汽車多重智能防盜系統(tǒng)設計①

黃冠明　王志強　溫志英

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網(wǎng)絡、GPS、RFID技術(shù)，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現(xiàn)，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統(tǒng)軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現(xiàn)有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位 射頻識別 防盜系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關(guān)注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術(shù)已得到廣泛應用，但傳統(tǒng)的防盜措施已不適應現(xiàn)代發(fā)展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術(shù)，是利用移動通訊技術(shù)構(gòu)建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監(jiān)控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術(shù)，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構(gòu)成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統(tǒng)具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，當檢測到外界干擾信號，防盜系統(tǒng)將被觸發(fā)。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網(wǎng)絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統(tǒng)還包含防拆裝置，與無線防盜系統(tǒng)互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統(tǒng)無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統(tǒng)被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統(tǒng)的定時回傳指令，將通知車主警情發(fā)生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網(wǎng)絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統(tǒng)由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網(wǎng)絡獲取車輛信息，并根據(jù)警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態(tài)。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數(shù)字MCU部分（PIC16F636內(nèi)核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發(fā)出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內(nèi)信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發(fā)射電路原理如圖1所示。低頻發(fā)射部分大電流驅(qū)動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據(jù)實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發(fā)射器將產(chǎn)生一個基于MCU的脈沖寬度調(diào)制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經(jīng)過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯(lián)諧振電路被調(diào)諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產(chǎn)生很強的磁場。設計時根據(jù)L1兩端的線圈電壓來調(diào)諧LC電路。

3 系統(tǒng)軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發(fā)或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態(tài)。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態(tài)。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態(tài)。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態(tài)。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監(jiān)控，并馬上通知車主。

4 結(jié)語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統(tǒng)中射頻識別技術(shù)的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統(tǒng)的前置終端設計[J].通訊技術(shù)，2008（4）.endprint

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網(wǎng)絡、GPS、RFID技術(shù)，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現(xiàn)，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統(tǒng)軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現(xiàn)有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位 射頻識別 防盜系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關(guān)注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術(shù)已得到廣泛應用，但傳統(tǒng)的防盜措施已不適應現(xiàn)代發(fā)展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術(shù)，是利用移動通訊技術(shù)構(gòu)建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監(jiān)控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術(shù)，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構(gòu)成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統(tǒng)具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，當檢測到外界干擾信號，防盜系統(tǒng)將被觸發(fā)。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網(wǎng)絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統(tǒng)還包含防拆裝置，與無線防盜系統(tǒng)互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統(tǒng)無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統(tǒng)被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統(tǒng)的定時回傳指令，將通知車主警情發(fā)生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網(wǎng)絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統(tǒng)由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網(wǎng)絡獲取車輛信息，并根據(jù)警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態(tài)。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數(shù)字MCU部分（PIC16F636內(nèi)核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發(fā)出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內(nèi)信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發(fā)射電路原理如圖1所示。低頻發(fā)射部分大電流驅(qū)動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據(jù)實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發(fā)射器將產(chǎn)生一個基于MCU的脈沖寬度調(diào)制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經(jīng)過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯(lián)諧振電路被調(diào)諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產(chǎn)生很強的磁場。設計時根據(jù)L1兩端的線圈電壓來調(diào)諧LC電路。

3 系統(tǒng)軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發(fā)或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態(tài)。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態(tài)。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態(tài)。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態(tài)。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監(jiān)控，并馬上通知車主。

4 結(jié)語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統(tǒng)中射頻識別技術(shù)的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統(tǒng)的前置終端設計[J].通訊技術(shù)，2008（4）.endprint

摘 要：汽車多重智能防盜終端設計方案綜合移動通信網(wǎng)絡、GPS、RFID技術(shù)，是汽車安全領域的全新應用。文章論述了終端軟硬件設計與實現(xiàn)，硬件設計論述了各個硬件模塊的設計思路、功能和電路原理。系統(tǒng)軟件也遵循模塊化設計方法，以對應硬件電路的各個模塊。該方案解決了現(xiàn)有汽車防盜功能單一、不可靠的缺點，已得到實際應用。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星定位 射頻識別 防盜系統(tǒng)

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年來，隨著我國人民生活水平的不斷提高和汽車工業(yè)的高速發(fā)展，汽車已迅速成為人們的工作、生活中不可缺少的代步工具，但車輛的頻繁被盜又成為當今普遍關(guān)注和急需解決的社會問題。雖然各種各樣的汽車防盜技術(shù)已得到廣泛應用，但傳統(tǒng)的防盜措施已不適應現(xiàn)代發(fā)展的要求，主要存在防盜手段單一且容易被破解的問題。本文研究的汽車防盜技術(shù)，是利用移動通訊技術(shù)構(gòu)建中心防盜，利用GPS定位和各種傳感器監(jiān)控設備實時獲取車輛信息，利用滾動碼加密的RFID無線射頻識別技術(shù)，給車輛進入和開啟加上身份驗證，這樣就能構(gòu)成多重智能防盜，讓盜賊無從下手。因此，該防盜系統(tǒng)具有較好的實用價值和廣闊的市場前景。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

汽車多重智能防盜終端的設計思路是：當啟動防盜報警模式之后，系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，當檢測到外界干擾信號，防盜系統(tǒng)將被觸發(fā)。首先進行身份識別，除非檢測到有效的智能鑰匙，否則將利用無線網(wǎng)絡通知后臺服務中心，由后臺通知用戶或者進行報警，告知車輛遭受外部侵入或盜竊，以便及時采取防范措施。同時，防盜系統(tǒng)還包含防拆裝置，與無線防盜系統(tǒng)互相制約。當防拆裝置被破壞，無線防盜系統(tǒng)無法接受到有效信號，將立即向服務中心上報警情；當無線防盜系統(tǒng)被破壞，防拆裝置無法接受到有效信號，將立即對車輛進行物理斷油斷電，該情況只能通過服務中心解除。而服務中心未能及時收到無線防盜系統(tǒng)的定時回傳指令，將通知車主警情發(fā)生。同時，無線防盜裝置帶有定位模塊，在智能鑰匙丟失的情況下，可利用移動通信網(wǎng)絡即時追蹤車輛位置。

汽車多重智能防盜系統(tǒng)由三部分組成，后臺服務中心、車輛防盜設備和汽車智能鑰匙。服務中心通過移動通信網(wǎng)絡獲取車輛信息，并根據(jù)警情進行相應處理。智能鑰匙代表車主身份，當防盜設備檢測不到匹配的智能鑰匙的存在，將會進入設防狀態(tài)。防盜設備包括無線防盜裝置和防拆裝置兩部分，前者配有各種外設，如氣壓傳感器、振動傳感器、攝像頭、定位模塊等，用來檢測車輛異常，如砸窗、拖吊、位置變化等，并及時上報服務中心；而后者則與前者進行實時交互，以確保雙方同時正常工作。

防拆裝置分有線和無線兩種。有線防拆原理是，由無線防盜裝置供電給防拆裝置，防拆裝置通過電平反饋，與無線防盜裝置實時通信。當無線防盜裝置檢測不到防拆裝置反饋的電平信號，則認為防拆裝置被破壞；當防拆裝置停止供電，則認為無線防盜裝置被破壞，自動物理鎖油電。實際測試得出，如果強行恢復油電，需要耗時60 min以上，足夠處理警情。無線防拆和有線防拆的原理不同之處是，利用高低頻段進行握手通訊，代替電壓及電平反饋。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 智能鑰匙設計

智能鑰匙處理器采用PIC16F639。它包括數(shù)字MCU部分（PIC16F636內(nèi)核）和三通道模擬前端（AFE）部分，模擬前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高靈敏度，支持電池后備模式和無電池工作模式。

智能鑰匙和車輛防盜設備交互過程中，車輛防盜設備發(fā)出一個125 kHz的命令信號，搜尋周圍有效的智能鑰匙。如果接收到的命令有效，智能鑰匙將返回一個響應信號。車載單元在收到有效的驗證響應信號后進行撤防或開門動作。PIC16F639器件的模擬輸入靈敏度很高（高達1 mV峰值），具有三個天線連接引腳。通過連接指向X、Y和Z方向的三個天線，智能鑰匙可隨時接收來自任意方向的信號，從而降低由天線的方向性而造成信號丟失的可能性。各天線引腳的輸入信號的檢測是相互獨立的，并隨后相加。通過對配置寄存器進行編程，每個輸入通道可以被單獨使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 車輛防盜設備設計

車輛防盜設備分為兩部分，兩者之間通過有線或無線連接，當任何一方被拆除或者破壞時；另一方將會馬上設防。無線防盜裝置由主控模塊、電源模塊、通訊模塊、GPS模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責與服務中心通訊，檢測智能鑰匙，檢測車內(nèi)信息等。防拆裝置由主控模塊、電源模塊、接口模塊、射頻處理模塊組成；它主要負責車輛鎖止功能，如鎖油斷電等。

低頻發(fā)射電路原理如圖1所示。低頻發(fā)射部分大電流驅(qū)動器選用TC4420，其輸入端有300 mV的遲滯電壓，可以防止噪聲干擾；輸出電流最高達6 A（根據(jù)實際情況可選擇TC4422，最高輸出電流9 A）。125 kHz發(fā)射器將產(chǎn)生一個基于MCU的脈沖寬度調(diào)制器輸出的載波信號。TC4422放大來自MCU的方波脈沖的功率，再經(jīng)過L1、C8、C9、C10組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。

當LC串聯(lián)諧振電路被調(diào)諧到PWM信號的頻率時，天線輻射最強。當在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得通過L1的負載電流最大，從而產(chǎn)生很強的磁場。設計時根據(jù)L1兩端的線圈電壓來調(diào)諧LC電路。

3 系統(tǒng)軟件設計

利用智能鑰匙防盜處理流程如下：

（1）通過條件觸發(fā)或輪詢方式，無線防盜裝置開始檢測智能鑰匙。

（2）當檢測到匹配的智能鑰匙時，無線防盜裝置進入撤防狀態(tài)。

（3）無線防盜裝置通知防拆裝置進入撤防狀態(tài)。

（4）車主可自行設置是否接收撤防手機通知。

（5）當無線防盜裝置檢測不到匹配的智能鑰匙，無線防盜裝置將報警并進入設防狀態(tài)。

（6）無線防盜裝置通知防拆裝置進入設防狀態(tài)。

（7）無線防盜裝置上報警情，服務中心將對車輛信息進行實時監(jiān)控，并馬上通知車主。

4 結(jié)語

通過實際使用驗證，多重智能防盜系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠極大提高汽車安全性能，值得大力推廣。

參考文獻

[1] 宮潔.無線安防系統(tǒng)中射頻識別技術(shù)的研究[D].北京化工大學，2003：12-15.

[2] 馬明濤，王麗芬，單繼芳.基于嵌入式的安防系統(tǒng)的前置終端設計[J].通訊技術(shù)，2008（4）.endprint