置信息實時傳送至車主的手機中，同時車主可通過遠程命令切斷燃油供給，從而實現汽車防盜的功能。

0 引言

現有的汽車防盜系統主要有主動式和被動式兩種，主動式以GPS(Global Position System)防盜系統為代表，該防盜系統雖然能實時監測和跟蹤車輛狀態，但車主往往需要每年向服務商支付費用，被動式防盜系統以PATS(Passive Anti Theft System)為代表，該防盜系統能有效的防止汽車在非法情況下起動發動機，但該系統一旦被破解或者車輛被強行移動時，車主就無能為力了。因此，設計一種價格低廉、實時性高的雙向汽車防盜系統就顯得尤其重要了。

1 防盜系統結構設計

基于GSM(Global System for MobileCommunications)模塊的汽車防盜系統結構如圖1所示，該系統由主控制器、加速度模塊、GPS模塊、車載網絡接口、GSM模塊、電源模塊組成。

防盜系統通過CAN(Controller Area Network)接口與汽車車載CAN網絡連接，與其它車載網絡的通信通過網關實現，通過對汽車防盜狀態和門開關進行實時監測，綜合防盜系統中的加速度模塊對車身狀態監測，當有盜賊通過非法途徑試圖移動車輛時，主控制器模塊讀取GPS模塊從而獲取車輛的當前位置，再通過GSM模塊向車主的手機發送信息，同時車主可通過手機向防盜系統發出命令切斷汽車燃油的供給，以達到防盜的目的。

2 防盜系統硬件設計

實現上述結構的防盜系統，主要設計主控制器、GSM模塊、CAN接口、GPS模塊、加速度模塊等。

2.1 主控制器

主控制器是整個防盜系統的核心，本文選用性能穩定、功能強大的STM32F103系列單片機為主控制器，主控制器及外圍電路如圖2所示。

該主控制器及外圍電路主要主時鐘、復位、JTAG(Joint Test Action Group)下載等電路組成，該主控制器自帶RTC(Real Time Clock)功能，該電路時鐘信號依靠外接的32.7 68K晶振，當系統斷電后由備用電池供電。

2. 2 GSM模塊

GSM模塊電路如圖3所示，該電路選用西門子的雙頻工業級GSM模塊TC35i，該電路是在主控制器的控制下向車主手機發送消息，同時接收車主的相關控制命令。

2.3 GSP模塊

GPS模塊電路如圖4所示，該電路以U—Blox公司的GPS芯片NEO-6M為核心，在主控制器的控制下實現GPS的定位功能，GPS芯片與主控制器之間通過串行總線通信，電路中的EE PROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)芯片AT24C32用來保存GPS的相關設置參數。

2.4 CAN接口

CAN接口電路如圖5所示，STM32F103系列單片機自帶CAN網絡接口，因此，只需要在主控制器與汽車CAN網絡之間加一個總線驅動器，本文選用具有差動發送和差動接收功能的TJA1050。該電路將主控制器與車載網絡連接，主控制器可以通過車載網絡獲取汽車門開關、鎖車信息等汽車狀態，也可以在緊急情況下向車身控制模塊發出命令，切斷燃油泵的供電。

2.5 加速度模塊

加速度模塊電路如圖6所示，ADXL345是美國亞諾德半導體公司(Analog Devices)生產的一款數字式三軸加速度計，具有小巧輕薄、超低功耗、可變量程、高分辨率等特點，其輸出采用I2C和SPI總線。該電路用以檢測車身姿態及運動狀態，車主通過遙控器鎖車后，主控制讀取汽車當前的車身姿態信息作為初始值，當車身發生振動、傾側、移動時，其三軸的輸出值與該初始值進行比較，當兩者的差值超過設定值時，即判定為非法情況。

2.6 電源模塊

電路電路如圖7所示，由汽車蓄電池提供12V電源電壓，通過三端穩壓器轉換成所需的各種電壓。

3 防盜系統軟件設計

主控制器的控制過程如圖8所示，軟件設計的整體思路是，上電后主控制器對自身參數及各模塊進行初始化配置，通過CAN接口讀取汽車自身防盜系統狀態，當汽車處于鎖車狀態時，讀取并記憶車身姿態信息，對車門開關及車身姿態進行監測，當出現異常時啟動GSM模塊向車主手機發送汽車狀態及GPS位置信息，告知車主及時采取措施。

本文研究的汽車防盜系統除了上述模塊和電路外，還應包括一個手機的上位機軟件，該上位機軟件負責接收防盜系統主控制器通過GSM網絡發送的汽車狀態信息和GPS定位信息，限于篇幅本文將不作介紹。

4 測試結果

該汽車防盜系統在現場在車內將車門打開模擬盜竊環境，在上位機中能成功獲取GSP定位信息，預先設置的手機通過接收汽車狀態信息，其GPS定位信息和短信如圖9和圖10所示。

通過測試，該防盜系統能夠有效的實現汽車狀態和車身姿態監測，在有盜竊情況發生時能成功的向車主手機發送汽車狀態和GPS定位信息。

5 結語

本文提出的一種基于GSM模塊的汽車防盜系統，使車主能夠實時的了解汽車狀態及位置，保證汽車安全萬無一失，車主只需要購買一張手機卡，成本非常低廉，具有很高的市場應用及推廣價值。