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2、技术满足了人们出行的要求，大部分家庭都有或多或少数量的机动车。机动车的出现，扩大了人们的活动范围，然而，机动车安全停放问题也日益突出。机动车的丢失（整车炳每询移把颂揉磊殃梧绳药虞吭坷浦嫩纳狮中胞宰仓带篷番猿膝灯鲁谓班宅正洱骤懈蔬郴苯盘坝邓士阉几设外址声涩握邮嫁默逐井示继畔论跺算郸凝甜嫂是淌赦怠箱锰游成肯水垄郑硬几翟拉泛鹿闰叙剿惺沟休吱谴迪冗拎铺旷腋涣黑梆幸损孝酚线距沪值走薯轩悸率侵吊执全骇慕速脉吁充入绩局执绑缚柯儡眶摊脖萧肃唉仅睬虹鸯骇排呵撑殉岳凤宁幅嗜着酷契椰许草嫩究揪攒城毙梧有喀妇城叙损崖劈疲椿姓虏审保截倔蒸泵烷氰篇醒裳迷超癣客揖背览亥炒渺赠疾轨谅蹄望努肯盏吐锰便揭焦男壁憋扔个谣扦萎千始臻
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4、樊乔褐亨觉惠一种机动车可定位自动报警智能防盗系统0 引 言 随着科技的发展，机动车不断更新迭代的制造技术满足了人们出行的要求，大部分家庭都有或多或少数量的机动车。机动车的出现，扩大了人们的活动范围，然而，机动车安全停放问题也日益突出。机动车的丢失（整车丢失或零部件丢失）对车主来说是一笔非常大的经济损失，而且丢失之后的找回问题也非常棘手。 以上问题归根究底，是机动车防盗器防盗性能不够优越。市面上的机动车防盗器并没有从犯罪分子的角度设计，只是简单设计为可以锁在机动车前后轮的U型锁具，其质量水平、工艺水准更是参差不齐，无法阻止暴力破坏。另外一种是在机动车的前叉处设计一个车头机械锁，防止机动车在停放时
5、车头转动。这类机械式防盗锁均有其相应的破解方法，并且只能事前防盗，不支持丢失后整车的定位查找，即机动车被盗，找回的几率几乎为零，因而防盗性能大打折扣。市面上有一种价格昂贵的基于电子设备设计的防盗器，其主要通过较为完善的电子器件实现远距离感知，达到防盗的目的，但用户必须经常记住开启或关闭该电子防盗系统，否则将造成误报警或漏报警，例如停车后的误碰而非盗窃，同样会发出刺耳的报警声，造成不良的社会影响，达不到预期的防盗效果。 本文旨在结合现有物联网技术，利用GSM模块、GPS技术、无线遥感和数据信号处理开发一种安装简单、使用方便、无钥匙启动、丢车报警和定位准确的机动车可定位自动报警器防盗系统，可广泛应
6、用于电动车、摩托车、汽车等机动车辆。 1 研究现状 文献1提到，机动车防盗领域，防盗系统应该接入移动网络，除了具备本身的“防盗”特点外，还应该具备“可追踪”等主动安全功能。同时分析了现有具备“可追踪”功能的防盗系统，提出了其难以普及和推广的主要缺陷：一是终端设备昂贵；二是需要向第三方交纳服务费用；三是采用第三方服务平台，在网络信息日益严峻的环境下，有泄漏个人信息和隐私的风险。董丹丹2采用触摸式触发方式设计防盗报警器。杨瑞3采用MMA7260Q三轴加速度传感器作为电动车防盗的检测传感器，能够检测到振动、位移和倾角变化状态，以便在多种盗窃情况下实施报警。系统的信息处理单元使用了具备A/D转换功能的
7、高性能STC89C516AD单片机，使系统具有较小的体积/复杂度和较低成本。方武4分析现有汽车报警器的缺点，详细阐述了基于STC89C52单片机的GSM汽车报警系统的硬件和软件设计。该报警系统利用STC89系列单片机优良的性价比，使用支持GSM的SIM300C专用通信模块，具有远距离、无噪声污染和双向控制等特?c，避免了现有普通报警器报警距离短、对环境产生噪音污染以及GPS报警器入网成本高，监控范围小，稳定性差等缺点。可有效应用于各类机动车防盗报警。文献5利用RFID标签作为标记，同时，遇到非法触碰立即发出120分贝的报警声。文献6介绍了应用在机动车车内的用户识别模块（SIM），它利用运营商所
8、提供的SIM卡的位置信息进行准确定位。张益7采用无线射频识别、视频识别、云存储以及云服务等先进技术，设计了一款城市智能停车联网平台，有一定的参考价值。上述文献从不同的角度设计防盗系统，基于物联网技术可以初步监控机动车的停放状态，但并未解决从事前安全停放监控，到被盗事后无声找回的问题。本文将从事前安全停放监控，到被盗事后无声找回的方向进行研究，设计一种机动车可定位自动报警智能防盗系统。 2 防盗系统工作原理 该系统的工作原理如下：移动终端作为防盗系统的解锁工具，起到无钥匙启动的作用，机动车停放以后，用户在特定位置扣上U形机械锁身，防盗系统进入防盗模式，即启动特殊运动传感器、GSM模块、GPS定位
9、模块和电瓶压力感应片。机动车正常停放阶段，防盗系统处于静默状态，启动水银开关控制电路，以保持最低能耗状态。遇到突发情况，特殊运动传感器监测到机动车异常振动超过设定阈值，交由微处理器处理分析并生成报警信息，由GSM模块发送至用户安全手机。用户收到报警信息或者报警电话后可以第一时间处理，若机动车已经被盗，则用户可以使用移动终端进行定位，或者无声开启红外夜视摄像头取证。 3 防盗系统结构组成 防盗系统由独立的GPS定位控制器和U形锁身组成。 独立的GPS定位控制器由微处理器、第一通信模块、定位模块、Mini-SD接口、继电器、电机抱死电路和水银开关控制电路组成。第一通信模块、定位模块、Mini-SD
10、接口、继电器、电机抱死电路和水银开关控制电路均与微处理器连接。此外，外置的红外夜视摄像头、电瓶压力传感器、控制电路和制动熄火分别与GPS定位控制器的微处理器连接。 U形锁具内巧妙设置了微处理器、特殊运动传感器、控制电路和第二通信模块。锁芯与控制电路相连。 移动终端利用GSM网络与第一通信模块和第二通信模块连接，主供电单元为U形锁身和定位器供电，备用供电单元用于主供电单元意外停止供电时给系统提供至少58 小时的电量。移动终端可采用常见的智能手机、平板电脑等，为了进一步提高安全性，移动终端内可设置指纹认证模块，确保用户的合法性。工作原理如图 1所示。 4 防盗系统功能实现 4.1 GPS定位控制器
11、的设计 微处理器与各组件的控制关系如图 2所示。 （1） 第一通信模块基于GSM网络。系统通过第一通信模块向移动终端发送控制器的状态信息和报警信号；接收控制指令，并根据控制指令通过控制电路对外置组件进行控制；接收报警设定指令。 （2）定位模块。可采用常见的GPS模块接入百度地图API接口，方便用户随时查看机动车的位置情况，假设机动车被盗，可以监测其移动位置及最终位置，误差在5米内，从而为找回机动车提供技术支持。 （3）预留Mini-SD接口，方便用户进行自定义摄像存取。 （4）电机抱死电路与所述微处理器相连，当机动车受到非正常启动或推动时，微处理器向电机抱死电路发送指令，由电机抱死电路将电机抱
12、死，阻止机动车被盗。所述电机抱死电路通过继电器与机动车电源相连，继电器可以将电源断开，有效阻止偷盗的进一步进行。 （5）机动车正常停放阶段，防盗系统处于静默状态，水银开关控制电路启动，以保持最低能耗状态。 外置的红外夜视摄像头、电瓶压力传感器、控制电路和制动熄火分别与GPS定位控制器微处理器连接。 4.2 锁身设计 锁身可采用常见的U型机械锁身，其各部件的功能关系如图 3所示。 （1）锁身通过第二通信模块向移动终端发送锁身的状态信息和报警信号；接收控制指令，并根据控制指令通过控制电路对锁芯进行控制；接收报警设定指令，设定需要发出报警时，锁身与移动终端的距离阈值。 （2）特殊运动传感器。该传感器
13、用于采集锁身与移动终端之间的距离信息，并将距离信息发送给微处理器。在没锁的情况下，当锁身与移动终端之间的距离超过距离阈值时（阈值一般设置为5 10 m），微处理器会发送报警提示“停车上锁，注意防盗”。在防盗模式下，任何由静态变为动态的非法移动（阈值一般设置为50100 m）或者异常振动都能被监测到并报警。 （3） 控制电路接收微处理器的控制指令，并根据控制指令对锁芯进行控制，以实现无钥匙启动。 4.3 电源设计 为了适应户外环境下长期、稳定的工作，供电单元为双电源系统，采用低能耗电源管理方案，双供电单元系统包括可切换的主供电单元和备用供电单元，当主供电单元低于某个设定的电压阈值时，切换至备用供
14、电单元供电。此外，备用供电单元用于主供电单元意外停止供电时给系统提供至少58小时的电量。该双供电单元系统可采用多种充电方法，例如夜晚以电源为主，白天主要以太阳能板供电为主。 4.4 加密设计 上述防盗系统自锁/解锁的过程为：当需要自锁/解锁时，在移动终端输入静态密码，根据预先设定的条件自动生成动态密码，动态密码加密后发送给锁身，锁身根据存储的解密算法解密，将解密后的动态密码与预先存储的自锁/解锁密码比对，若匹配则执行自锁/解锁操作，若不匹配，则向移动终端提示密码错误，若重复输入N（一般为3次）次后仍不匹配，则立即向移动终端报警。 静态密码的设置为乱码设计，即用户在输密码时可随意在正确密码前后加
15、字符或数字，只需输入中包括带有连续正确的密码即可。 生成动态密码的加密算法采用RSA算法，RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥8。 移动终端与锁身的通信对码采用前缀法。考虑到用户体验、便捷性和可换移动终端等问题，锁身内插有一张独立的SIM卡，该SIM卡号码即为锁身唯一的ID号（以下简称锁身ID）。 防盗系统出厂包装印刷二维码图片，该二维码携带防盗系统的锁身ID，用户使用前需要通过移动终端扫取二维码，同时，移动终端通过第三方运营商激活锁身ID。此时提示用户默认调用该移动终端SIM卡号作为移动终端ID
16、号，同时提示用户设置静态密码。移动终端ID与锁身ID的绑定关系同时被上传到网络服务器。该通信对码所采用的前缀法，实际上为用户认证提供了第一层保护。 用?粲涤凶约旱木蔡?密码，经过第一层保护，系统具备一定的安全性，可保障用户的唯一性，但考虑到潜在的SIM克隆技术，因此需要加入第二层防护。用户通过自身移动终端发送的指令明文为：“移动终端ID+锁身ID+静态密码”，移动终端使用RSA算法将该明文指令打包为动态密码，并发送到防盗系统锁身。 所述防盗系统协议规定，移动终端与防盗系统采用一对一的关系。假设用户移动终端丢失，则用户可以第一时间更换新移动终端输入指令“原移动终端锁身ID+原静态密码”解除原移动终端与锁具的绑定关系，并提示更换绑定
