基于GSM和GPS的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

董孝琪 鄧春偉 趙海池 劉婷婷

進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出了大跨步式的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也有了日新月異的變化，汽車不再是奢侈品，成為了人們生活的一部分，而隨著汽車保有量的快速增長(zhǎng)，人們對(duì)汽車的安全性能的訴求也越來越高，但是現(xiàn)在市面上普遍使用的汽車防盜裝置有報(bào)警范圍小且會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲污染，無法進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警缺乏及時(shí)性，功能不完善無法進(jìn)行定位跟蹤等問題。

提出了一種基于GSM和GPS的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由微處理器，GSM模塊，GPS模塊，紅外傳感器組成。紅外傳感器檢測(cè)是否有人闖入，若有人闖入，報(bào)告給處理器。處理器檢測(cè)到信號(hào)后會(huì)控制GSM模塊，發(fā)送報(bào)警短消息，當(dāng)用戶使用手機(jī)發(fā)短信向系統(tǒng)提交位置請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)使用GPS采集經(jīng)緯度，通過短信將采集到的經(jīng)緯度發(fā)送給用戶手機(jī)。這樣車主就可以第一時(shí)間知道汽車被盜并且迅速對(duì)自己的愛車進(jìn)行定位，尋回愛車。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

車輛丟失尋蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖1- 1所示，主要有微控制器、GPS模塊、GSM模塊、紅外傳感器等。GPS模塊主要是用接收位置信息，比如說用戶車輛在齊齊哈爾大學(xué)建華區(qū)文化大街42號(hào)，那么就會(huì)GPS就會(huì)接收此位置的經(jīng)緯度信息然后發(fā)送給微處理器。而GSM模塊就是使該信息能夠通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸定位信息，通過控制器來控制GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信和位置信息，實(shí)現(xiàn)車輛的被盜預(yù)警和定位追蹤等功能。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

硬件方面的選型和設(shè)計(jì)是完成設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，其選型和電路設(shè)計(jì)以成本低廉和性能出色為基本原則，致力于打造一款有一定社會(huì)價(jià)值和推廣前景的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)，本節(jié)主要介紹了車輛丟失尋蹤系統(tǒng)各部分硬件的選型和電路方面的設(shè)計(jì)。

控制器是車輛丟失尋蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要部件，其性能將直接影響整個(gè)車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的工作狀況，所以理應(yīng)鄭重選擇。根據(jù)上文所述，本設(shè)計(jì)將利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制，介于常用的51單片機(jī)閃存較小的缺點(diǎn)，經(jīng)過慎重的調(diào)研和考慮，本系統(tǒng)將選擇STC12C5A60S2型單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的控制器。其價(jià)格較低易于讓畢業(yè)生接受，而且無論是從處理能力還是抗干擾能力上來說，其性能要比一般的單片機(jī)要優(yōu)秀的多，最重要的是STC12C5A60S2是雙串口的，正好符合本系統(tǒng)的需求。

GPS模塊電路用于接收GPS定位信息和位置信息通過串口發(fā)送到單片機(jī)，GPS接收器的I/O接口模塊圖所示，實(shí)現(xiàn)了GPS定位信息的接收與實(shí)時(shí)顯示，以及定位功能。GSM無線通信系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)中最為重要的一環(huán)，其短消息傳輸功能是遠(yuǎn)程報(bào)警和實(shí)時(shí)定位的基礎(chǔ)。在車輛定位尋蹤系統(tǒng)中，其主要功用是將數(shù)據(jù)整理成短信，然后通過GSM將短信發(fā)送給用戶，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。所以說GSM模塊的選擇是極為重要的，現(xiàn)在市場(chǎng)上的GSM模塊非常的多，但質(zhì)量各有不同，沒有辦法快速甄別好壞。不過根據(jù)這段時(shí)間的調(diào)研和咨詢，結(jié)合車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的實(shí)際需求，選擇了外觀小巧，但是功能齊全，抗干擾性也是極強(qiáng)的SIM300作為本設(shè)計(jì)的通信模塊。

3 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)主要的功能在于遠(yuǎn)程報(bào)警和實(shí)時(shí)定位。報(bào)警功能是車輛丟失尋蹤系統(tǒng)應(yīng)用的前提，只有用戶可以及時(shí)了解險(xiǎn)情，定位跟蹤系統(tǒng)才有其實(shí)際的意義。車輛定位尋蹤功能其主要原理是將控制器和GSM模塊與GPS模塊相結(jié)合，當(dāng)車主得知車輛被盜后，可以通過車輛丟失尋蹤系統(tǒng)向我們?cè)O(shè)定好的號(hào)碼發(fā)送密碼短信，車載端收到信息后會(huì)判斷其正確與否，如果正確就會(huì)控制GPS獲取位置信息，然后將該數(shù)據(jù)封裝以短信的方式再返回到用戶的手機(jī)上，以此來實(shí)現(xiàn)車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的定位跟蹤功能。

系統(tǒng)主程序首先是對(duì)主程序?qū)嵤┏跏蓟僮鳎缓笳鐒eGPS接收到的是否是有效的數(shù)據(jù)，若有效則接下來在對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過驗(yàn)證短信來判斷是否要發(fā)送信息，驗(yàn)證成功則用戶這時(shí)候就可以用手機(jī)收到尋蹤短信。

GPS模塊的定位算法是根據(jù)4顆衛(wèi)星同時(shí)可見的前提下進(jìn)行定位的，所以有時(shí)候會(huì)接收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。因此就需要對(duì)其進(jìn)行解析，在處理該信息前。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)$GPRMC和$GPGGA進(jìn)行解析，通過對(duì)這兩條語句的分析就可以分離出我們所需要的信息，其子流程圖如圖3-1所示：

在車輛丟失尋蹤系統(tǒng)中，GSM和用戶之間傳遞的短信是由控制器通過串口進(jìn)行控制的，我們可以利用AT指令設(shè)置兩者之間的短消息通信，完成車輛丟失尋蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需求的短消息通信。

4 系統(tǒng)測(cè)試

在基本完成了車輛丟失尋蹤系統(tǒng)各部分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，將對(duì)其各項(xiàng)功能進(jìn)行測(cè)試，以保證車輛丟失尋蹤系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)之初的預(yù)計(jì)目標(biāo)，并在測(cè)試后差缺補(bǔ)漏，進(jìn)一步完善本設(shè)計(jì)。基于GSM和GPS的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的測(cè)試具體分為兩大部分：報(bào)警功能測(cè)和定位功能測(cè)試。

當(dāng)車主遠(yuǎn)離車輛，紅外傳感器感應(yīng)到有人闖入時(shí)，車輛丟失尋蹤系統(tǒng)就會(huì)控制GSM，通過其向車主發(fā)送一個(gè)報(bào)警信息，在這里我們?cè)O(shè)定的是“In danger，take action”，以提示車主有人闖入車輛，達(dá)到遠(yuǎn)程報(bào)警的功能。

收到報(bào)警短信后，車主就可以通過車輛丟失尋蹤系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤定位，只要用手機(jī)向安裝在車輛上的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)中的SIM卡卡號(hào)發(fā)送驗(yàn)證短信，當(dāng)驗(yàn)證通過后，車主就可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送回來的短信了解車輛當(dāng)前的具體的坐標(biāo)位置。

結(jié)論

以低成本和實(shí)用性為考量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)。主要以GSM和GPS為核心，利用紅外傳感器采集報(bào)警信息，利用GSM網(wǎng)絡(luò)向車主發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警短消息，使車主能夠在車輛出現(xiàn)被盜的情況下及時(shí)收到報(bào)警，以便做出應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)車輛被盜時(shí)，車主可以通過手機(jī)將事先設(shè)定好的短信密碼發(fā)給GSM模塊，系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，若驗(yàn)證成功，用戶就可以通過我的系統(tǒng)收到GSM發(fā)送的信息，實(shí)現(xiàn)手機(jī)定位的功能。該設(shè)計(jì)完成后完全符合預(yù)期的目標(biāo)，在汽車安全領(lǐng)域擁有一定的發(fā)展和推廣的前景。

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（黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目 項(xiàng)目名稱：基于GSM和GPS的車輛丟失尋蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目編號(hào)：201913299053）