基于GPS和GSM网络的汽车防盗系统

摘要：文章基于GSM／GPS模块，设计实现了一款新型的网络式汽车防盗系统。该系统利用GPS定位技术获得车辆的位置，利用传感器判断车辆是否出现异常情况，并利用GSM网络将车辆状态信息，通过SMS(短消息业务)通知给车主。同时也可接收来自车主或监控中心的控制指令，从而实现对车辆的自动报警、自动控制、自动信息查询等功能，实现了与用户间的双向交流。
关键词：全球定位系统；全球移动通信系统；单片机；汽车防盗系统

0 引言
    随着新时代的到来，汽车作为重要的交通工具也得到迅速发展，同时，随之而来的汽车被盗事件也日益增多。但是目前市场上的汽车防盗系统大都存在一定的局限性。因此，具有高可靠性和安全性的网络式防盗系统逐渐进入了人们的视野。网络式防盗主要是突破了距离的限制，解决了传统物理防盗器的被动防盗方式，集成了先进的GPS定位系统和GSM通信系统模块，利用SMS(短消息业务)向车主收发短信，实现了与用户间的双向交流。互动式、主动型的报警模式，不仅能在汽车被非法移动前通知车主，而且能通过网络远程控制车辆。本项目即采用GPS和GSM网络开发的一种适合大众的、更加可靠安全的汽车智能防盗系统。

1 系统总体设计
    系统总体主要由GSM模块、GPS接收机模块、单片机控制电路、传感器报警电路和电源电路五部分组成。传感器报警模块监测车辆的异常情况；GPS模块负责接收定位数据；单片机控制电路在检测出异常的情况下对GPS定位数据进行采集接收并分析，GSM模块在单片机的控制下收发短信；电源电路7805为单片机、GPS模块提供+5V直流电压，LM2941CS将+5V直流电压稳压为+4．2V提供给GSM模块使用。

2 系统硬件设计
2．1 传感器部分
    此系统使用霍尔开关器、振动传感器、倾角传感器和热释电红外传感器等器件，监测车体振动、车体位态改变和人体生物信息等不同方面，能够获取汽车防盗所需的足够信息，最大程度地消除信息的不确定性，提高报警的可靠性。
2．2 GSM部分
    本系统采用德国西门子地工业GSM模块TC35i。该模块是RS232数据口、双频(GSM900／GSM1800)，并符合ETSI标准GSM0707和GSM0705。它含有射频电路和基带，且提供标准的AT命令接口，实现双向传输指令和数据，并可通过关断信号或AT命令实现故障恢复和重启。它的工作电压为4．2V，当模块的供电电压低于3．3V会自动关机。因为模块在发射信号时，电流最大值高达2A，所以采用高要求的电源给其供电。本系统采用稳压芯片LM2941CS，它专用于可调开关型高性能微波电路，能够提供稳定的大电流电压输出。TC35i模块引脚，可分为电源、SIM卡、数据输入／输出、音频接口和控制等5类，共有40个。使用TC35i模块时，要让TC35i进入工作状态，应确保其启动脚IGT加上一个时间长于100ms的低电平。

2．3 GPS部分
    本系统采用SIRF第三代高灵敏度引线式GPS接收模块SIRF starIII。该芯片为串口通讯，波特率4800；电平数据输出，格式为TTL。它有20个通道，即可同时追踪20个卫星信道，确保了最高的接收灵敏度，使定位精度小于10m。其内部有可充电电池，可以保存星历数据，便于快速定位。数据断电记忆时间可达七天多。该模块GPS采用标准的MMCX天线接口，便于连接GPS天线。数据线接口采用6线接插件引线输出，便于产品开发时制作样机，而且使用时非常简单，只需用到三根输出线。GPS的输出使用第二引脚，它是串口TTL电平信号，高电平大于2．4V，低电平小于0．4V，输出驱动能力为2mA，可以直接和单片机接口；秒信号输出使用第六脚，每秒都会输出一个10ms宽度的0．2V左右的脉冲信号用于授时；直流正电源为3．5～5．5V，使用第一引脚；电源地使用第五引脚。默认情况下，GPS接收模块SIRF star III每秒输出一次定位数据，通常采用$GPRMC精简数据格式。语句格式如下：
    $GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>
    *hh<CR><LF><10-12>一般不使用。每条定位数据以“$”开始，以回车行结束。
    图3 GPS数据接收流程图

2．4 控制部分
    本系统的控制部分采用的是ATMEL公司生产的AT89C52。它是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bvtes能够反复擦写的Flash只读程序存储单元和256 bytes的随机存取数据内存单元(RAM)，该片内置8位中央处理器和Flash存储单元。器件采用ATMEL公司的高密度、永久性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统。AT89C52单片机功能强大，可应用于许多较复杂的控制系统。本机有两个全双工的串行通讯口，满足能同时跟GSM模块和GPS模块通讯的条件。单片机的10脚和11脚与GSM模块通讯。单片机的16脚和17脚与GPS模块通讯。如图4所示。

3 AT命令
    单片机可以发送AT指令来控制GSM模块TC35i，发送短信常用Text和PDU模式。Text模式主要用来传送GPS信息，使用Text模式收发短信代码简单，容易实现，但缺点是不支持中文短信；PDU模式主要用来发送汽车的状态和控制信息。但其纯英文短消息解码不方便，因此收发纯英文字符和数字字符时，采用Text模式，PUD模式不仅支持中文模式，也能发送英文短信。

4 系统设置和控制
    本系统是在可靠与成熟的GSM移动网络基础上建立的，并充分利用GSM移动网络的资源，采用中文短信息形式，直接把多个报警地点的情况显示在用户的手机屏幕上，从而实现迅速、准确报警，实时性强。并尽量减少用户场所终端的投入。在用户终端要对使用的GSM服务网、短消息特服号码、用户手机号码、警情采集模块种类和个数等进行相应的设置。

5 结语
    本文的主要创新点在于此防盗系统集GSM与GPS于一体，利用GSM手机模块的移动通信技术，与当今流行的GPS技术相结合，配合单片机控制技术，采用最直观的中文短消息形式，能够直接把多个报警地点的情况反映到手机上，完成了汽车防盗定位系统的设计，实现了车辆远程监控的智能化、安全化。根据车辆智能防盗的具体要求，本系统还可以进行软、硬件的升级。由于模块间采用无线网络技术，增加了本系统的隐秘性，降低了系统被彻底破坏的可能性。进一步改进后，能与手机定位系统软件相结合，方便用户使用，而且适合批量生产以及推广应用。