基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

唐心瑤+鄭萬(wàn)健+周晨璨

【摘 要】隨著全球范圍內(nèi)通信、導(dǎo)航和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷融合，傳統(tǒng)的GPS應(yīng)用領(lǐng)域不斷得到擴(kuò)展，越來(lái)越多的通信、計(jì)算機(jī)和安全類(lèi)電子產(chǎn)品中嵌入了GPS技術(shù)，車(chē)載導(dǎo)航技術(shù)在生活中的應(yīng)用也越來(lái)越普及，但針對(duì)電動(dòng)車(chē)等非機(jī)動(dòng)車(chē)追蹤的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)較少。本論文提出的基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)主要使用對(duì)象是市面上大部分中低端的電動(dòng)車(chē)，本系統(tǒng)能夠幫助人們快捷、簡(jiǎn)便地尋找到自己被盜的電動(dòng)車(chē)，從而減少不必要的損失。系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)，包括一個(gè)GPS發(fā)射接收模塊。實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，能夠追蹤電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)車(chē)；GPS；被盜追蹤

【Abstract】With continuous integration of global communication， navigation and computer technology， traditional GPS applications continue to be expanded， more and more communication， computer and electronic products embedded GPS technology， the vehicle navigation technology and its application in life is becoming more and more popular， but for electric vehicles and other non-motor vehicle tracking product is rare. The electric vehicle based on GPS theft tracking system is for the most low-end of the electric vehicle market. This system can help people to fast， easily find their stolen electric vehicles， so as to reduce unnecessary loss. The system design is based on 51 single chip microcomputer， which includes a GPS transmitting and receiving module. The actual test results basically achieve the desired goal， it can track the motion trajectory of the electric vehicle， with good market value.

【Key words】Electric vehicle； GPS； Theft tracking

0 引言

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全中國(guó)摩托車(chē)、電動(dòng)車(chē)保有量1.5億多臺(tái)，有超過(guò)1/4車(chē)主有丟車(chē)經(jīng)歷，有些甚至是多次丟車(chē)，丟車(chē)后，或案值太小、或異地銷(xiāo)臟，即使報(bào)警也不能得到有效處理。因此造成了購(gòu)新車(chē)-被盜-購(gòu)二手車(chē)-縱容被盜的惡性循環(huán)。為了最大程度地減少電動(dòng)車(chē)車(chē)主的經(jīng)濟(jì)損失，保障車(chē)主的利益，研發(fā)一款能夠追蹤被盜車(chē)輛的系統(tǒng)刻不容緩。

GPS是全球定位系統(tǒng)（global positioning system）的簡(jiǎn)稱(chēng)，而其中文簡(jiǎn)稱(chēng)為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事領(lǐng)域[1]。

本系統(tǒng)在電動(dòng)車(chē)上加入GPS模塊，通過(guò)此模塊將電動(dòng)車(chē)的實(shí)時(shí)位置傳輸?shù)絇C端并且在地圖上顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而追蹤到被盜車(chē)輛，減少車(chē)主的經(jīng)濟(jì)損失。

1 關(guān)鍵技術(shù)

從近年市場(chǎng)上應(yīng)用的情況來(lái)看，主要定位技術(shù)有移動(dòng)定位、射頻識(shí)別RFID（俗稱(chēng)電子標(biāo)簽）定位和GPS衛(wèi)星定位技術(shù)等。其中RFID定位技術(shù)是通過(guò)射頻標(biāo)簽讀寫(xiě)器檢測(cè)出帶有RFID裝置的物體的位置，多用于停車(chē)場(chǎng)、物流中心等。移動(dòng)定位技術(shù)主要依靠現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，但是它對(duì)通信技術(shù)和設(shè)備的要求很高，成本較大，所以短期內(nèi)難以普及。衛(wèi)星定位技術(shù)是指人類(lèi)利用人造地球衛(wèi)星確定測(cè)站點(diǎn)位置的技術(shù)。GPS具有全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航、測(cè)速的功能，如今已成為全球應(yīng)用范圍最廣的導(dǎo)航、指揮和調(diào)度系統(tǒng)。GPS主要應(yīng)用于導(dǎo)航和各種等級(jí)的測(cè)量，為船舶、汽車(chē)、飛機(jī)等交通工具進(jìn)行定位導(dǎo)航。GPS定位的成熟，不僅擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍，同時(shí)降低了各種相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的技術(shù)成本和產(chǎn)品成本。尤其是本文提出的以中低端電動(dòng)車(chē)為對(duì)象的被盜追蹤系統(tǒng)，希望最終的產(chǎn)品穩(wěn)定性能、品質(zhì)優(yōu)良、價(jià)格合理，所以在定位技術(shù)這方面適用于GPS衛(wèi)星定位技術(shù)。

2 GPS市場(chǎng)應(yīng)用情況

全球定位系統(tǒng)GPS是目前世界上應(yīng)用范圍最廣、最實(shí)用的測(cè)距導(dǎo)航定位系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，GPS被引入了汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外主要將GPS應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：1）車(chē)輛組合導(dǎo)航；2）地圖匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)；3）捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合導(dǎo)航；4）GPS-MIMS組合導(dǎo)航；5）GPS-CLONASS組合導(dǎo)航系統(tǒng)；6）GPS與其他傳感器的結(jié)合。

在中國(guó)，GPS 車(chē)輛定位導(dǎo)航起步和發(fā)展都比較晚，其應(yīng)用主要是集中在車(chē)輛的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)方面。且系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通常采用 Windows 98 運(yùn)行平臺(tái)和 Map-Engine 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，因此成本高，使用和攜帶都不夠方便。國(guó)內(nèi)也有部分廠商和研究單位推出了一些車(chē)載導(dǎo)航定位系統(tǒng)，但是要么技術(shù)簡(jiǎn)單，定位精度不夠，要么成本昂貴，不能為普通用戶所承受，所以不能在實(shí)際車(chē)載系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。要將這種系統(tǒng)實(shí)用化，則必須在提高精度的同時(shí)大幅度降低成本[2]。

就目前的應(yīng)用來(lái)看，GPS的主要應(yīng)用對(duì)象是汽車(chē)等較大型的機(jī)動(dòng)車(chē)，而在自行車(chē)和電動(dòng)車(chē)一類(lèi)的非電動(dòng)車(chē)上的應(yīng)用不多。

3 系統(tǒng)需求分析和總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有以下具體的要求：

（1）有效性。系統(tǒng)可以有效地接收GPS模塊發(fā)回的電動(dòng)車(chē)地理位置數(shù)據(jù)。

（2）實(shí)時(shí)性。接收位置信息要及時(shí)。

（3）穩(wěn)定性。系統(tǒng)在有很多輛電動(dòng)車(chē)的時(shí)候不至于崩潰。

（4）低成本。為了確保市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，要在保證功能完善的前提下盡可能減少成本。

（5）便于攜帶。系統(tǒng)終端設(shè)備要求盡可能的輕便。

本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：

系統(tǒng)的硬件終端可以接收GPS導(dǎo)航定位下的地理位置信息，由GPS模塊來(lái)控制傳輸電動(dòng)車(chē)的位置信息，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)將傳回的信息保存在其中。與此同時(shí)，由軟件對(duì)傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并在地圖上顯示[3]。系統(tǒng)功能如圖1所示。

4 系統(tǒng)的硬件組成

基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)主要是利用GPS定位技術(shù)，針對(duì)移動(dòng)的電動(dòng)車(chē)進(jìn)行高精度定位與跟蹤，從而找到丟失的車(chē)輛。系統(tǒng)主要包括移動(dòng)目標(biāo)通信終端、GSM 網(wǎng)絡(luò)、百度地圖等。通過(guò)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位模塊獲得經(jīng)緯度坐標(biāo)值和時(shí)間等信息，借助網(wǎng)絡(luò)將被監(jiān)控目標(biāo)的位置信息匹配到百度地圖，具有監(jiān)控定位等功能。在該追蹤系統(tǒng)中，需要GPS模塊接收衛(wèi)星所獲取的實(shí)時(shí)位置信息，通過(guò)微處理器和軟件程序?qū)邮盏亩ㄎ恍畔⑦M(jìn)行解析。系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示。

5 系統(tǒng)的軟件組成

5.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖

本系統(tǒng)的軟件要求開(kāi)始啟動(dòng)GPS模塊，并將數(shù)據(jù)發(fā)送記錄，最后顯示在梯圖上。系統(tǒng)總體框架如圖3所示。

5.2 系統(tǒng)工作流程

將基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)的硬件部分固定在測(cè)試電動(dòng)車(chē)上，充分保證系統(tǒng)終端與電動(dòng)車(chē)之間相對(duì)靜止，防止因客觀抖動(dòng)因素導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。測(cè)試的時(shí)候，在PC端打開(kāi)并運(yùn)行軟件，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)到電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行軌跡。軟件處理位置信息的流程如圖4所示。

5.3 系統(tǒng)軟件界面

如圖5所示，本系統(tǒng)軟件界面簡(jiǎn)潔明了，包括實(shí)時(shí)位置顯示功能和查詢歷史軌跡功能。

5.4 完整系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

該系統(tǒng)的總體測(cè)試是建立在各個(gè)模塊調(diào)試成功的基礎(chǔ)上的，隨機(jī)選取幾個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)的測(cè)試是在溫度為5℃—15℃、相對(duì)濕度為30%～60%的環(huán)境下進(jìn)行的，測(cè)試地點(diǎn)是在南通大學(xué)校園，采集數(shù)據(jù)的地點(diǎn)是分別是南通大學(xué)西門(mén)、南通大學(xué)18號(hào)教學(xué)樓。[4]圖6是在南通大學(xué)西門(mén)進(jìn)行測(cè)試的情況，左圖為地理位置的經(jīng)緯度，右圖為經(jīng)緯度在地圖上的顯示。

以下系列圖展示了電動(dòng)車(chē)在地圖上實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的位置變化（圖7）。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于GPS的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)試中雖然遇到了不少的問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)小組成員的共同努力，基本達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果，能夠完整的實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)實(shí)時(shí)位置的追蹤和對(duì)歷史軌跡的查詢功能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，硬件成本低，可用于少數(shù)量的電動(dòng)車(chē)被盜追蹤，但是在抗干擾這方面仍需繼續(xù)改進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]