DIY汽車(chē)防盜模塊，系統(tǒng)解決方案，軟硬件架構(gòu)

1. 引言

1.1. 背景

本文在傳統(tǒng)防盜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上采用了嵌入式系統(tǒng)理念，提出了一種新的全方位汽車(chē)安全解決方案，在PSoC3硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)出具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的智能車(chē)鎖，為汽車(chē)防盜系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展提供了良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。終端由于安裝方便、靈活性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)在汽車(chē)防盜等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2. 國(guó)內(nèi)外的研究狀況

系統(tǒng)主要由幾個(gè)模塊組成：指紋識(shí)別模塊、GPS模塊和GPRS模塊?，F(xiàn)逐一介紹下各個(gè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況。

(一)指紋識(shí)別

目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛、市場(chǎng)占有率最高的身份識(shí)別方法是傳統(tǒng)的指紋識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代的模式識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automated Fingerprint Identification System, AFIS)。在我國(guó)，上世紀(jì)八十年代末九十年代初，由清華大學(xué)和北京市公安局，北京大學(xué)和上海市公安局研究的單機(jī)版AFIS分別投入實(shí)用。

(二)GPS

全球定位系統(tǒng)(Global Position System)技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，使用也比較方便。由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。至今，通過(guò)專(zhuān)用的GPS模塊已經(jīng)可方便的獲得車(chē)載GPS智能終端所在的全球定位目標(biāo)，且定位精度高，近幾年隨著GSM/GPRS網(wǎng)在中國(guó)的普及，車(chē)載終端通過(guò)GSM/GPRS網(wǎng)與監(jiān)控中心通訊的方式已經(jīng)成為最受歡迎的方式。

(三)GPRS

通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(General Packet Radio Service)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是GSM移動(dòng)電話用戶(hù)可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它經(jīng)常被描述成“2.5G”，也就是說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)位于第二代(2G)和第三代(3G)移動(dòng)通訊技術(shù)之間。它通過(guò)利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過(guò)增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對(duì)現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來(lái)實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對(duì)來(lái)說(shuō)并不大，但得到的用戶(hù)數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。

2. 項(xiàng)目概述

2.1. 工作內(nèi)容

本項(xiàng)目旨在PSoC3平臺(tái)上，設(shè)計(jì)出智能車(chē)鎖終端。該終端利用GPRS，可通過(guò)短信發(fā)出控制信息，使汽車(chē)處于遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)可從GPS定位系統(tǒng)的接口獲取地理位置信息，將其傳至用戶(hù)手機(jī)上。因此，它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)防盜報(bào)警功能，而且能夠?qū)Ρ槐I汽車(chē)進(jìn)行跟蹤定位和遠(yuǎn)程控制。加之系統(tǒng)利用指紋識(shí)別技術(shù)和振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)鎖，多重保險(xiǎn)，集防盜和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能于一體。

圖1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

基于GPRS構(gòu)建的汽車(chē)防盜監(jiān)控系統(tǒng)的車(chē)載端系統(tǒng)，在車(chē)主和車(chē)載終端之間形成了交互平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

1、將指紋識(shí)別系統(tǒng)與車(chē)載終端相連，當(dāng)指紋確認(rèn)后，打開(kāi)車(chē)鎖(用繼電器模擬的車(chē)鎖);

2、用戶(hù)可通過(guò)GPRS控制車(chē)載終端開(kāi)啟、終止GPS工作.同時(shí)模塊可從GPS單元接收位置信息，通過(guò)GPRS轉(zhuǎn)發(fā)用戶(hù)手機(jī)上;

3、將車(chē)載終端與震動(dòng)傳感器相連，當(dāng)發(fā)生劇烈震動(dòng)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)車(chē)載終端通過(guò)GPRS向用戶(hù)報(bào)警;

4、車(chē)載終端也可通過(guò)GPRS單元將現(xiàn)場(chǎng)圖片上傳給用戶(hù)。

1.1. 項(xiàng)目技術(shù)路線和技術(shù)指標(biāo)

1.1.1 技術(shù)路線

指紋識(shí)別模塊的作用是打開(kāi)車(chē)鎖。它使用戶(hù)在忘記帶鑰匙的時(shí)候也可以安全的打開(kāi)車(chē)門(mén)。首先通過(guò)光學(xué)采集頭獲取車(chē)主指紋的圖像，和模塊內(nèi)的指紋模板進(jìn)行匹配，計(jì)算出它們的相似程度，當(dāng)相似度達(dá)到一定數(shù)值的時(shí)候，模塊返回指令控制鎖打開(kāi)。

為了完成數(shù)據(jù)的傳輸，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)向GPRS模塊發(fā)送AT指令，控制移動(dòng)終端的通信過(guò)程。同時(shí)移動(dòng)終端也可以借助GPRS提供的網(wǎng)關(guān)和路由接入Internet，并通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成與Internet上主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的任務(wù)。

安裝在車(chē)上的震動(dòng)感應(yīng)器采用壓電陶瓷片，當(dāng)敲打擠壓其表面時(shí)，能產(chǎn)生一個(gè)微小的電壓。為了提高其靈敏度，可在陶瓷片上焊一截彈簧，上有一個(gè)小錘，受到振動(dòng)時(shí)，小錘擺動(dòng)，引起陶瓷片表面振動(dòng)，產(chǎn)生微小的電壓輸出，經(jīng)放大進(jìn)入一個(gè)比較器，當(dāng)其值大于設(shè)定的門(mén)限電位時(shí)，啟動(dòng)GPS定位系統(tǒng)開(kāi)始工作，向主機(jī)傳送所在地的位置信息。此時(shí)，車(chē)主可以通過(guò)地點(diǎn)來(lái)判斷車(chē)子的狀況，可以根據(jù)具體情況判斷是否關(guān)閉GPS，并將執(zhí)行結(jié)果通過(guò)Command(“1”：不鳴笛;“2”：鳴笛)發(fā)送給車(chē)鎖，由車(chē)鎖中的蜂鳴器及聲音放大器執(zhí)行執(zhí)行報(bào)警或非報(bào)警指令。 1.1.2 技術(shù)指標(biāo)

1. 數(shù)據(jù)傳送速率9.6 ~19.2kbps;

2. 控制口：采用28PIN接口，有良好的可擴(kuò)展性;

3. GPS定位精度：25M (SA OFF RSM 95%);

4. GPS數(shù)據(jù)信息的記錄：循環(huán)保存GPS數(shù)據(jù);

5. 8Mbit數(shù)據(jù)緩沖區(qū);

6. GPRS發(fā)射功率：≤0.3W;

7. 工作電壓： 5V~12V;

8. 工作電流：≤140mA;

9. 工作條件：溫度 –20~60℃

1.2. 可行性分析

在國(guó)外，指紋識(shí)別車(chē)鎖日漸盛行，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)并未充分開(kāi)發(fā)。本項(xiàng)目在指紋識(shí)別方面的研究可以借鑒大量國(guó)外的資料。無(wú)線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)大量地運(yùn)用于各種場(chǎng)合，相應(yīng)產(chǎn)品也日臻成熟;現(xiàn)用的汽車(chē)防盜系統(tǒng)都采用了振動(dòng)傳感器的技術(shù)。本項(xiàng)目是將幾種較為成熟的技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的，因此具有較好的可行性。