汽车多重智能防盗系统设计①

黄冠明　王志强　温志英

摘 要：汽车多重智能防盗终端设计方案综合移动通信网络、GPS、RFID技术，是汽车安全领域的全新应用。文章论述了终端软硬件设计与实现，硬件设计论述了各个硬件模块的设计思路、功能和电路原理。系统软件也遵循模块化设计方法，以对应硬件电路的各个模块。该方案解决了现有汽车防盗功能单一、不可靠的缺点，已得到实际应用。

关键词：卫星定位 射频识别 防盗系统

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年来，随着我国人民生活水平的不断提高和汽车工业的高速发展，汽车已迅速成为人们的工作、生活中不可缺少的代步工具，但车辆的频繁被盗又成为当今普遍关注和急需解决的社会问题。虽然各种各样的汽车防盗技术已得到广泛应用，但传统的防盗措施已不适应现代发展的要求，主要存在防盗手段单一且容易被破解的问题。本文研究的汽车防盗技术，是利用移动通讯技术构建中心防盗，利用GPS定位和各种传感器监控设备实时获取车辆信息，利用滚动码加密的RFID无线射频识别技术，给车辆进入和开启加上身份验证，这样就能构成多重智能防盗，让盗贼无从下手。因此，该防盗系统具有较好的实用价值和广阔的市场前景。

1 系统结构设计

汽车多重智能防盗终端的设计思路是：当启动防盗报警模式之后，系统中的传感器检测模块便处于工作状态，当检测到外界干扰信号，防盗系统将被触发。首先进行身份识别，除非检测到有效的智能钥匙，否则将利用无线网络通知后台服务中心，由后台通知用户或者进行报警，告知车辆遭受外部侵入或盗窃，以便及时采取防范措施。同时，防盗系统还包含防拆装置，与无线防盗系统互相制约。当防拆装置被破坏，无线防盗系统无法接受到有效信号，将立即向服务中心上报警情；当无线防盗系统被破坏，防拆装置无法接受到有效信号，将立即对车辆进行物理断油断电，该情况只能通过服务中心解除。而服务中心未能及时收到无线防盗系统的定时回传指令，将通知车主警情发生。同时，无线防盗装置带有定位模块，在智能钥匙丢失的情况下，可利用移动通信网络即时追踪车辆位置。

汽车多重智能防盗系统由三部分组成，后台服务中心、车辆防盗设备和汽车智能钥匙。服务中心通过移动通信网络获取车辆信息，并根据警情进行相应处理。智能钥匙代表车主身份，当防盗设备检测不到匹配的智能钥匙的存在，将会进入设防状态。防盗设备包括无线防盗装置和防拆装置两部分，前者配有各种外设，如气压传感器、振动传感器、摄像头、定位模块等，用来检测车辆异常，如砸窗、拖吊、位置变化等，并及时上报服务中心；而后者则与前者进行实时交互，以确保双方同时正常工作。

防拆装置分有线和无线两种。有线防拆原理是，由无线防盗装置供电给防拆装置，防拆装置通过电平反馈，与无线防盗装置实时通信。当无线防盗装置检测不到防拆装置反馈的电平信号，则认为防拆装置被破坏；当防拆装置停止供电，则认为无线防盗装置被破坏，自动物理锁油电。实际测试得出，如果强行恢复油电，需要耗时60 min以上，足够处理警情。无线防拆和有线防拆的原理不同之处是，利用高低频段进行握手通讯，代替电压及电平反馈。

2 系统硬件设计

2.1 智能钥匙设计

智能钥匙处理器采用PIC16F639。它包括数字MCU部分（PIC16F636内核）和三通道模拟前端（AFE）部分，模拟前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高灵敏度，支持电池后备模式和无电池工作模式。

智能钥匙和车辆防盗设备交互过程中，车辆防盗设备发出一个125 kHz的命令信号，搜寻周围有效的智能钥匙。如果接收到的命令有效，智能钥匙将返回一个响应信号。车载单元在收到有效的验证响应信号后进行撤防或开门动作。PIC16F639器件的模拟输入灵敏度很高（高达1 mV峰值），具有三个天线连接引脚。通过连接指向X、Y和Z方向的三个天线，智能钥匙可随时接收来自任意方向的信号，从而降低由天线的方向性而造成信号丢失的可能性。各天线引脚的输入信号的检测是相互独立的，并随后相加。通过对配置寄存器进行编程，每个输入通道可以被单独使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 车辆防盗设备设计

车辆防盗设备分为两部分，两者之间通过有线或无线连接，当任何一方被拆除或者破坏时；另一方将会马上设防。无线防盗装置由主控模块、电源模块、通讯模块、GPS模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责与服务中心通讯，检测智能钥匙，检测车内信息等。防拆装置由主控模块、电源模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责车辆锁止功能，如锁油断电等。

低频发射电路原理如图1所示。低频发射部分大电流驱动器选用TC4420，其输入端有300 mV的迟滞电压，可以防止噪声干扰；输出电流最高达6 A（根据实际情况可选择TC4422，最高输出电流9 A）。125 kHz发射器将产生一个基于MCU的脉冲宽度调制器输出的载波信号。TC4422放大来自MCU的方波脉冲的功率，再经过L1、C8、C9、C10组成的LC串联谐振电路后变成正弦波。

当LC串联谐振电路被调谐到PWM信号的频率时，天线辐射最强。当在谐振频率处，LC电路阻抗最小，这使得通过L1的负载电流最大，从而产生很强的磁场。设计时根据L1两端的线圈电压来调谐LC电路。

3 系统软件设计

利用智能钥匙防盗处理流程如下：

（1）通过条件触发或轮询方式，无线防盗装置开始检测智能钥匙。

（2）当检测到匹配的智能钥匙时，无线防盗装置进入撤防状态。

（3）无线防盗装置通知防拆装置进入撤防状态。

（4）车主可自行设置是否接收撤防手机通知。

（5）当无线防盗装置检测不到匹配的智能钥匙，无线防盗装置将报警并进入设防状态。

（6）无线防盗装置通知防拆装置进入设防状态。

（7）无线防盗装置上报警情，服务中心将对车辆信息进行实时监控，并马上通知车主。

4 结语

通过实际使用验证，多重智能防盗系统稳定可靠，能够极大提高汽车安全性能，值得大力推广。

参考文献

[1] 宫洁.无线安防系统中射频识别技术的研究[D].北京化工大学，2003：12-15.

[2] 马明涛，王丽芬，单继芳.基于嵌入式的安防系统的前置终端设计[J].通讯技术，2008（4）.endprint

摘 要：汽车多重智能防盗终端设计方案综合移动通信网络、GPS、RFID技术，是汽车安全领域的全新应用。文章论述了终端软硬件设计与实现，硬件设计论述了各个硬件模块的设计思路、功能和电路原理。系统软件也遵循模块化设计方法，以对应硬件电路的各个模块。该方案解决了现有汽车防盗功能单一、不可靠的缺点，已得到实际应用。

关键词：卫星定位 射频识别 防盗系统

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年来，随着我国人民生活水平的不断提高和汽车工业的高速发展，汽车已迅速成为人们的工作、生活中不可缺少的代步工具，但车辆的频繁被盗又成为当今普遍关注和急需解决的社会问题。虽然各种各样的汽车防盗技术已得到广泛应用，但传统的防盗措施已不适应现代发展的要求，主要存在防盗手段单一且容易被破解的问题。本文研究的汽车防盗技术，是利用移动通讯技术构建中心防盗，利用GPS定位和各种传感器监控设备实时获取车辆信息，利用滚动码加密的RFID无线射频识别技术，给车辆进入和开启加上身份验证，这样就能构成多重智能防盗，让盗贼无从下手。因此，该防盗系统具有较好的实用价值和广阔的市场前景。

1 系统结构设计

汽车多重智能防盗终端的设计思路是：当启动防盗报警模式之后，系统中的传感器检测模块便处于工作状态，当检测到外界干扰信号，防盗系统将被触发。首先进行身份识别，除非检测到有效的智能钥匙，否则将利用无线网络通知后台服务中心，由后台通知用户或者进行报警，告知车辆遭受外部侵入或盗窃，以便及时采取防范措施。同时，防盗系统还包含防拆装置，与无线防盗系统互相制约。当防拆装置被破坏，无线防盗系统无法接受到有效信号，将立即向服务中心上报警情；当无线防盗系统被破坏，防拆装置无法接受到有效信号，将立即对车辆进行物理断油断电，该情况只能通过服务中心解除。而服务中心未能及时收到无线防盗系统的定时回传指令，将通知车主警情发生。同时，无线防盗装置带有定位模块，在智能钥匙丢失的情况下，可利用移动通信网络即时追踪车辆位置。

汽车多重智能防盗系统由三部分组成，后台服务中心、车辆防盗设备和汽车智能钥匙。服务中心通过移动通信网络获取车辆信息，并根据警情进行相应处理。智能钥匙代表车主身份，当防盗设备检测不到匹配的智能钥匙的存在，将会进入设防状态。防盗设备包括无线防盗装置和防拆装置两部分，前者配有各种外设，如气压传感器、振动传感器、摄像头、定位模块等，用来检测车辆异常，如砸窗、拖吊、位置变化等，并及时上报服务中心；而后者则与前者进行实时交互，以确保双方同时正常工作。

防拆装置分有线和无线两种。有线防拆原理是，由无线防盗装置供电给防拆装置，防拆装置通过电平反馈，与无线防盗装置实时通信。当无线防盗装置检测不到防拆装置反馈的电平信号，则认为防拆装置被破坏；当防拆装置停止供电，则认为无线防盗装置被破坏，自动物理锁油电。实际测试得出，如果强行恢复油电，需要耗时60 min以上，足够处理警情。无线防拆和有线防拆的原理不同之处是，利用高低频段进行握手通讯，代替电压及电平反馈。

2 系统硬件设计

2.1 智能钥匙设计

智能钥匙处理器采用PIC16F639。它包括数字MCU部分（PIC16F636内核）和三通道模拟前端（AFE）部分，模拟前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高灵敏度，支持电池后备模式和无电池工作模式。

智能钥匙和车辆防盗设备交互过程中，车辆防盗设备发出一个125 kHz的命令信号，搜寻周围有效的智能钥匙。如果接收到的命令有效，智能钥匙将返回一个响应信号。车载单元在收到有效的验证响应信号后进行撤防或开门动作。PIC16F639器件的模拟输入灵敏度很高（高达1 mV峰值），具有三个天线连接引脚。通过连接指向X、Y和Z方向的三个天线，智能钥匙可随时接收来自任意方向的信号，从而降低由天线的方向性而造成信号丢失的可能性。各天线引脚的输入信号的检测是相互独立的，并随后相加。通过对配置寄存器进行编程，每个输入通道可以被单独使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 车辆防盗设备设计

车辆防盗设备分为两部分，两者之间通过有线或无线连接，当任何一方被拆除或者破坏时；另一方将会马上设防。无线防盗装置由主控模块、电源模块、通讯模块、GPS模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责与服务中心通讯，检测智能钥匙，检测车内信息等。防拆装置由主控模块、电源模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责车辆锁止功能，如锁油断电等。

低频发射电路原理如图1所示。低频发射部分大电流驱动器选用TC4420，其输入端有300 mV的迟滞电压，可以防止噪声干扰；输出电流最高达6 A（根据实际情况可选择TC4422，最高输出电流9 A）。125 kHz发射器将产生一个基于MCU的脉冲宽度调制器输出的载波信号。TC4422放大来自MCU的方波脉冲的功率，再经过L1、C8、C9、C10组成的LC串联谐振电路后变成正弦波。

当LC串联谐振电路被调谐到PWM信号的频率时，天线辐射最强。当在谐振频率处，LC电路阻抗最小，这使得通过L1的负载电流最大，从而产生很强的磁场。设计时根据L1两端的线圈电压来调谐LC电路。

3 系统软件设计

利用智能钥匙防盗处理流程如下：

（1）通过条件触发或轮询方式，无线防盗装置开始检测智能钥匙。

（2）当检测到匹配的智能钥匙时，无线防盗装置进入撤防状态。

（3）无线防盗装置通知防拆装置进入撤防状态。

（4）车主可自行设置是否接收撤防手机通知。

（5）当无线防盗装置检测不到匹配的智能钥匙，无线防盗装置将报警并进入设防状态。

（6）无线防盗装置通知防拆装置进入设防状态。

（7）无线防盗装置上报警情，服务中心将对车辆信息进行实时监控，并马上通知车主。

4 结语

通过实际使用验证，多重智能防盗系统稳定可靠，能够极大提高汽车安全性能，值得大力推广。

参考文献

[1] 宫洁.无线安防系统中射频识别技术的研究[D].北京化工大学，2003：12-15.

[2] 马明涛，王丽芬，单继芳.基于嵌入式的安防系统的前置终端设计[J].通讯技术，2008（4）.endprint

摘 要：汽车多重智能防盗终端设计方案综合移动通信网络、GPS、RFID技术，是汽车安全领域的全新应用。文章论述了终端软硬件设计与实现，硬件设计论述了各个硬件模块的设计思路、功能和电路原理。系统软件也遵循模块化设计方法，以对应硬件电路的各个模块。该方案解决了现有汽车防盗功能单一、不可靠的缺点，已得到实际应用。

关键词：卫星定位 射频识别 防盗系统

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（a）-0007-02

近年来，随着我国人民生活水平的不断提高和汽车工业的高速发展，汽车已迅速成为人们的工作、生活中不可缺少的代步工具，但车辆的频繁被盗又成为当今普遍关注和急需解决的社会问题。虽然各种各样的汽车防盗技术已得到广泛应用，但传统的防盗措施已不适应现代发展的要求，主要存在防盗手段单一且容易被破解的问题。本文研究的汽车防盗技术，是利用移动通讯技术构建中心防盗，利用GPS定位和各种传感器监控设备实时获取车辆信息，利用滚动码加密的RFID无线射频识别技术，给车辆进入和开启加上身份验证，这样就能构成多重智能防盗，让盗贼无从下手。因此，该防盗系统具有较好的实用价值和广阔的市场前景。

1 系统结构设计

汽车多重智能防盗终端的设计思路是：当启动防盗报警模式之后，系统中的传感器检测模块便处于工作状态，当检测到外界干扰信号，防盗系统将被触发。首先进行身份识别，除非检测到有效的智能钥匙，否则将利用无线网络通知后台服务中心，由后台通知用户或者进行报警，告知车辆遭受外部侵入或盗窃，以便及时采取防范措施。同时，防盗系统还包含防拆装置，与无线防盗系统互相制约。当防拆装置被破坏，无线防盗系统无法接受到有效信号，将立即向服务中心上报警情；当无线防盗系统被破坏，防拆装置无法接受到有效信号，将立即对车辆进行物理断油断电，该情况只能通过服务中心解除。而服务中心未能及时收到无线防盗系统的定时回传指令，将通知车主警情发生。同时，无线防盗装置带有定位模块，在智能钥匙丢失的情况下，可利用移动通信网络即时追踪车辆位置。

汽车多重智能防盗系统由三部分组成，后台服务中心、车辆防盗设备和汽车智能钥匙。服务中心通过移动通信网络获取车辆信息，并根据警情进行相应处理。智能钥匙代表车主身份，当防盗设备检测不到匹配的智能钥匙的存在，将会进入设防状态。防盗设备包括无线防盗装置和防拆装置两部分，前者配有各种外设，如气压传感器、振动传感器、摄像头、定位模块等，用来检测车辆异常，如砸窗、拖吊、位置变化等，并及时上报服务中心；而后者则与前者进行实时交互，以确保双方同时正常工作。

防拆装置分有线和无线两种。有线防拆原理是，由无线防盗装置供电给防拆装置，防拆装置通过电平反馈，与无线防盗装置实时通信。当无线防盗装置检测不到防拆装置反馈的电平信号，则认为防拆装置被破坏；当防拆装置停止供电，则认为无线防盗装置被破坏，自动物理锁油电。实际测试得出，如果强行恢复油电，需要耗时60 min以上，足够处理警情。无线防拆和有线防拆的原理不同之处是，利用高低频段进行握手通讯，代替电压及电平反馈。

2 系统硬件设计

2.1 智能钥匙设计

智能钥匙处理器采用PIC16F639。它包括数字MCU部分（PIC16F636内核）和三通道模拟前端（AFE）部分，模拟前端特性由MCU固件控制。具有低功耗，高灵敏度，支持电池后备模式和无电池工作模式。

智能钥匙和车辆防盗设备交互过程中，车辆防盗设备发出一个125 kHz的命令信号，搜寻周围有效的智能钥匙。如果接收到的命令有效，智能钥匙将返回一个响应信号。车载单元在收到有效的验证响应信号后进行撤防或开门动作。PIC16F639器件的模拟输入灵敏度很高（高达1 mV峰值），具有三个天线连接引脚。通过连接指向X、Y和Z方向的三个天线，智能钥匙可随时接收来自任意方向的信号，从而降低由天线的方向性而造成信号丢失的可能性。各天线引脚的输入信号的检测是相互独立的，并随后相加。通过对配置寄存器进行编程，每个输入通道可以被单独使能或禁止。被使能的通道越少，器件的功耗就越小。

2.2 车辆防盗设备设计

车辆防盗设备分为两部分，两者之间通过有线或无线连接，当任何一方被拆除或者破坏时；另一方将会马上设防。无线防盗装置由主控模块、电源模块、通讯模块、GPS模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责与服务中心通讯，检测智能钥匙，检测车内信息等。防拆装置由主控模块、电源模块、接口模块、射频处理模块组成；它主要负责车辆锁止功能，如锁油断电等。

低频发射电路原理如图1所示。低频发射部分大电流驱动器选用TC4420，其输入端有300 mV的迟滞电压，可以防止噪声干扰；输出电流最高达6 A（根据实际情况可选择TC4422，最高输出电流9 A）。125 kHz发射器将产生一个基于MCU的脉冲宽度调制器输出的载波信号。TC4422放大来自MCU的方波脉冲的功率，再经过L1、C8、C9、C10组成的LC串联谐振电路后变成正弦波。

当LC串联谐振电路被调谐到PWM信号的频率时，天线辐射最强。当在谐振频率处，LC电路阻抗最小，这使得通过L1的负载电流最大，从而产生很强的磁场。设计时根据L1两端的线圈电压来调谐LC电路。

3 系统软件设计

利用智能钥匙防盗处理流程如下：

（1）通过条件触发或轮询方式，无线防盗装置开始检测智能钥匙。

（2）当检测到匹配的智能钥匙时，无线防盗装置进入撤防状态。

（3）无线防盗装置通知防拆装置进入撤防状态。

（4）车主可自行设置是否接收撤防手机通知。

（5）当无线防盗装置检测不到匹配的智能钥匙，无线防盗装置将报警并进入设防状态。

（6）无线防盗装置通知防拆装置进入设防状态。

（7）无线防盗装置上报警情，服务中心将对车辆信息进行实时监控，并马上通知车主。

4 结语

通过实际使用验证，多重智能防盗系统稳定可靠，能够极大提高汽车安全性能，值得大力推广。

参考文献

[1] 宫洁.无线安防系统中射频识别技术的研究[D].北京化工大学，2003：12-15.

[2] 马明涛，王丽芬，单继芳.基于嵌入式的安防系统的前置终端设计[J].通讯技术，2008（4）.endprint