一種車載劫持報警系統的設計

0   引言

出租車、網約車等車輛服務作為大眾出行的方式之一，方便出行的同時也帶來了安全隱患。近年來網約車快速發展，但伴隨著乘車安全事件的頻繁發生，隨著用戶安防意識的提高，司機和乘客的人身安全問題目前已經成為社會關注的焦點^[1]。當乘車人員安全受到威脅時，司機或乘客可主動撥打報警電話或者求救電話進行報警，但是當受害人的行為受到限制不便撥打電話時，這種報警方式成功率較低，難以有效保障乘車安全。因此，有效的報警方法及裝置的設計成為新的研究熱點。

現有的啟用全球定位系統（GPS）進行定位和“一鍵報警”應用程序進行報警的出租車，因為各種原因使GPS系統形同虛設，危急情況下GPS報警系統的按鈕無法真正實現隱蔽報警，用戶安全依舊沒有保障^[2]。滴滴出行在司機和乘客的應用軟件（APP）客戶端分別設置“一鍵報警”模塊，但該方法需要司機或乘客在APP上點擊相應的報警功能才能呼叫運營方介入，報警方法仍然十分被動?；诂F有乘車安全報警方法所存在的缺陷以及局限。在本文中設計并研究了一種更加有效的車載劫持報警系統方案。

1   系統整體設計

本車載劫持報警系統設計的主要目的是當司機或乘客在乘車過程中遇到危險時，可以利用這個報警系統快速報警求救，盡快脫離危險并保障個人安全。該系統具有報警、錄音取證、液晶屏顯示、蜂鳴器求救、煙霧噴發功能，由核心模塊、電源模塊、傳感模塊、報警模塊、救助模塊、錄音取證模塊六個部分構成。該報警系統中，外力作用于傳感模塊后，經過其中的壓力傳感器發送1個信號給核心模塊，位于核心模塊中的單片機接收到來自傳感模塊的信號后，實時處理并激活報警系統，并向報警模塊、救助模塊和錄音取證模塊發送相應的控制信號，驅動相關執行裝置工作。系統總體方案原理如圖1所示。

圖1 系統總體框架

2   系統硬件設計

2.1 核心模塊

核心模塊主要執行系統控制功能，并且通過串口完成其與其他功能模塊的通信。本設計中采用SPCE061A單片機作為系統的控制芯片，它是一款由凌陽科技公司自行研發并推出的16位微處理器芯片，具有高集成度和優越的性能，如功率損耗低、處理速度快等優點，能非常容易且快速地處理復雜的數字信號。此外，SPCE061A具備音頻轉換通道以及自動增益控制電路（AGC），連接當大電路后即可完成語音播放，是一款經濟實用并且尤其適用于語音識別的單片機^[3]。

2.2 傳感模塊

傳感模塊主要由壓力傳感器和放大電路構成，用于壓力的檢測和接收信號的放大。其中，壓力傳感器是對重量敏感的一種元器件，采用電橋平衡原理。其中的彈性元件在壓力的作用下產生彈性形變從而形成電壓信號，傳感器將電壓信號輸送到放大電路中，進一步放大信號^[4]。LM386運算放大電路可在單電源和雙電源條件下工作，且具有較寬的電壓工作范圍，本系統設計中采用LM386放大電路。

當報警人按下報警系統的啟動按鈕時，通過該模塊中的壓力傳感器感受到壓力信號后轉化為電信號，并經過LM386放大電路后將電信號進行放大處理，然后驅動核心模塊，SPCE061A單片機發出指令激活報警模塊，使報警系統開始工作。

2.3 報警模塊

報警模塊按不同的功能分成110報警、液晶屏報警、蜂鳴器報警3個子系統，具體設計如下。

1）110報警

110報警功能的實現基于GSM模塊。采用Siemens公司推出的高性能GSM模塊TC35i實現短消息的發送。TC35i GSM模塊具有功耗低、可靠性高等優點，支持RS232串口，并且提供短信服務等功能，通過AT指令進行控制，數據接口可雙向傳輸指令和數據^[5]。系統中設計這部分模塊的作用主要體現在當壓力傳感器獲取到信息并輸送到核心模塊后，SPCE061A單片機控制TC35i GSM模塊發送求助短信給110進行報警。

此外，系統還采用GPS、北斗雙定位^[6]，給接警人員提供車輛所在位置的經緯度信息，方便出警人員快速定位、提高解救效率。

2）液晶屏與聲音報警

液晶屏報警功能的實現主要依賴于車載液晶顯示屏，當接收到來自核心模塊的信號后，驅動液晶屏使其對外顯示“SOS”等字樣的求救信號，引起周邊注意來幫助救援。聲音報警功能則通過蜂鳴器裝置來實現，蜂鳴器裝置收到相應指令后驅動程序并發聲，利用聲音引起周圍司機和行人的注意，從而起到震懾作用。

在這一報警模塊中，110報警和液晶屏報警均設計為一級報警系統，只要用戶啟動了車載報警系統，則實時開啟報警模塊中的這兩個子系統完成隱蔽式報警。若干分鐘后，若還未得到任何救援，則啟動第二級報警，即蜂鳴器報警，開啟蜂鳴器能快速引起附近人的注意，爭取救援。

2.4 救助模塊

救助模塊中主要設計了1個煙霧裝置，由光耦器件、繼電器、煙霧噴發器等部件構成。啟動報警后，核心模塊中的SPCE061A利用其IOA15引腳驅動光耦器件工作，繼電器線圈部分得電、觸點開關閉合，進而煙霧噴放裝置開啟[5]。設置這一模塊的目的是，迷惑劫匪誤以為車輛發生故障，也可以通過煙霧來干擾劫匪的行動，為受害人提供自救或者他救的機會。

2.5 錄音模塊

錄音模塊的功能是進行現場錄音，保留證據。該模塊的硬件電路主要由音頻輸入和音頻輸出兩部分組成[5]。

1）音頻輸入電路。由駐極體話筒和單片機的內置AGC電路所構成的錄音模塊。工作原理是：將模擬音頻信號通過駐極體話筒轉化為電信號，濾除直流成分后，利用單片機的內置放大器放大音頻信號，并驅動AGC電路隨時跟蹤并監視放大器輸出的信號電平，適時調整放大器增益以保證最佳電平進入A/D電路。

2）音頻輸出電路。由喇叭和LM386放大電路構成音頻播放模塊。這部分的工作原理是：將由錄音模塊所錄制并存儲在寄存器中的數字信號讀取出來，利用SPCE061A中內置的DAC將數字音頻信號還原成為模擬音頻信號，輸入功率放大電路之后，模擬音頻信號得到放大，從而驅使喇叭發聲。

3   系統軟件設計

車載劫持報警系統在用戶按下報警鍵后電源接通，系統自行啟動，即報警模塊、救助模塊和錄音模塊開始工作。系統啟動流程如圖2所示。

圖2 系統啟動流程

由圖2可見，報警系統是否開啟由傳感模塊中是否檢測到壓力信號所決定。當存在壓力作用時，經過壓力傳感器轉化為可用并且可輸出的電信號，并經由放大電路放大，激活核心模塊，報警系統正式啟動，再由核心模塊同時激活報警模塊、救助模塊以及錄音模塊。報警系統的工作流程如圖3所示。

圖3 系統工作流程

4   結語

本文設計了一種具備110報警、液晶屏報警、聲音報警、煙霧噴發以及錄音取證等求救方式的多功能車載劫持報警系統。文章首先介紹了系統的整體構架以及需要實現的功能，然后從硬件和軟件實現兩個方面進行詳細闡述。本文中所設計的車載劫持報警系統適用于出租車或網約車司機和乘客遭遇危險的情況，具備多種求救方式，因此能夠盡可能地在危險來臨時保障個人的乘車安全。

參考文獻：

[1] 趙偉.淺析網約車的安全保障措施[J].南方農機, 2020, 51(05): 122.

[2] 江德斌.網約車“一鍵報警”不能淪為擺設[N].湘潭日報, 2019-05-27:3.

[3] 張曉莉,郭婷.基于SPCE061A的智能語音識別系統設計[J].科學技術創新, 2020, (09): 91-92.

[4] 徐艷.一種智能門燈控制系統設計[J].電腦知識與技術, 2017, 13(06): 259-261.

[5] 劉曉明.一種車載劫持報警系統的研究[J].天津中德應用技術大學學報, 2017, (02): 74-77.

[6] 成于思.校車防滯留智能監測報警及救助系統[J].電腦編程技巧與維護, 2019, (01): 107-109+131.

（本文來源于《電子產品世界》雜志社2020年12月期）