方盛江丁育偉賀無名余強國

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

基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)

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

給出了基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)的設(shè)計方法。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無線通信技術(shù)實現(xiàn)汽車防盜,當(dāng)汽車受到侵害時,車主能夠及時獲得車內(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

該項目獲得浙江省新苗人才計劃項目（2008R40G2200015）支持

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸進入家庭，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)被運用于車輛監(jiān)控中去。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游,具有網(wǎng)絡(luò)能力強的特點, 利用GSM短信息系統(tǒng)進行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能,性能穩(wěn)定,為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的 通信提供了一個強大的支持平臺。因此利用短信來實現(xiàn)報警是一個非?？尚械姆桨浮?/p>

本設(shè)計基于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 無線通信技術(shù),并采用了在實現(xiàn)已有防盜器現(xiàn)有各種功能的基礎(chǔ)上,開發(fā)了遠程控制功能和圖像捕捉功能,使車主隨時隨地獲取當(dāng)前的汽車行駛狀態(tài),一旦汽車被盜,車主能夠及時知曉,并獲得車內(nèi)圖像信息，結(jié)合GSM /GPRS無線傳輸技術(shù)對汽車實現(xiàn)遠距離控制，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)有機結(jié)合一起，制作成為一個同時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，車主啟動防盜模式離開汽車, 系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)，信號采集系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊處于工作狀態(tài)，當(dāng)傳感器檢測模塊檢測到的有人非法入侵車內(nèi)時，系統(tǒng)打開針孔攝像頭捕捉圖像，通過系統(tǒng)分析,生成報警信息，并通過嵌入式控器控制GSM 模塊撥打用戶手機，并發(fā)送報警短信和車內(nèi)圖像彩信，并發(fā)送GPS坐標到用戶手機，車主可以隨時隨地用手機對汽車的進行監(jiān)控和監(jiān)聽及了解到車所在的地理位置，可通過發(fā)短信實現(xiàn)汽車發(fā)出控制指令,其家里人也可以通過手機對GSM進行發(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

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)，運行速度高達203MHz，支持USB11的USB接口，S3C2440 本身總共有3 個串口UART0、1、2，而且擁有豐富的其他接口以備方便擴展功能。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(型號為:HY57V561620FTP)，還使用了Nand Flash，型號為K9F1208，大小為64Mbyte,用來存放啟動代碼(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)外接電路簡單、功能強大、價格低廉，非常符合本設(shè)計的要求。

2.2 傳感器檢測電路

用此部分電路采集與檢測外界對車輛的作用,系統(tǒng)采用了3 種傳感器檢測電路對車輛狀況進行監(jiān)測: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。加速度傳感器信號通過AIN1-AIN6 與ARM9 S3C2440的嵌入式微處理器連接。對汽車震動、震動、傾斜、提升、移動和玻璃破碎時根據(jù)設(shè)定的條件做出報警反應(yīng)，從而實現(xiàn)防盜報警功能；人體紅外傳感器實現(xiàn)人進入車內(nèi)的檢測，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，通過檢測人體發(fā)射的紅外線產(chǎn)生開關(guān)電信號。 采用干簧管和電磁鐵構(gòu)成斷線式報警檢測電路，用于發(fā)動機蓋、監(jiān)控車門、后備箱門和油箱蓋等的開啟狀態(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，最多時可收到12顆GPS衛(wèi)星信號）進行比較解算，可選用速度、位置、海拔等相關(guān)數(shù)據(jù)，價格低廉，精度較高。該GPS模塊通過串口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音和數(shù)據(jù)信號,通過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。它通過串行接口與S3C2440的串口UART0相連,采用異步串行通信。報警信息通過WAVECOM Q2406B模塊向用戶發(fā)送相應(yīng)的報警短消息，車主接收到報警短消息后,可以根據(jù)報警的種類通過WAVECOM Q2406B向系統(tǒng)發(fā)送短消息,系統(tǒng)根據(jù)短消息進行相應(yīng)的操作。

2.5 執(zhí)行模塊

車主可以方便地通過手機短信發(fā)送指令, WAVECOM Q2406B模塊把指令短信送往嵌入式CPU進行“警報解除”、“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ov511驅(qū)動的支持，所以不用再自己開發(fā)攝像頭的驅(qū)動程序，只需在定制內(nèi)核的時候，選中相關(guān)的功能，當(dāng)Linux正常啟動后，如果插上攝像頭，如果驅(qū)動成功加載，將為攝像頭創(chuàng)建設(shè)備文件/dev/v4l/device0，上層應(yīng)用程序即可通過此設(shè)備文件訪問攝像頭，完成圖像的拍攝[3]。

3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)可以分為四個獨立的任務(wù)，采用多線程的方式實現(xiàn)。四個獨立的線程為（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，通知子線程工作。（2）GPS數(shù)據(jù)采集線程:實現(xiàn)訪問GPS模組獲得汽車GPS的定位信息；（3）G P R S通信線程:訪問GPRS模組，實現(xiàn)向指定手機發(fā)送含有GPS和圖像信息的短消息；（4）圖像采集線程:訪問攝像頭，實現(xiàn)捕捉圖像，將圖像按照WAP協(xié)議封裝成MMS數(shù)據(jù)報形式,MMS數(shù)據(jù)報封裝格式符合MMS CLIENT端協(xié)議[4]。主程序運行流程如圖3所示。

系統(tǒng)通過AT指令訪問GSM/GPRS模組來實現(xiàn)短消息收發(fā)。MMS彩信只要實現(xiàn)發(fā)送就可以了，首先由ARM9將MMS數(shù)據(jù)通過串口發(fā)往GSM/GPRS模組， GPRS模組將MMS數(shù)據(jù)報封裝成UDP /TCP 格式, 通過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

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，通過擴展GPS模塊、GSM模塊和攝像模塊等，實現(xiàn)了基于GPS/GSM的車載防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)防盜性能嚴密可靠、功能強大，為移動車輛實施動態(tài)控制提供了有力幫助，能夠達到遠程防盜報警的要求,其實用效果好,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.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[M].上海交大碩士論文.2008-05.

[3] 李昌達.基于GPS/GPRS車載圖像監(jiān)控終端的設(shè)計與實現(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