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无线智能汽车防盗系统的研究与开发

更新时间:2009-03-28

1 引言

随着科学技术的发展,汽车偷盗技术让人防不胜防,所以研制有效的汽车防盗装置非常有意义。本工作所设计的汽车防盗系统主要应用多传感融合技术,对车内的信息进行采集与分析[1-2],判断车辆的安全状况,再结合GPS技术,最终确定车辆是否已被盗走[3]。系统中使用GSM和GPS同步来远程监控车辆[4-5]。此外,采用基于Android平台[6-8]的客户端软件对系统进行监控,能够根据收到的短信,在百度地图上快速查到车辆的位置。

该系统创新性主要有:(1)应用多传感融合技术作为第一重防盗模块,采用GPS技术作为第二重防盗模块,可增加智能识别的精确度,有效防止误报信息。(2)系统采用手机发送指令,可随时查询车辆的位置,克服了系统在没有正确判断车辆被盗的情况下,而无法查询车辆信息的缺点。(3)系统采用手机创建的APP软件,将收到的位置信息与百度地图匹配,使车主能快速定位车辆位置。

2 总体设计方案

汽车防盗系统的结构图,如图1所示。主要包括主控模块、传感器模块、GPS定位模块、GSM通信模块、Android平台模块、远程控制模块、报警模块及手机终端。

系统可实现功能:利用传感器模块的直线位移传感器确定是否关闭防盗系统,因为直线位移传感器能够检测到车门车锁动作,如果判断出智能钥匙在有效范围内,则关闭防盗装置;若不在有效范围内,则通过震动传感器、红外人体感应模块和驾驶座位压力传感器的信息融合处理来判断是否有人非法侵入该车辆。如果有人强行侵入,则开启防盗系统;当防盗系统开启后,控制模块采集车辆的GPS信息,并存储作为初始位置,然后,实时采集车辆的位置信息并与初始位置比较,当车辆位置发生改变时,则说明车辆被盗;当车辆被盗时,主控模块会将GPS定位模块接收到的定位信息发给短信模块,短信模块以短信息形式将信息发送给手机终端,智能手机终端已经安装了汽车防盗软件,该软件可以提取短信里的定位信息,并在电子地图上显示;如果车主收到“车辆可能被盗”的信息,可利用手机终端发送短信指令,来远程控制车辆,切断电源或输油管。为了防止系统的信息误报或没有准确判断车辆是否被盗的情况,车主可以通过手机发送指令,随时查询车辆的位置信息。

课堂监视主要是对学生上课期间的状态进行监督,在日常的课堂学习时,由于各种原因包括但不限于玩手机、睡觉、思想开小差等等行为。虽然学生在教室里,但是他们的状态并不是在学习,他们的注意力并没有放在学习内容上。因此虽然人在教室,并没有起到学习效果,浪费了时间。利用Deep Learning的人脸识别系统,对学生的学习状态进行时时监督,学生的眼睛是否盯着黑板,是否有低头、伏案、左顾右盼等行为。发现这些不当行为,及时予以提醒纠正,有效的提高学生课堂学习效果。

  

图1 汽车防盗结构图Fig.1 Automobile Anti-Theft Structure Diagram

3 模块原理

3.1 卫星定位原理

GPS定位是靠地面GPS接收装置不停的接收到卫星发出的包含有许多数据信息的无线通讯信号,并利用通讯信号从卫星到GPS接收装置的传播时间差计算出接收装置与卫星之间的距离,然后利用3颗卫星与接收装置的距离并运用三角定位的方法确定GPS接收装置所处的位置。由于接收装置的时间和协调世界时的时间可能不相同,我们需要至少4颗卫星发出的通讯信号。

设卫星 i在位置为(Xi,Yi,Zi),ti时刻发出一个通讯信号,地面上的接收装置在t时刻接收到此信号,此时接收装置的位置为(X,Y,Z)。运用几何坐标知识和物理知识两种方法均可以计算出卫星i与接收装置之间的距离d。设通信信号的速度为c,可推出以下公式:

 

短消息的接收:当GSM模块接收到短信后,首先发送“+CMTI:“SM”,N”的指令给主控模块,主控模块接收到指令后,分析该指令信息,并将“AT+CMGR=N”的指令返回给GSM模块,过一段时间后,模块返回ID号为N的短信,例如内容为“+CMGR:“REC UNREAD”,“+8615902767246”,“07/05/15,12:27:29+32”#命令字#OK”。为了提高系统的安全性,程序首先对发送过来的短信号码进行检测,当与设定的手机号码相同时,才做出控制命令处理;不相同时,系统不做任何处理。经过过滤号码之后,程序将该返回的内容进行数据提取,取出其中的命令字,于是主控模块根据提取出来的命令驱动外围控制电路进行控制工作。

 

3.2 短信系统

手机终端启动主活动后,加载百度地图,读取最新接收到的短消息。程序识别该短消息的手机号和内容,判断该手机号与设定的手机号是否相同,短消息内容否为编码短信。如果全部正确,则抽取经纬度信息,并通过百度的坐标定位引擎,推算出坐标对应的地理信息,然后,将该地理位置标注在百度地图中,并显示对应的位置和经纬度信息。

图4分析了原油成品油管道运行350h到450 h之间,土壤平均温度和原油管内壁平均热流密度的变化关系。由两组曲线变化趋势可以看出:管壁热流密度方面,饱和含水冻土比无水冻土的低,但在土壤平均温度方面,饱和含水冻土却比无水冻土要高。这主要是由于孔隙中水分凝结成冰时,释放大量的潜热,土壤平均温度升高,管内外温度梯度降低,从而管壁热流密度降低。

3.3 Android架构

Android操作系统大致分为5个部分:Android的核心是Linux内核,一个Android设备的硬件层和软件架构之间的抽象层次;库支撑了应用程序的框架,提供一些Android操作系统主要功能的代码,为开发者提供服务;Android运行时是一个核心函数库,通过其运行环境和虚拟机来执行应用程序;应用程序框架设计的目的是为了设计便于重用的组件,简化组件的重新利用,为开发人员提供了操作系统的各种功能;一些比较核心的应用程序是Android系统中自带的,如邮件客户端、短信、地图、联系人管理程序等,所应用的程序采用Java语言编写,并在Google自己研发的虚拟机上运行。

4 软件设计

4.1 GPS的软件编程

短消息的发送:当防盗系统需要向手机终端发送消息时,主控模块首先向GSM模块发送指令“AT+CMGF=“XXXX””,过一段儿时间后,当收到GSM模块发来的字符“>”时,才可以向GSM模块输入要发送的内容,如发送的内容为“车辆可能被盗”,之后再发确认命令<ctrl-z>,表示数据发送完毕。过几秒钟之后,GSM模块返回是否发送成功的反馈信息。

青岛世界园艺博览会房地产效益评价 ……………………… 晁艺璇,王崇锋,巩 杰,郭文婷,颜潇雨(4.32)

W,z.z,y.y,ddmmyy,d.d,v*CC<CR><LF>

(1)纸浆洗涤过程t时刻的输入条件为r(t)=[r1(t), r2(t), r3(t), r4(t), r5(t)]。其中,r1(t)为浆种,r2(t)为浆层厚度,r3(t)为纸浆硬度,r4(t)为蒸煮方法,r5(t)为洗涤次数。

$GPRMC,hhmmss.sss,A,ddmm.mmmm,N,dddmm.mmmm,

当GPS接收装置将定位信息发送给主控模块时,系统只有检测到“$GPRMC”语句时,才接收后面的语句信息,否则,拒绝接收数据。当接收到“<CR><LF>”,则是已接收到数据信息。为了确保所采集的GPS数据信息的准确性,需要对接收的语句进行校验,从“$”字符开始到“*”字符结束,计算其中的校验和,“*”后面的两个字符就是校验码,该校验码与计算得到的校验和比较,若相同,则程序通过逗点分割数据的方式对语句进行分析与处理,并提取经纬度信息;若不同,按出错处理。

4.2 GSM的软件编程

GSM的初始化:利用AT命令,实现GSM的初始化。(1)AT握手指令,用于检测GSM模块是否准备就绪,返回OK则表示该模块可以与主控模块进行通信;(2)AT+CSCA=“13800200500”,用于设置短消息服务中心号码;(3)AT+CMGF=1,设置短消息的工作模式为PDU模式,PDU模式不仅支持英文格式,也能支持中文格式,便于手机终端与系统进行通信;(4)AT+CMGF=“XXXX”,设置发送短消息的指令,当系统设定为PDU模式时,XXXX表示发送短消息的长度。

GPS模块输出的数据以数据流为基本模式,每一秒更新一次。通常采用$GPRMC精简数据格式,该数据包含了GPS的详细信息,比如时间、定位状态、维度、速度、地面航向等,其标准格式如下:

由于接收装置时钟差的存在,GPS接收装置接收到卫星发出的信号中的时间t可能存在误差,所以,可以将时间t作为中间变量。在式(1)中,就存在了t、X、Y、Z 四个未知数。因此,接收装置需要得到四颗卫星的信号。通过式(2)~式(5),可以得到接收装置位置的三维坐标(X,Y,Z)。

4.3 客户端程序设计

GSM移动通信系统亦即数字蜂窝移动通信系统,它主要应用的是时分多址技术(Time division multiple access technique),该通信系统提供的电信业务有电话、紧急呼叫、短消息和传真等。短消息的发送是通过无线控制信道将发送的信息加上目的地址发送到短信息服务中心(Short message service center),短消息经过短信息服务中心的存储和转发,最后到达最终用户。

关停井复产并非高油价下的专利。油井停产还是不停产,效益是重要的参考指标。既要密切关注油价的变化,更要发挥企业内部的管理杠杆作用。华北油气分公司通过“人员资产轻量化、管理机构扁平化以及机关人员现场化”,大幅消减了成本费用支出。像这个企业一样,只要管理得到优化,就能减缓低油价带来的亏损的压力,做到低油价下也能复产。

Android系统开发百度地图,利用到Map View类和Map Activity类。Map View只能通过Map Activity来建立,因为它需要在后台使用文件系统和网络,所有的这些线程需要在Activity的生命周期中被控制。Android系统可以通过getController()获取地图控件MapController,利用这个对象可以实现在百度地图上的平移和缩放等功能。反向地址编码是将地理位置信息转化为具体的地址信息,主要是在百度地图提供的搜索服务的情况下,初始化MKSearch类,注册搜索结果监听对象MKSearchListener,完成异步搜索服务。定义MySearchListener实现MKSearchListener接口,利用实现接口中不同的回掉方法,来获得对应的搜索结果。利用onGetAddrResult()和onGetPoiResult()方法返回定位地址和经纬度。部分效果图,如图2所示。

合理的饮食对于控制患者的恶心呕吐具有积极的作用,如平时应摄入足够的蛋白、热量、维生素、纤维素等,而在化疗当日则改为清淡饮食,同时注意避免摄入辛辣、油腻、生冷的食物,适当进食蔬菜、水果等,适当饮水,均有利于减少恶心呕吐的发生。

  

图2 客户端部分效果图Fig.2 Client Part of the Effect Chart

5 实验结果

通过对汽车防盗系统进行总体方案的设计、控制模块软件及客户端的软件开发,可实现判断车辆是否被盗、标定车辆位置信息、远程控制等功能。实验表明,车辆被盗时,系统能自动并实时的向用户终端发送报警短信和定位信息,用户终端可以通过软件提取收到的定位信息并标定车辆位置,部分实验效果图,如图2、图3所示。

  

图3 系统返回地址信息Fig.3 The Address Information Returned by System

 

表1 获取GPS信息时间统计表Tab.1 The Statistics to Acquisition of GPS Information Time

  

获取GPS信息时间/s 次数 获取GPS信息时间/s 次数≤9 18 15 18 10 72 16 9 11 71 17 3 12 42 18 0 13 42 ≥19 1 14 24

系统的反应时间是影响系统性能的主要因素,手机终端从发送定位请求信息到接受到GPS信息的耗时长度称为获取GPS信息时间。统计300次系统的获取GPS信息时间,得出,平均耗时为11.78s,实验结果,如表1所示。测试结果表明,系统反应迅速、性能可靠。

6 结论

汽车防盗系统综合运用多传感融合技术和GPS技术,提高了智能识别的准确度,采用GSM网络资源,减少了防盗终端的投入,具有一定的经济性,便于批量生产。利用短信的方式,直接将定位信息返回给车主,并结合百度地图,能够快速锁定车辆位置,满足了用户对系统实时性的要求。同时,利用百度地图的数据库,将车主和车辆的位置信息作为起点与终点,运用导航功能,确定最优路线,便于对车辆的跟踪。该系统具有准确性高、报警范围广、定位速度快等特点,在实际应用中有很好的防盗效果,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]赵亭.基于车联网的汽车智能防盗系统设计[J].测控技术与仪器仪表,2015,41(3):61-64.

(Zhao Ting.Design of vehicle intelligent anti-theft system based on vehicle networking[J].Measurement and Control Technology and Instrument,2015,41(3):61-64.)

[2]吴美媛.汽车电子防盗系统[D].上海:上汽通用五菱公司,2014.

(Wu Mei-yuan.Electronic anti-theft system for automobile[D].Shanghai:SAIC GM Wuling Company,2014.)

[3]王加伟.基于GPS/GSM的物品防盗系统设计[D].苏州:苏州大学,2015.

(Wang Jia-wei.Design of object anti-theft system based on GPS/GSM[D].Suzhou:Soochow University,2015.)

[4]沈华东,周义,张坤.基于GSM网络的柔性制造车间安防报警系统设计[J].机械设计与制造,2009(8):252-253.

(Shen Hua-dong,Zhou Yi,Zhang Kun.Design of security alarm system for flexible manufacturing workshop based on GSM network[J].Machinery Design&Manufacture,2009(8):252-253.)

[5]陈荣保,曹军,李志勇.基于GSM/GPRS的嵌入式汽车防盗系统[J].自动化仪表,2008,29(9):28-29.

(Chen Rong-bao,Cao Jun,Li Zhi-yong.Embedded vehicle anti-theft system based on GSM/GPRS[J].Automatic Instrument,2008,29(9):28-29).

[6]黄销,廖俊,欧阳威.基于北斗和Android手机的车载防盗系统设计[J].测控技术,2015,34(10):115-118.

(Huang Xiao,Liao Jun,Ouyang Wei.Design of vehicle mounted anti-theft system based on Beidou and Android mobile phone[J].Measurement and Control Technology,2015,34(10):115-118.)

[7]李中平,邱健峰,李璐.Android手机远程控制关键技术分析[J].计算机应用与软件,2013,30(4):113-115.

(Li Zhong-ping,Qiu Jian-feng,Li Lu.Analysis of the key technology of Android mobile phone remote contro[lJ].Computer Applications and Software,2013,30(4):113-115).

[8]Android Developer http://developer.android.com/guide/developing/tools/index.html,2010-08-13.

 
赵彦如,南慧娟,王仁杰
《机械设计与制造》 2018年第05期
《机械设计与制造》2018年第05期文献

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