基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

摘要:对现有汽车防盗系统的不足进行研究与分析,本文给出了一种基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统设计方案。该方案的实现思路是主控制器通过车联网实时获取汽车状态,并对其进行监测,当盗窃行为发生时,通过GSM网络将汽车状态信息和当前的位置信息实时传送至车主的手机中,同时车主可通过远程命令切断燃油供给,从而实现汽车防盗的功能。

0 引言

现有的汽车防盗系统主要有主动式和被动式两种,主动式以GPS(Global Position System)防盗系统为代表,该防盗系统虽然能实时监测和跟踪车辆状态,但车主往往需要每年向服务商支付费用,被动式防盗系统以PATS(Passive Anti Theft System)为代表,该防盗系统能有效的防止汽车在非法情况下起动发动机,但该系统一旦被破解或者车辆被强行移动时,车主就无能为力了。因此,设计一种价格低廉、实时性高的双向汽车防盗系统就显得尤其重要了。

1 防盗系统结构设计

基于GSM(Global System for MobileCommunications)模块的汽车防盗系统结构如图1所示,该系统由主控制器、加速度模块、GPS模块、车载网络接口、GSM模块、电源模块组成。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

防盗系统通过CAN(Controller Area Network)接口与汽车车载CAN网络连接,与其它车载网络的通信通过网关实现,通过对汽车防盗状态和门开关进行实时监测,综合防盗系统中的加速度模块对车身状态监测,当有盗贼通过非法途径试图移动车辆时,主控制器模块读取GPS模块从而获取车辆的当前位置,再通过GSM模块向车主的手机发送信息,同时车主可通过手机向防盗系统发出命令切断汽车燃油的供给,以达到防盗的目的。

2 防盗系统硬件设计

实现上述结构的防盗系统,主要设计主控制器、GSM模块、CAN接口、GPS模块、加速度模块等。

2.1 主控制器

主控制器是整个防盗系统的核心,本文选用性能稳定、功能强大的STM32F103系列单片机为主控制器,主控制器及外围电路如图2所示。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

该主控制器及外围电路主要主时钟、复位、JTAG(Joint Test Action Group)下载等电路组成,该主控制器自带RTC(Real Time Clock)功能,该电路时钟信号依靠外接的32.7 68K晶振,当系统断电后由备用电池供电。

2. 2 GSM模块

GSM模块电路如图3所示,该电路选用西门子的双频工业级GSM模块TC35i,该电路是在主控制器的控制下向车主手机发送消息,同时接收车主的相关控制命令。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

2.3 GSP模块

GPS模块电路如图4所示,该电路以U—Blox公司的GPS芯片NEO-6M为核心,在主控制器的控制下实现GPS的定位功能,GPS芯片与主控制器之间通过串行总线通信,电路中的EE PROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)芯片AT24C32用来保存GPS的相关设置参数。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

2.4 CAN接口

CAN接口电路如图5所示,STM32F103系列单片机自带CAN网络接口,因此,只需要在主控制器与汽车CAN网络之间加一个总线驱动器,本文选用具有差动发送和差动接收功能的TJA1050。该电路将主控制器与车载网络连接,主控制器可以通过车载网络获取汽车门开关、锁车信息等汽车状态,也可以在紧急情况下向车身控制模块发出命令,切断燃油泵的供电。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

2.5 加速度模块

加速度模块电路如图6所示,ADXL345是美国亚诺德半导体公司(Analog Devices)生产的一款数字式三轴加速度计,具有小巧轻薄、超低功耗、可变量程、高分辨率等特点,其输出采用I2C和SPI总线。该电路用以检测车身姿态及运动状态,车主通过遥控器锁车后,主控制读取汽车当前的车身姿态信息作为初始值,当车身发生振动、倾侧、移动时,其三轴的输出值与该初始值进行比较,当两者的差值超过设定值时,即判定为非法情况。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

2.6 电源模块

电路电路如图7所示,由汽车蓄电池提供12V电源电压,通过三端稳压器转换成所需的各种电压。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

3 防盗系统软件设计

主控制器的控制过程如图8所示,软件设计的整体思路是,上电后主控制器对自身参数及各模块进行初始化配置,通过CAN接口读取汽车自身防盗系统状态,当汽车处于锁车状态时,读取并记忆车身姿态信息,对车门开关及车身姿态进行监测,当出现异常时启动GSM模块向车主手机发送汽车状态及GPS位置信息,告知车主及时采取措施。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

本文研究的汽车防盗系统除了上述模块和电路外,还应包括一个手机的上位机软件,该上位机软件负责接收防盗系统主控制器通过GSM网络发送的汽车状态信息和GPS定位信息,限于篇幅本文将不作介绍。

4 测试结果

该汽车防盗系统在现场在车内将车门打开模拟盗窃环境,在上位机中能成功获取GSP定位信息,预先设置的手机通过接收汽车状态信息,其GPS定位信息和短信如图9和图10所示。

基于车联网和GSM网络的汽车防盗系统的研究与设计

通过测试,该防盗系统能够有效的实现汽车状态和车身姿态监测,在有盗窃情况发生时能成功的向车主手机发送汽车状态和GPS定位信息。

5 结语

本文提出的一种基于GSM模块的汽车防盗系统,使车主能够实时的了解汽车状态及位置,保证汽车安全万无一失,车主只需要购买一张手机卡,成本非常低廉,具有很高的市场应用及推广价值。

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发布日期:2019年03月10日  所属分类:汽车电子