CN1202434A - 采用全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统,该系统包括配有GPS接收机的车载防盗装置和监控中心,其特征在于该系统还设有多个转发站,各分监控中心与各转发站和主监控中心通过公用通信网连成主干网,各转发站与各用户车辆通过无线通信网连成延伸网。该系统能对被盗车辆实现快速准确定位,且功能全面,可靠性高,实用性强,适宜于建立大范围防盗服务体系。

Description

采用全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统

本发明涉及一种车辆防盗系统，特别是涉及一种采用全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统。

近年来车辆被盗被劫事件骤增，已成为一个严重的社会问题，并已引起社会各界的广泛关注。为此，人们提出了种种技术解决方案和防范措施，以解决汽车被盗问题。目前市场上已有多种汽车防盗器面世，这些汽车防盗器产品都是以锁住方向盘、离合器等部件，或切断油路、电路，或安装报警器等方法进行防盗，虽具有一定的效果，但由于上述各类防盗器仅具有较为单一的功能，且缺少车辆定位系统和装置以及与警察部门相连的报警装置，因而不能及时有效地防止盗车。因此，采用基于高科技手段的技术防范体系来解决此类问题就成为人们的主攻方向。

目前已有的用于车辆防盗的技术防范系统主要有三种类型，它们分别是采用所谓“地标法”技术的美国路捷(LOJACK)系统；基于传呼技术的单向防盗系统和采用全球定位系统技术的GPS车辆定位监控系统。其中以GPS(全球定位系统)车辆定位监控系统采用的技术最先进，功能最全面，因而也最具发展前途。

GPS车辆定位监控系统在国外也称为AVL系统，它利用车载GPS接收机接收定位数据，通过无线电通信系统把数据送到监控中心，监控中心的电脑对数据进行分析后并结合预先存在数据库内的车辆数据，可以迅速地把报警车辆的位置状态及各种有关数据显示出来。监控中心的控制指令也可通过无线电通信系统发给车载设备，从而对车辆进行有效的控制。这类系统目前已发展得比较完善，功能也很全面，国外很多大城市的巡警车辆，出租汽车都已广泛使用AVL系统。国内北京、上海，杭州等城市也开始使用。

这类系统的主要设计目标是向移动用户提供多功能的定位监控功能，防盗也是其中一项功能。但从车辆防盗要求来考虑，却有以下几点弊病：

1、AVL系统中，投资最大的是无线通信系统，特别是建立一个服务范围包括多个城市的AVL系统，就必须使用多站联网的集群设备，其投资将占整个AVL系统的90％。为此现有的(如上海、杭州等地的)AVL系统服务范围一般只局限于一个城市的中心地区。车辆被盗劫后，很快就可开出服务范围之外。

2、隐蔽性差，易受破坏。由于车载设备要通过无线通信系统与监控中心通信，天线的隐蔽性成了一个难题。装在车外将成为盗贼破坏的目标，天线一旦破坏，监控中心对这辆车的防盗监控即为空话。而如天线隐蔽在车内，通信范围将明显缩小，同样不能实现有效的监控。

3、车载设备价格过高，非一般车主能够接受，难以大规模推广。

本发明就是针对现有技术的缺陷及局限性进行了改进，目的在于提供一种利用全球定位系统技术对被盗车辆实现快速准确定位，且功能全面，可靠性高，实用性强，适宜于建立大范围防盗服务体系的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统。

为实现上述目的，本发明提供一种采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，该系统包括配有GPS接收机的车载防盗装置和监控中心，其特征在于该系统还设有多个转发站，各分监控中心与各转发站和主监控中心通过公用通信网连成主干网，各转发站与各用户车辆通过无线通信网连成延伸网。

所述的分监控中心分布于服务区的各个城市，转发站则相对较密地分布于城区及郊区，以覆盖整个服务区。

该系统可提供用户车辆报警显示、控制及处理和失车查询的基本服务，并可与传呼中心相连提供开门提示和报警通知的可选服务。

该系统具有抗破坏、防误报、防恶意干扰及防复制电子密码钥匙的相应设置。

所述的转发站包括与车载防盗装置通信的无线收发信机，与各分监控中心通信的主干网终端设备及与上述两者相连的对信号进行处理并对其格式、速率进行转换的计算机。

所述的防误报设置是采用具有复位功能的传感器和检测器，可实行复位后再检测；所述的防恶意干扰设置是在延伸网中采用多频率技术，在不同的时间使用不同的工作频率；所述的抗破坏设置是将车载防盗装置安装在车体结构内隐蔽之处；所述的防复制电子密码钥匙的设置是通过一个密码设置器来随机改变其工作密码。

所述的转发站可进一步延伸至每个公路收费站，在公路收费站设置具有转发和登记功能的转发登记站，对过往车辆进行登记和对经过的被盗车辆进行简便定位，并在停车场等某些特别地点设置监测站，对被盗车辆进行简便定位。

本发明克服了现有技术的诸多弊端，特别是克服了现有技术中由于车载设备和监控中心之间使用专用的单一的无线通信网，从而导致用户设备价格昂贵且易受破坏，因而防盗的实用价值不大的缺陷。本发明采用二级通信网的结构，即以主干网和延伸网相配合完成用户车载设备和监控中心之间的通信，从而可降低用户设备的价格，并且可以将防盗装置隐蔽在车体结构内使歹徒难以迅速破坏，大大提高了防盗的实用价值。此外，本发明所采取的一些新的措施，诸如开门提示、在收费站及停车场实现登记和盗车简便定位、对传感器和检测器实现复位后再检测以及无线频率变换能力等，使整个系统的防误报、防恶意干扰及防盗整体可靠性有明显提高，进一步提高了实用性。另一方面，由于在本发明的二级通信网结构中，转发站设备简单，价格低，要求统一，适宜批量生产，而且容易架设。而主干网又是现存的公用数据网，设备安装地点固定，主干网能通到哪里，本防盗系统的服务就能扩展到哪里，从而为建立大范围的车辆防盗服务网提供了极其有利的条件。

图1是本发明的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统结构框图。

图2是采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统中的转发站结构框图。

图3是采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统中的车载防盗装置结构框图。

下面将结合附图及优选的实施例对本发明作进一步的描述。

图1给出了本发明的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统结构框图。由图可见，本发明的车辆防盗系统包括一个主监控中心，多个与主监控中心相连的分监控中心，与各分监控中心相连的多个转发站以及装在用户车辆内的配有GPS接收机的防盗装置。为使本发明的车辆防盗系统能对用户车辆的当前所处位置进行快速准确定位，并能将报警信号及时准确地传递到相应的监控中心，同时又要兼顾整个系统设置的经济性和实用性，本发明将连接主监控中心、分监控中心、转发站及用户车辆的通信系统设置成二级通信网。二级通信网包括主干网和延伸网，其中各分监控中心与各转发站和主监控中心之间的通信采用公用通信网，该通信网构成主干网，这既可以大量节约采用无线通信系统所必须使用多站联网的集群设备的投资，又可保证通信方便快捷。各转发站与各用户车辆之间的通信采用无线通信网，该通信网构成延伸网。这主要是由于用作车辆防盗的通信设备传送的数据量很小，仅在盗劫事件发生时及车主要对自己的车辆查询时才有数据通信发生，因而通信设备要求相对简单，价格也远较集群设备为低，有利于大量推广。通过二级通信网可将整个系统有机地联系起来。

上述主监控中心可设于中心城市的公安局内，其计算机系统内存有全服务区的地理信息系统(GIS)资料及所有用户的资料，其功能是对整个系统实行监控，并协调各分监控中心之间的工作。

上述分监控中心分布于服务区的各个城市，在每个城市公安局的报警台内设一个分监控中心，其计算机内存有其管辖区的地理信息系统(GIS)资料及在该区登记的用户车辆资料。上述的主监控中心和分监控中心的硬件和现有的AVL车辆定位监控系统的硬件相同，软件也是成熟技术。贮存于各个监控中心计算机系统内的用户资料包括车主、车型、颜色、车号和车主联系电话、传呼机号以及当地的警力分布等与车辆防盗有关的资料。

上述转发站相对较密地分布于服务区的城区及郊区，以覆盖整个服务区。由于转发站与集群基站相比要简单得多且造价低，单站投资很小，因而可以布得相对较密(在城区，平均相隔8～10公里，在郊区，平均相隔15～20公里设一个转发站，具体数据需经当地实际测量确定)。转发站结构如图2所示，它包括无线收发信机，主干网终端设备和连接二者的计算机。其中无线收发信机采用甚高频或超高频无线收发信机，它通过延伸网与车载无线收发信机通信。主干网终端设备通过主干网与监控中心的主干网终端设备通信。计算机则对信号格式、速率等进行必要的转换和处理。上述转发站主要完成两个通信网之间的转接。它只通过主干网与其归属分监控中心进行通信，而并不直接与其它监控中心和转发站通信。同时，转发站通过延伸网与处于移动中的车载防盗装置通信。进入其覆盖区的所有用户都可与它进行通信，在覆盖重叠区的用户，可以同时与多个转发站发生通信，通信规约需保证不发生相互干扰而完成可靠通信，监控中心在收到不同路径送来的同一信号时只处理其中的一个。

所述的转发站可进一步延伸至每个公路收费站，在公路收费站设置具有转发和登记功能的转发登记站，对过往车辆进行登记，登记信息包括日期，时间、车号、位置、状态(告警或正常)，这给GPS天线已被歹徒破坏的被盗车辆提供了补救措施，也给侦查车主自盗骗取保险费案件提供了便利。登记时车载无线收发信机以低功率发射。

为进一步提高系统的防盗能力，该系统还在某些盗车案件易发的特别地点(如停车场)设置监测站。对被盗车辆进行简便定位。监测站没有转发功能，即是没有主干网终端设备的转发站。当盗车事件发生时，车载设备会以高功率和低功率分别发一次报警信号。高功率信号通过转发站送到监控中心。低功率信号只能被几百米范围内的登记站和监测站收到。监测站收到低功率报警信号后，即用警铃通知值班人员，在附近有车辆报警，其计算机屏幕则显示报警车辆的车型、颜色和车牌号(报警车辆发出的报警信号中包含有车型、颜色和车牌号的信息)，值班人员即可据此采取有效措施。所述的简便定位即指收到低功率信号，该车一定就在附近。

上述防盗装置和全球定位装置装在用户车辆内。防盗装置构成如图3所示，它包括一个处理单元，一个执行单元、若干个传感器和检测器、一个电子密码锁、一个人工报警输入器、一个全球定位系统GPS接收机和一个无线收发信机，上述各部件均与处理单元相连。所述的处理单元及执行单元均采用中等功能的单片机。传感器或检测器可对现有产品作适当改进，增加一个复位端，可进行复位后再检测，以防误报。传感器或检测器可包括多个用于不同检测需要的不同种类的传感器，如振动传感器、开门检测器、马达启动检测器等，它们可分别装在车门及其它敏感部位。人工报警输入器可以是一个按钮，它装在隐蔽处，供司机遇到劫车时报警。执行单元在处理单元控制下可执行切断油路、电路及发出声、光报警。所述的电子密码锁(或遥控器)装在车门上，在没有收到遥控器发来的准确密码时测得车门被打开，即向处理单元送报警信号。为防止歹徒以各种方式复制密码车钥匙，可配制一个专用的密码设置器，车主借助该设置器可随机改变密码，密码锁有自己的固定码，密码钥匙(或遥控器)也有自己的固定码，密码设置器内存有配套的车锁和车钥匙的固定码，只有这些固定码全部对上后才能改变密码锁和密码钥匙的使用密码。所述的无线收发信机采用具有FSK数字调制解调功能的甚高频或超高频异频单工收发信机，它是一种小功率的收发信机，其功能简单，功率不大，发射占空比极低，因而体积小，又配备微型天线，要求通信距离不远，因此可很隐蔽地安装在车体结构内，不易受歹徒破坏。发射机有两种功率状态，高功率为5w，低功率为50mw。为了对用户车辆的当前位置实行快速准确定位，在用户车辆内装有采用全球定位系统技术的GPS接收机。GPS接收机采用市售的产品。由于GPS天线接收的是卫星信号，必须安装在顶上没有金属板阻挡的地方，相对安装在车体结构内的微型无线收发信机天线还是容易受到破坏。在极大多情况下，歹徒要破坏GPS天线，都须预先进入车内。而歹徒一旦非法闯入车内，报警设备已向监控中心发出了报警信号及所在的准确位置。如果歹徒先破坏GPS天线，报警设备测得GPS天线已被破坏，在向监控中心报警的信号中就会包括GPS天线已遭破坏的信息，并向监控中心报告最近从GPS接收机收到的有效位置数据。只有在歹徒破坏了GPS天线，又很快地驶离盗车现场后，才会增加侦破的难度。此时监控中心可以根据是从哪个转发站发来的信号来大致判别出该报警车辆的位置。在通过公路收费站时，也会被登记站侦查到。

上述主干网可利用现有的公用通信网。主要要求是通信可靠，接入迅速(0.5至1秒)，还需要把各监控中心和转发站联在一起。现有的x.25分组交换网、DDN公用数据网以及集群通信网可优先采用。也可因地制宜地对不同的通信路段采用不同通信网的混合方式。公用数据网本身都能保证可靠的数据传送，只须配上适当的接口设备即可。

延伸网只用于车辆防盗，平时传送的数据量很小，为使设备简单以降低造价，原则上使用一对频率，采用合理的无线信道访问规约就可以完全满足需要。延伸网中，车载机至转发站的无线信道访问规约采用ALOHA规约，即随机发射，超时重发方式。转发站至车载机的无线信道访问规约采用CSMA规程。它们都是常规技术。

本发明的防盗系统可为用户提供用户车辆报警显示、控制及处理和失车查询等基本服务，并可与传呼中心相连提供开门提示和报警通知两项可选服务。

A、  用户车辆报警显示、控制及处理

这是本发明的一项基本服务。当有盗窃情况发生时，传感器或检测器把测得的非正常情况(如车门被撬，玻璃打碎等)向处理单元报告，司机遇到劫车时可按一个隐藏的按钮报警，车内的GPS接收机定时向处理单元输送位置和状态数据。处理单元收到报警输入后即通过无线收发信机向附近的转发站发出报警信号，转发站则通过主干网把报警信号送到当地(指报警车辆发生报警时的所在地)的警局分监控中心，在该警局分监控中心的控制室内则会清晰地显示出报警车辆的所在位置及车主、车型、颜色、车号、车速、报警种类等各种数据和GPS接收机状态(正常、信号被阻或被破坏)以及当地的警力分布等资料。监控人员可对该车继续查询，或发控制命令切断油路、电路，或安排警力处理之。

B、失车查询

这是本发明的又一项基本服务。如车主发现车已被盗，立即打电话给监控中心，监控中心工作人员输入查询命令，即可在几秒内查到该车的准确位置及A项中所述的各项数据和状态，并在屏幕上显示出来。

C、开门提示

这是本发明的一项可选服务。选有该功能的用户，在停车上锁后，可用电子密钥启动“开门提示”功能。此功能一旦启动，只要再有人打开车门，车主的传呼机即可收到一个“开门提示”的通知。此功能是为防止电子密码钥匙可能被人复制，以及有些特别高明的盗贼有可能不触发报警器而打开车门盗走车辆。

监控中心收到“开门提示”信号只是把它们记录下来，再向传呼台送传呼信号，并不显示或告警。只有当车主接到传呼机通知发现有问题时打电话报告监控中心后，才对该车进行处理。

D、报警通知

这也是本发明的一项可选服务。车辆一报警，系统即会向车主的传呼机发出“你的车在报警”的通知，车主即可去现场查看情况。

要提供C、D两项服务，主监控中心必须与能覆盖整个服务区的传呼台相连通。

为全面提高本系统的防盗、防劫能力和工作可靠性，该系统还具有防误报、防恶意干扰及抗破坏等相应设置。

所述的防误报设置是采用具有复位功能的传感器(包括检测器)，即在每个传感器上设一个复位输入端，实行复位后再检测。当复位输入端为“1”时，传感器复位停止检测，输出信号恢复正常。当复位信号为“0”时，传感器又恢复正常工作。采用了具有复位功能的传感器，当传感器一旦检测到报警状态时，即向处理器报告，处理器向转发站发报警信号。转发站收到后，即发回一要求复核报警状态的命令。车载设备收到后，其处理器给传感器一个复位信号，然后检测传感器的输出是否为正常。如是，则取消复位信号，再检测传感器输出是否又恢复报警状态。如是，则向转发站发出报警复核正常的信号，否则，报告不正常情况。监控中心可据此来判别是否有因车载设备某种故障而发生误报警的可能。此外还必须尽量提高车载设备的可靠性，尽可能地减少因各种干扰引起的误报。传感器要提高可靠性，与处理器之间的信号设计应是有一定持续时间的电平变化而不能是一个跃变。振动传感器送来的报警信号要有特别指示，与其它来源的报警有所区别。因为振动传感器往往是造成误报警的根源。

无线通信必须考虑恶意干扰问题，因此本系统采取了防恶意干扰措施。如果全系统使用固定不变的转发频率，时间长了总会被歹徒所掌握。如果歹徒携带一个同频率的干扰发射机，在车旁先发干扰再盗车，将因通信失灵而无法报警。为解决此问题，本发明在延伸网采用多频技术，即有若干个可用频率，在某个算法控制下，以GPS接收机收到的星历为参数来改变系统的工作频率。由于平时并不发射信号，歹徒很难掌握作案当时延伸网的使用频率，因而在很大程度上能有效地防止恶意干扰。关键问题是对这些可用频率和控制算法严加保密。

所述的抗破坏设置是鉴于服务区域内相对安排了较密的转发站，致使车载无线收发信机，包括微型天线可以安装在车体结构内而仍能保持可靠通信。车载设要做得小巧，全部安装在车内隐蔽之处，具体安装位置也不能固定，使歹徒难以迅速破坏。

Claims (7)

1、一种采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，该系统包括配有GPS接收机的车载防盗装置和监控中心，其特征在于该系统还设有多个转发站，各分监控中心与各转发站和主监控中心通过公用通信网连成主干网，各转发站与各用户车辆通过无线通信网连成延伸网。

2、根据权利要求1所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于分监控中心分布于服务区的各个城市，转发站则相对较密地分布于城区及郊区，以覆盖整个服务区。

3、根据权利要求1所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于该系统可提供用户车辆报警显示、控制及处理和失车查询的基本服务，并可与传呼中心相连提供开门提示和报警通知的可选服务。

4、根据权利要求1所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于该系统具有抗破坏、防误报、防恶意干扰及防复制电子密码钥匙的相应设置。

5、根据权利要求1或2所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于所述的转发站包括与车载防盗装置通信的无线收发信机，与各分监控中心通信的主干网终端设备及与上述两者相连的对信号进行处理并对其格式、速率进行转换的计算机。

6、根据权利要求4所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于所述的防误报设置是采用具有复位功能的传感器和检测器，可实行复位后再检测；所述的防恶意干扰设置是在延伸网中采用多频率技术，在不同的时间使用不同的工作频率；所述的抗破坏设置是将车载防盗装置安装在车体结构内隐蔽之处；所述的防复制电子密码钥匙的设置是通过一个密码设置器来随机改变其工作密码。

7、根据权利要求1所述的采用GPS全球定位装置的二级通信网车辆防盗系统，其特征在于所述的转发站可进一步延伸至每个公路收费站，在公路收费站设置具有转发和登记功能的转发登记站，对过往车辆进行登记和对经过的被盗车辆进行简便定位，并在停车场等某些特别地点设置监测站，对被盗车辆进行简便定位。

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