利用GSM網(wǎng)絡(luò)與GPS定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

隨著新時(shí)代的到來，汽車作為重要的交通工具也得到迅速發(fā)展，同時(shí)，隨之而來的汽車被盜事件也日益增多。但是目前市場(chǎng)上的汽車防盜系統(tǒng)大都存在一定的局限性。因此，具有高可靠性和安全性的網(wǎng)絡(luò)式防盜系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了人們的視野。網(wǎng)絡(luò)式防盜主要是突破了距離的限制，解決了傳統(tǒng)物理防盜器的被動(dòng)防盜方式，集成了先進(jìn)的GPS定位系統(tǒng)和GSM通信系統(tǒng)模塊，利用SMS（短消息業(yè)務(wù)）向車主收發(fā)短信，實(shí)現(xiàn)了與用戶間的雙向交流?；?dòng)式、主動(dòng)型的報(bào)警模式，不僅能在汽車被非法移動(dòng)前通知車主，而且能通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制車輛。本項(xiàng)目即采用GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的一種適合大眾的、更加可靠安全的汽車智能防盜系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)總體主要由GSM模塊、GPS接收機(jī)模塊、單片機(jī)控制電路、傳感器報(bào)警電路和電源電路五部分組成。傳感器報(bào)警模塊監(jiān)測(cè)車輛的異常情況；GPS模塊負(fù)責(zé)接收定位數(shù)據(jù)；單片機(jī)控制電路在檢測(cè)出異常的情況下對(duì)GPS定位數(shù)據(jù)進(jìn)行采集接收并分析，GSM模塊在單片機(jī)的控制下收發(fā)短信；電源電路7805為單片機(jī)、GPS模塊提供+5V直流電壓，LM2941CS將+5V直流電壓穩(wěn)壓為+4.2V提供給GSM模塊使用。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器部分

此系統(tǒng)使用霍爾開關(guān)器、振動(dòng)傳感器、傾角傳感器和熱釋電紅外傳感器等器件，監(jiān)測(cè)車體振動(dòng)、車體位態(tài)改變和人體生物信息等不同方面，能夠獲取汽車防盜所需的足夠信息，最大程度地消除信息的不確定性，提高報(bào)警的可靠性。

2.2 GSM部分

本系統(tǒng)采用德國西門子地工業(yè)GSM模塊TC35i。

該模塊是RS232數(shù)據(jù)口、雙頻（GSM900/GSMl800），并符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705.它含有射頻電路和基帶，且提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，并可通過關(guān)斷信號(hào)或AT命令實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)和重啟。它的工作電壓為4.2V,當(dāng)模塊的供電電壓低于3.3V會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)。因?yàn)槟K在發(fā)射信號(hào)時(shí)，電流最大值高達(dá)2A,所以采用高要求的電源給其供電。本系統(tǒng)采用穩(wěn)壓芯片LM2941CS,它專用于可調(diào)開關(guān)型高性能微波電路，能夠提供穩(wěn)定的大電流電壓輸出。TC35i模塊引腳，可分為電源、SIM卡、數(shù)據(jù)輸入/輸出、音頻接口和控制等5類，共有40個(gè)。使用TC35i模塊時(shí)，要讓TC35i進(jìn)入工作狀態(tài)，應(yīng)確保其啟動(dòng)腳IGT加上一個(gè)時(shí)間長于100ms的低電平。

圖2 GSM模塊電路。

2.3 GPS部分

本系統(tǒng)采用SIRF第三代高靈敏度引線式GPS接收模塊SIRF star III。該芯片為串口通訊，波特率4800;電平數(shù)據(jù)輸出，格式為TTL.它有20個(gè)通道，即可同時(shí)追蹤20個(gè)衛(wèi)星信道，確保了最高的接收靈敏度，使定位精度小于10m.其內(nèi)部有可充電電池，可以保存星歷數(shù)據(jù)，便于快速定位。數(shù)據(jù)斷電記憶時(shí)間可達(dá)七天多。該模塊GPS采用標(biāo)準(zhǔn)的MMCX天線接口，便于連接GPS天線。數(shù)據(jù)線接口采用6線接插件引線輸出，便于產(chǎn)品開發(fā)時(shí)制作樣機(jī)，而且使用時(shí)非常簡(jiǎn)單，只需用到三根輸出線。GPS的輸出使用第二引腳，它是串口TTL電平信號(hào)，高電平大于2.4V,低電平小于0.4V,輸出驅(qū)動(dòng)能力為2mA,可以直接和單片機(jī)接口；秒信號(hào)輸出使用第六腳，每秒都會(huì)輸出一個(gè)10ms寬度的0.2V左右的脈沖信號(hào)用于授時(shí)；直流正電源為3.5~5.5V,使用第一引腳；電源地使用第五引腳。默認(rèn)情況下，GPS接收模塊SIRF star III每秒輸出一次定位數(shù)據(jù)，通常采用$GPRMC精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)格式。語句格式如下：

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>

*hh<10-12>一般不使用。每條定位數(shù)據(jù)以"$"開始，以回車行結(jié)束。

圖3 GPS數(shù)據(jù)接收流程圖

2.4 控制部分

本系統(tǒng)的控制部分采用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52[5].它是一個(gè)低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes能夠反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)單元和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)內(nèi)存單元（RAM），該片內(nèi)置8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。

器件采用ATMEL公司的高密度、永久性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)。AT89C52單片機(jī)功能強(qiáng)大，可應(yīng)用于許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。本機(jī)有兩個(gè)全雙工的串行通訊口，滿足能同時(shí)跟GSM模塊和GPS模塊通訊的條件。單片機(jī)的10腳和11腳與GSM模塊通訊。單片機(jī)的16腳和17腳與GPS模塊通訊。如圖4所示。

圖4 單片機(jī)與GSM模塊通訊示意圖

3 AT命令

單片機(jī)可以發(fā)送AT指令來控制GSM模塊TC35i,發(fā)送短信常用Text和PDU模式。Text模式主要用來傳送GPS信息，使用Text模式收發(fā)短信代碼簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)是不支持中文短信；PDU模式主要用來發(fā)送汽車的狀態(tài)和控制信息。但其純英文短消息解碼不方便，因此收發(fā)純英文字符和數(shù)字字符時(shí)，采用Text模式，PUD模式不僅支持中文模式，也能發(fā)送英文短信。

表1 AT 指令表

4 系統(tǒng)設(shè)置和控制

本系統(tǒng)是在可靠與成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上建立的，并充分利用GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的資源，采用中文短信息形式，直接把多個(gè)報(bào)警地點(diǎn)的情況顯示在用戶的手機(jī)屏幕上，從而實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確報(bào)警，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。并盡量減少用戶場(chǎng)所終端的投入。在用戶終端要對(duì)使用的GSM服務(wù)網(wǎng)、短消息特服號(hào)碼、用戶手機(jī)號(hào)碼、警情采集模塊種類和個(gè)數(shù)等進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

5 結(jié)語

本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于此防盜系統(tǒng)集GSM與GPS于一體，利用GSM手機(jī)模塊的移動(dòng)通信技術(shù)，與當(dāng)今流行的GPS技術(shù)相結(jié)合，配合單片機(jī)控制技術(shù)，采用最直觀的中文短消息形式，能夠直接把多個(gè)報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到手機(jī)上，完成了汽車防盜定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控的智能化、安全化。根據(jù)車輛智能防盜的具體要求，本系統(tǒng)還可以進(jìn)行軟、硬件的升級(jí)。由于模塊間采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，增加了本系統(tǒng)的隱秘性，降低了系統(tǒng)被徹底破壞的可能性。進(jìn)一步改進(jìn)后，能與手機(jī)定位系統(tǒng)軟件相結(jié)合，方便用戶使用，而且適合批量生產(chǎn)以及推廣應(yīng)用。