張捷

摘要：針對(duì)現(xiàn)有汽車的安全性以及硬件浪費(fèi)的問(wèn)題，結(jié)合RFID射頻技術(shù)，提出一種RFID的汽車防盜與胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，利用MPXY8300兩種載波頻率的優(yōu)勢(shì)，將胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與汽車防盜系統(tǒng)結(jié)合，并通過(guò)基站模塊實(shí)現(xiàn)不同載波頻率的通信。結(jié)果表明，通過(guò)該系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)了汽車防盜和胎壓監(jiān)測(cè)兩方面的功能，也降低了成本，優(yōu)化了車輛網(wǎng)絡(luò)。

Abstract： Aiming at the safety and hardware waste of existing cars， combined with RFID radio frequency technology， an RFID car anti-theft and tire pressure monitoring system is proposed. In this system， using the advantages of the two carrier frequencies of MPXY8300， the tire pressure monitoring system is combined with the car anti-theft system， and the communication of different carrier frequencies is realized through the base station module. The results show that through this system， the two functions of car anti-theft and tire pressure monitoring are effectively realized， the cost is also reduced， and the vehicle network is optimized.

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別;胎壓監(jiān)測(cè);汽車防盜

Key words： radio frequency identification;tire pressure monitoring;car anti-theft

中圖分類號(hào)：U463.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）22-0195-02

0? 引言

伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車開(kāi)始成為千家萬(wàn)戶的必需品。但是由于車輛盜竊事件，如何加強(qiáng)車輛的防盜，成為當(dāng)前人們和汽車生產(chǎn)廠商思考的重點(diǎn)[1-3]。因此，開(kāi)發(fā)更具有安全性的汽車防盜與報(bào)警系統(tǒng)，是當(dāng)前確保車輛防盜的重要途徑和方式。同時(shí)，在現(xiàn)有的防盜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，存在射頻模塊利用率不高。與此同時(shí)，根據(jù)一份數(shù)據(jù)的不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年交通安全事故中，有30%的事故是由爆胎引起，且速度超過(guò)160km/h時(shí)，因爆胎導(dǎo)致的死亡率接近100%。由此可以看出，除對(duì)汽車進(jìn)行防盜以外，同時(shí)對(duì)汽車的胎壓進(jìn)行有效監(jiān)控，進(jìn)而避免出現(xiàn)這種類似的爆胎事故，是保障汽車安全的重要途徑。但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)汽車防盜系統(tǒng)和胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于兩個(gè)不同的系統(tǒng)，且使用不同的芯片。這樣造成硬件的浪費(fèi)，也容易造成系統(tǒng)間的干擾。因此，本研究在傳統(tǒng)的汽車防盜基礎(chǔ)上，將汽車胎壓監(jiān)測(cè)與防盜系統(tǒng)進(jìn)行整合，以此在保障汽車防盜和安全的前提下，也減少射頻模塊的硬件開(kāi)銷，提高系統(tǒng)的集成度。

1? RFID射頻技術(shù)簡(jiǎn)介

射頻識(shí)別（RFID，Radio Frequency Identification）技術(shù)主要是用交變磁場(chǎng)或者是電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信息通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。RFID系統(tǒng)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：一是標(biāo)簽。該部分主要由內(nèi)置天線構(gòu)成;二是讀寫器。主要用于對(duì)標(biāo)簽信息的讀取;三是應(yīng)用系統(tǒng)，主要是對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理等。RFID的基本原理是通過(guò)發(fā)射天線將一定頻率的信號(hào)發(fā)送，當(dāng)射頻標(biāo)簽在進(jìn)入到發(fā)射天線附近時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此時(shí)射頻標(biāo)簽被激活，并將自身編碼等信息通過(guò)發(fā)送天線發(fā)送出去。系統(tǒng)在接受到信息后，通過(guò)天線調(diào)節(jié)器將信息傳送給閱讀器，并通過(guò)閱讀器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼。最后，通過(guò)后臺(tái)主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，并判斷該卡是否合法，并針對(duì)判斷的結(jié)果，做出相應(yīng)的指令。

2? 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)包含基站、鑰匙和模塊和輪胎檢測(cè)三部分，具體框架見(jiàn)圖1所示。其中基站模塊主要負(fù)責(zé)RF信號(hào)的接收、發(fā)送，以及包含人機(jī)界面、總體控制部分以及傳送點(diǎn)火、門控命令網(wǎng)絡(luò);在四個(gè)輪胎中，分別安裝輪胎監(jiān)測(cè)模塊。通過(guò)該監(jiān)測(cè)模塊，可以實(shí)時(shí)采集輪胎的壓力等參數(shù)。在或者壓力等相關(guān)參數(shù)后，再通過(guò)基站的傳輸功能將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)。而基站作為傳輸模塊，其主要的作用是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。一方面，該模塊傳輸來(lái)自輪胎方面的數(shù)據(jù)信息，一旦壓力出現(xiàn)異常，則觸發(fā)報(bào)警裝置;另一方面是接收鑰匙模塊的開(kāi)/閉鎖信息，并驗(yàn)證鑰匙合法與否。

3? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 輪胎模塊電路

在輪胎模塊中，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)射電路。采用嵌入式傳感器MPXY8300進(jìn)行設(shè)計(jì)。該傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于低功耗，512字節(jié)和16KB閃存，同時(shí)還包含溫度傳感器、電容式壓力傳感器的接口。該傳感器的發(fā)射原理如圖2所示。

該傳感器支持兩種不同載波頻率，且可通過(guò)編程配置從而使寄存器為幅移鍵控（ASK）或頻移鍵控（FSK）調(diào)制方式。同時(shí)當(dāng)電池電力不足時(shí)，該傳感器還可以提高發(fā)射部分的電壓，進(jìn)而提高發(fā)射強(qiáng)度。

3.2 鑰匙模塊選擇

鑰匙模塊的實(shí)現(xiàn)采用PCF7961。該芯片為低功耗，器而具有8位MRKII架構(gòu)的精簡(jiǎn)指令集處理器。該處理器可完成射頻的發(fā)射和應(yīng)答器低頻通信的認(rèn)證，從而被廣泛用于機(jī)動(dòng)車輛遙控防盜的裝置中。另外，該芯片還采用了快速鑒別算法，通過(guò)隨機(jī)的數(shù)字、密鑰和口令，從而使得該模塊可在短時(shí)間內(nèi)鑒別。

3.3 基站模塊電路

在基站模塊電路的實(shí)現(xiàn)部分，主要包含低頻收發(fā)電路、射頻接收電路、MCU主控模塊等部分組成。其中射頻接收電路采用MC33596芯片，通過(guò)該芯片完成喜好度解調(diào)和解碼，然后將數(shù)據(jù)傳送給主控芯片MC9S08DZ60，進(jìn)而執(zhí)行數(shù)據(jù)指令。低頻收發(fā)器則采用PJF7992，該芯片提供了方便讀寫的應(yīng)答器，且通過(guò)該芯片自帶的LIN串行接口可實(shí)現(xiàn)PJF7992和應(yīng)答器兩者間的通信。

主控芯片則選擇上述的MC9S08DZ60，而之所以選擇該芯片，是因?yàn)樵撔酒瑑陕稬IN模塊，一路通過(guò)LIN總線實(shí)現(xiàn)低頻收發(fā)控制;另一路LIN則與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元連接，執(zhí)行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送命令。

4? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 發(fā)射模塊軟件的設(shè)計(jì)

在發(fā)射模塊中，當(dāng)汽車處在低速或者是靜止的時(shí)候，即使其中的胎壓發(fā)生變化，那么也不會(huì)對(duì)汽車的行駛產(chǎn)生威脅，因此在此時(shí)則停止數(shù)據(jù)采集。而當(dāng)汽車速度超過(guò)一定車速時(shí)，本文設(shè)定為25km/h為臨界值，那么此時(shí)上電，初始化配置，并啟動(dòng)加速度測(cè)量，以判斷汽車的狀態(tài)。如速度大于設(shè)定的臨界值，那么進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模式，包含胎壓、溫度等。然后經(jīng)過(guò)修改，再次回到加速度測(cè)量狀態(tài)。

4.2 鑰匙模塊流程

通過(guò)鑰匙模塊上的按鈕開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的發(fā)送，進(jìn)而用來(lái)打開(kāi)或者是關(guān)閉車門。而為了提高車門的安全性，在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，采用滾動(dòng)碼加密的方式。具體驗(yàn)證流程如圖3所示。

4.3 基站模塊流程

當(dāng)啟動(dòng)車輛時(shí)，基站主要負(fù)責(zé)遙控門鎖，并執(zhí)行相關(guān)指令。具體則是監(jiān)聽(tīng)鑰匙門控信息，而當(dāng)鑰匙插入點(diǎn)火鎖并旋轉(zhuǎn)到啟動(dòng)位置時(shí)，通過(guò)鑰匙中的應(yīng)答器與基站進(jìn)行匹配驗(yàn)證，如通過(guò)驗(yàn)證，則啟動(dòng)車輛啟動(dòng)裝置。而當(dāng)車輛在發(fā)動(dòng)后，此時(shí)的基站模塊則進(jìn)入輪胎胎壓等的監(jiān)測(cè)。

5? 結(jié)論

綜上看出，通過(guò)以上的設(shè)計(jì)，本文構(gòu)建了一個(gè)完整的胎壓與車輛防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)輪胎壓力的監(jiān)測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)車輛防盜報(bào)警，以此大大提高了車輛的安全性，也提高了系統(tǒng)的靈活性，使得該系統(tǒng)具備更為廣泛的擴(kuò)展性。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧汝奎，覃雪蓮，范毅，馬亞勤.基于震動(dòng)監(jiān)測(cè)的車輛防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（24）：164-165，168.

[2]楊倩倩.基于NB-IOT智能車輛防盜系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)[J].信息通信，2020（01）：138-139.

[3]蔡正保.基于指紋識(shí)別技術(shù)的車輛防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].新余學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，21（03）：95-98.

[4]陳啟新，羅衛(wèi)東，張立，何明山.基于手機(jī)—電子鑰匙指紋識(shí)別汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].貴州科學(xué)，2016，34（04）：91-96.

[5]韓力，季志博，王磊，王軍.基于4G網(wǎng)絡(luò)的車輛防盜視頻傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2016，29（04）：75-77.

[6]林可春.基于4G網(wǎng)絡(luò)與多源信息融合的車輛防盜系統(tǒng)研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，25（06）：89-90.

[7]滕峻林.汽車門禁與胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南工業(yè)大學(xué)，2011.

[8]張俊，章贊.基于LIN總線的IMMO軟件模塊化設(shè)計(jì)[J].天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，35（03）：53-57.

[9]滕峻林，龍永紅，賀理.基于RFID技術(shù)的智能汽車安全防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，24（06）：80-83.