基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)

方盛江丁育偉賀無(wú)名余強(qiáng)國(guó)

1.湖州師范學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程系;2.湖州泰侖電力自動(dòng)化

基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)

方盛江1丁育偉1賀無(wú)名1余強(qiáng)國(guó)2

1.湖州師范學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程系;2.湖州泰侖電力自動(dòng)化

給出了基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)以高性能ARM9為控制核心,結(jié)合了GPS的定位功能和GSM/GPRS無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車防盜,當(dāng)汽車受到侵害時(shí),車主能夠及時(shí)獲得車內(nèi)圖像信息和車的位置信息。

GSM /GPRS；車載防盜系統(tǒng)；嵌入式；A R M9

該項(xiàng)目獲得浙江省新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目（2008R40G2200015）支持

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸進(jìn)入家庭，但汽車的盜竊日益猖獗，為了有效地防止汽車被盜，基于GPS定位技術(shù)的車載定位系統(tǒng)被運(yùn)用于車輛監(jiān)控中去。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游,具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn), 利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能,性能穩(wěn)定,為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的 通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。因此利用短信來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警是一個(gè)非?？尚械姆桨?。

本設(shè)計(jì)基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng),以高性能ARM9為控制核心,結(jié)合了GPS的定位功能和GPRS 無(wú)線通信技術(shù),并采用了在實(shí)現(xiàn)已有防盜器現(xiàn)有各種功能的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了遠(yuǎn)程控制功能和圖像捕捉功能,使車主隨時(shí)隨地獲取當(dāng)前的汽車行駛狀態(tài),一旦汽車被盜,車主能夠及時(shí)知曉,并獲得車內(nèi)圖像信息，結(jié)合GSM /GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，提高了汽車防盜系統(tǒng)的安全性。

1 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)把ARM9嵌入式微處理器、GSM技術(shù)和GPS技術(shù)有機(jī)結(jié)合一起，制作成為一個(gè)同時(shí)具有防盜和定位的系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作原理如下:汽車停車后，車主啟動(dòng)防盜模式離開(kāi)汽車, 系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，信號(hào)采集系統(tǒng)中的傳感器檢測(cè)模塊處于工作狀態(tài)，當(dāng)傳感器檢測(cè)模塊檢測(cè)到的有人非法入侵車內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)打開(kāi)針孔攝像頭捕捉圖像，通過(guò)系統(tǒng)分析,生成報(bào)警信息，并通過(guò)嵌入式控器控制GSM 模塊撥打用戶手機(jī)，并發(fā)送報(bào)警短信和車內(nèi)圖像彩信，并發(fā)送GPS坐標(biāo)到用戶手機(jī)，車主可以隨時(shí)隨地用手機(jī)對(duì)汽車的進(jìn)行監(jiān)控和監(jiān)聽(tīng)及了解到車所在的地理位置，可通過(guò)發(fā)短信實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)出控制指令,其家里人也可以通過(guò)手機(jī)對(duì)GSM進(jìn)行發(fā)短信的形式了解其親人的具體位置及情況。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)總體框圖如圖1所示, 它由ARM9 S3C2440嵌入式微處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊、GSM模塊、GPS模塊、汽車傳感器模塊、汽車傳感器模塊組成。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2.1 微處理器模塊

本設(shè)計(jì)中采用基于ARM9 S3C2440的嵌入式微處理控制器技術(shù)，S3C2440是三星公司一款性價(jià)比比較高的32位R I S C嵌入式微處理器，它采用了ARM920T核、5級(jí)流水線，內(nèi)部帶有全性能的MMU(能支持WinCE、嵌入式Linux等多種嵌入式05)，運(yùn)行速度高達(dá)203MHz，支持USB11的USB接口，S3C2440 本身總共有3 個(gè)串口UART0、1、2，而且擁有豐富的其他接口以備方便擴(kuò)展功能。為了能夠方便處理圖像，系統(tǒng)內(nèi)存使用了兩片外接的32M bytes 總共64M bytes 的SDRAM 芯片(型號(hào)為:HY57V561620FTP)，還使用了Nand Flash，型號(hào)為K9F1208，大小為64Mbyte,用來(lái)存放啟動(dòng)代碼(Bootloader)、Linux內(nèi)核映像、文件系統(tǒng)，另外還有應(yīng)用程序。利用這款芯片組成的嵌入式系統(tǒng)外接電路簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉，非常符合本設(shè)計(jì)的要求。

2.2 傳感器檢測(cè)電路

用此部分電路采集與檢測(cè)外界對(duì)車輛的作用,系統(tǒng)采用了3 種傳感器檢測(cè)電路對(duì)車輛狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè):加速傳感器采Freescale半導(dǎo)體公司的MMA6260Q芯片的XY軸加速度傳感器和 MMA1260D芯片的Z軸加速度傳感器。加速度傳感器信號(hào)通過(guò)AIN1-AIN6 與ARM9 S3C2440的嵌入式微處理器連接。對(duì)汽車震動(dòng)、震動(dòng)、傾斜、提升、移動(dòng)和玻璃破碎時(shí)根據(jù)設(shè)定的條件做出報(bào)警反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警功能；人體紅外傳感器實(shí)現(xiàn)人進(jìn)入車內(nèi)的檢測(cè)，人體紅外傳感器由熱釋電紅外傳感器和專用處理芯片BISS001 組成，通過(guò)檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電信號(hào)。 采用干簧管和電磁鐵構(gòu)成斷線式報(bào)警檢測(cè)電路，用于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、監(jiān)控車門(mén)、后備箱門(mén)和油箱蓋等的開(kāi)啟狀態(tài)[1][2]。

2.3 GPS模塊

GPS模塊主要完成汽車GPS數(shù)據(jù)的接收，系統(tǒng)選用DP310GPS模塊，采用SiRF第二代高效能芯片（具有12條通道，最多時(shí)可收到12顆GPS衛(wèi)星信號(hào)）進(jìn)行比較解算，可選用速度、位置、海拔等相關(guān)數(shù)據(jù)，價(jià)格低廉，精度較高。該GPS模塊通過(guò)串口UART1與ARM9相連接

2.4 GSM/GPRS 通信模塊

GSM/GPRS模塊采用WAVECOM Q2406B。它具有支持GPRS class 10的硬件能力，內(nèi)置完善的TCP/IP協(xié)議棧。其在應(yīng)用系統(tǒng)中很容易集成?？蓚鬏斦Z(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào),通過(guò)接口連接器和天線連接器分別連接SIM 卡讀卡器和天線,其數(shù)據(jù)接口通過(guò)A T 指令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),而且能保證很高的連通率。它通過(guò)串行接口與S3C2440的串口UART0相連,采用異步串行通信。報(bào)警信息通過(guò)WAVECOM Q2406B模塊向用戶發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警短消息，車主接收到報(bào)警短消息后,可以根據(jù)報(bào)警的種類通過(guò)WAVECOM Q2406B向系統(tǒng)發(fā)送短消息,系統(tǒng)根據(jù)短消息進(jìn)行相應(yīng)的操作。

2.5 執(zhí)行模塊

車主可以方便地通過(guò)手機(jī)短信發(fā)送指令, WAVECOM Q2406B模塊把指令短信送往嵌入式CPU進(jìn)行“警報(bào)解除”、“汽車鎖死”等操作。

2.6 攝像模塊

在車載防盜系統(tǒng)中，攝像頭采用以ov511為主控芯片的攝像頭(網(wǎng)眼2000)。由于Linux內(nèi)核包含了對(duì)ov511驅(qū)動(dòng)的支持，所以不用再自己開(kāi)發(fā)攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序，只需在定制內(nèi)核的時(shí)候，選中相關(guān)的功能，當(dāng)Linux正常啟動(dòng)后，如果插上攝像頭，如果驅(qū)動(dòng)成功加載，將為攝像頭創(chuàng)建設(shè)備文件/dev/v4l/device0，上層應(yīng)用程序即可通過(guò)此設(shè)備文件訪問(wèn)攝像頭，完成圖像的拍攝[3]。

3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)可以分為四個(gè)獨(dú)立的任務(wù)，采用多線程的方式實(shí)現(xiàn)。四個(gè)獨(dú)立的線程為（1）主線程:完成系統(tǒng)初始化，并監(jiān)控按鍵設(shè)備文件、串口0設(shè)備文件和傳感器設(shè)備文件，當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，通知子線程工作。（2）GPS數(shù)據(jù)采集線程:實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)GPS模組獲得汽車GPS的定位信息；（3）G P R S通信線程:訪問(wèn)GPRS模組，實(shí)現(xiàn)向指定手機(jī)發(fā)送含有GPS和圖像信息的短消息；（4）圖像采集線程:訪問(wèn)攝像頭，實(shí)現(xiàn)捕捉圖像，將圖像按照WAP協(xié)議封裝成MMS數(shù)據(jù)報(bào)形式,MMS數(shù)據(jù)報(bào)封裝格式符合MMS CLIENT端協(xié)議[4]。主程序運(yùn)行流程如圖3所示。

系統(tǒng)通過(guò)AT指令訪問(wèn)GSM/GPRS模組來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息收發(fā)。MMS彩信只要實(shí)現(xiàn)發(fā)送就可以了，首先由ARM9將MMS數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)往GSM/GPRS模組， GPRS模組將MMS數(shù)據(jù)報(bào)封裝成UDP /TCP 格式, 通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到彩信服務(wù)器。MMS的收發(fā)方式采用現(xiàn)在通用的WAP方式。

圖2 GPS模塊接口

圖3 程序流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)以ARM9的嵌入式微處理控制器技術(shù)為核心，充分利用了GPRS 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)擴(kuò)展GPS模塊、GSM模塊和攝像模塊等，實(shí)現(xiàn)了基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)防盜性能嚴(yán)密可靠、功能強(qiáng)大，為移動(dòng)車輛實(shí)施動(dòng)態(tài)控制提供了有力幫助，能夠達(dá)到遠(yuǎn)程防盜報(bào)警的要求,其實(shí)用效果好,有很好的發(fā)展前景。

[1] 孫智濤,王振臣,焦敏.基于ARM的汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子器件[J].2009, 32（1）:122-124

[2] 范海健.基于GPS/GSM/GPRS車在定位監(jiān)控終端的研究與設(shè)計(jì)[M].上海交大碩士論文.2008-05.

[3] 李昌達(dá).基于GPS/GPRS車載圖像監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M]，電子科技大學(xué)碩士論文.2008: 53-58

[4] 陳榮保,曹軍,李志勇.基于GSM /GPRS的嵌入式汽車防盜系統(tǒng).自動(dòng)化儀表[J].2008.29(9): 28-30

The auto-guard system based on GPS /GSM is proposed.The automobile is guarded against theft by using ARM9 embedded system with GPS Technology and GSM / GPRS wireless communication network module.When the car is violated, the owner can receive vehicle interior image and location information immediately.

GSM /GPRS；The auto-guard system；embedded system；ARM9

TP2730

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10.3969/j.issn.1001-8972.2010.10.054