CN204641669U - 基于移动通信网的车辆安防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于移动通信网的车辆安防系统，包括车载终端，所述车载终端设置在需设防车辆上，进一步包括，设置在用户监控中心的上位机、用户持有的手机；其中，所述车载终端包括主控模块，与主控模块连接的传感器模块、人机交互模块、定位模块、图像采集模块、移动通信模块；所述移动通信模块通过不同的通信链路与用户的手机、上位机建立无线连接。该实用新型性价比高，性能优越。

Description

基于移动通信网的车辆安防系统

技术领域

本实用新型涉及安防技术领域，尤其涉及车辆安防系统。

背景技术

随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅猛增加，然而汽车给人们出行带来方便的同时也给车主带来了汽车被盗等安防方面的风险，致使车主蒙受巨大的经济损失。以汽车防盗系统为例，目前，汽车防盗系统按结构和功能大致分为四大类：机械式、电子式、芯片式、网络式。传统的电子式防盗系统功能单一，只有震动警报和锁定车门功能，防盗系数较低，容易误报，缺乏跟踪监控功能，车辆一旦被盗很难找回。而芯片式、网络式防盗系统都是通过将高主频嵌入式CPU与嵌入式WinCE或Linux操作系统相结合构建的，产品成本较高。

鉴于以上情况，出现了基于GSM等移动通信网的汽车安防系统，如中国专利申请CN201220633079.8公开了“一种汽车防盗装置”，其加速度传感器通过依次相连的噪声滤波模块和信号放大模块与主机的输入端相连，主机的输出端分别与车载LED报警显示屏、继电器和声光报警模块相连，车载GPS接收天线通过车载GPS接收模块与主机相连，主机还连接有从机；从机通过高频无线数据传送抗干扰模块与GSM/GPRS模块相连，GSM/GPRS模块通过GSM网络与车主手机相连，GSM/GPRS模块上还连接有液晶显示器和按键。该实用新型虽然解决了部分问题，但是其功能单一，而且数据交互能力弱，使用上存在较大的局限性。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适应性强的车辆安防系统。

本实用新型包括车载终端，所述车载终端设置在需设防车辆上，设置在用户监控中心的上位机、用户持有的手机；其中，所述车载终端包括主控模块，与主控模块连接的传感器模块、人机交互模块、定位模块、图像采集模块、移动通信模块；所述移动通信模块通过不同的通信链路与用户的手机、上位机建立无线连接。

优选地，所述主控模块采用MCU芯片及外围电路、嵌入式系统、专用集成电路、或PDA或便携式智能终端的硬件平台。

优选地，所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器及外围电路，所述嵌入式微处理器可以采用ARM、DSP、或FPGA。

优选地，所述传感器模块包括分别与主控模块连接的红外热释电传感器、震动传感器、火焰传感器。

优选地，所述人机交互模块包括分别与主控模块连接的语音模块、串口彩屏模块；所述串口彩屏模块为触摸显示屏。

优选地，所述图像采集模块包括分别与主控模块连接的摄像头模块、RAM外扩模块。

优选地，进一步包括一与主控模块串口连接的串口扩展模块，所述摄像头模块、定位模块、串口彩屏模块、移动通信模块分别通过所述串口扩展模块与所述主控模块建立连接。

优选地，所述串口扩展模块由GM8125芯片及外围电路组成。

优选地，所述定位模块为GPS定位模块；所述移动通信模块为具有GPRS数据传输链路的GSM模块。

优选地，所述红外热释电传感器、火焰传感器、摄像头模块安装在车辆前挡风玻璃顶部靠车顶的位置，并置于车辆内部，所述摄像头采用云台摄像头。

本实用新型融合了传感器技术、嵌入式技术、物联网技术，电子技术、计算机网络技术、图像处理技术、模式识别技术等，尤其涉及汽车电子、视频处理技术、视频压缩技术、计算机技术和信号处理技术、无线数据通信等技术等的充分融合与集成，使用较低的硬件配置实现了基于移动通信网的低成本智能汽车安防系统。该系统具有全天候卫星定位、电子地图跟踪、车辆实时外部监控警报的功能，以及具有摄像头拍照功能，性价比高。

附图说明

为了更清楚地描述本实用新型所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1本实用新型的电路结构框图；

图2本实用新型之车载终端一实施例的电路结构框图；

图3本实用新型之车载终端另一实施例的电路结构示意图；

图4本实用新型之车载终端传感器、摄像头安装示意图。

附图标记说明：

1.安装位置。

由于本实用新型的实用新型点主要在于通过对各个组成部分连接关系的改进来实现，因此，使用框图可以完全体系本实用新型技术方案所涉及的内容，而每个部分的内部构造不在本实用新型的改进之列，同时，其也是现有技术所公开的技术方案，因此在本申请文件中无需对其进行具体而详尽的描述就已经能使本领域的技术人员对本实用新型进行全面的理解，并清楚地认识本申请的技术方案。

当然，作为进一步改进的技术方案，本实用新型也对其形状、部分部件的空间位置布局关系（空间结构）进行了相应的改进。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本实用新型的相关技术内容，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述，显而易见地，所描述的具体实施方式仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例，用于帮助理解本实用新型及其核心思想。

需要指出的是，本实用新型的中各个部分，尤其是所涉及的主控模块、处理器（如嵌入式处理器、单片机、MCU等）等系基于现有的芯片与外围电路构成（也可根据需要采用专用集成电路而无需软件辅助来实现），所述的上位机、手机也系基于现有的计算机系统、手机系统来实现，通过在芯片、计算机、手机上加载现有软件，或者根据现有方法所实现的软件进行工作。

本实用新型的发明点在于各个部分（模块、组件、器件）的硬件连接关系，不涉及各个部分内部结构的改进，在采用专用集成电路时无需软件辅助也可实现，即使具体应用中需要相应的软件，其也只是作为本实用新型在具体应用场景中与其他部分进行配合、协调，以更好实现本实用新型在应用中的作用，与本实用新型的发明点无关。同时，如果采用现有芯片、计算机系统配合软件来工作时，其所使用的软件、处理方法均为现有软件和方法，本实用新型所实现的发明效果和目的的实现也不依赖于软件，而是通过硬件构造（尤其是硬件连接关系）的改进来实现发明目的；并且本实用新型所要求保护的范围不涉及软件本身，而仅仅是各个部分的连接关系。

如图1所示，本实用新型主要由安装在需要设防车辆上的车载终端、设置在用户监控中心（如家里、办公室等）的上位机（计算机）、用户持有的手机等组成。其中，所述车载终端包括主控模块，与主控模块连接的传感器模块、人机交互模块、定位模块、图像采集模块、移动通信模块。所述移动通信模块通过不同的通信链路与用户的手机、上位机建立无线连接。

所述车载终端中的主控模块，实现采集分析处理各个模块发回的数据；其可以采用MCU（Microcontroller Unit，微控制单元；又称Single Chip Microcomputer，单片微型计算机或单片机）芯片及外围电路、嵌入式系统、专用集成电路、PDA或便携式智能终端（如平板电脑、智能手机）的硬件平台来实现。所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器及外围电路，所述嵌入式微处理器可以采用ARM、DSP、FPGA等芯片系统。其中，所述主控模块中基于各类现有芯片所实现时，其所需要的相应软件与本实用新型的发明点无关，当其与芯片等进行配合软件来工作时，其所使用的软件、处理方法均为现有软件和方法，本实用新型所实现的发明效果和目的的实现也不依赖于软件，而是通过硬件构造（尤其是硬件连接关系）的改进来实现发明目的；并且本实用新型所要求保护的范围不涉及软件本身，而仅仅是各个部分的连接关系。

所述的传感器模块包括震动传感器、红外日热释电传感器等；所述的人机交互模块包括交互式显示模块、语音模块等；所述的定位模块可以是GPS模块、北斗定位模块、基于移动通信网的定位模块中的至少一种；所述的图像采集模块包括摄像头模块，进一步地，设置了RAM外扩展模块，以进行图像数据的处理和存储，以加强主控模块的图像处理能力；所述的移动通信模块一般采用GSM模块，所述GSM模块具有GPRS数据通信链路，实现语音、短信、彩信及GPRS数据传输，当然，随着技术的演进，还可以采用3G、4G等移动通信模块来实现。

用户可以通过手机短信发送预设的特定指令到所述车载终端就能查看并设置车辆状态。如：用户可以发送设防、撤防、警报、定位、摄像等指令。当车载终端接收到相应指令后会及时进行数据解码，判断用户手机后和指令码是否正确。若正确，系统则会进行相应指令操作；若错误，则直接忽略，并及时告知用户（如以短信方式发送到用户手机）有不法指令侵入系统。   用户可以通过上位机上的GIS（Geographic Information System或 Geo－Information system，地理信息系统）软件查看车辆具体位置并获取车辆四周照片。

所述的手机、上位机实现上述操作所配合使用的软件、处理方法均为现有软件和方法，所述的软件和方法不属于本实用新型的发明点，并且本实用新型所要求保护的范围不涉及软件本身。

作为一种具体应用，如图2所示车载终端实施例，其MCU主控模块（图2中采用嵌入式处理器作为MCU主控模块），以及与MCU主控模块连接的GPS模块、GSM模块、RAM外部扩展模块（RAM外扩模块）、摄像头模块、传感器模块、语音模块、串口扩展模块、串口彩屏显示模块、电源模块。其中：

所述MCU主控模块：采用嵌入式处理器为主控芯片，采集分析处理各个模块发回的数据。

所述GPS模块：接收卫星定位数据，用于追踪车辆实时位置、运动状态及授时。

所述GSM模块：接收或发送短信，通过GPRS无线网络通信传输各种采集数据给上位机。

所述电源模块：采用5V开关电源为车载终端设备提供电源。

所述语音模块：实时播报系统运行状态，提升系统智能化与人性化。还包括一个外部扬声器，用于对外发送警报信息

所述传感器模块：实时监测车辆周围状态并返回数据给MCU主控模块。

所述摄像头模块：监控车辆周围状态，若有异常情况，拍摄照片传给MCU主控模块，控制GSM模块把图片通过彩信方式给用户手机。

所述串口彩屏模块：所述模块为交互式显示模块，例如采用触摸屏；安装在车载终端正面板上，用户可通过该彩屏设置、查看系统运行状态。当然所述触摸屏也可使用基于普通显示屏，再结合相应的输入控制设备组成，如输入键盘、按钮，以及鼠标、遥控器等。

所述RAM外部扩展模块：扩展MCU主控模块的RAM，用于处理接收摄像头返回的图片数据，提升图片数据处理速度。

所述串口扩展模块：扩展MCU主控模块的串口数量，以实现更多数据链路的建立，实现更多设备、部件的连接。

下面以举例的方式给出本实用新型具体实现和应用的部分实例：

如图3所示，本实用新型硬件部分主要由：微处理器电路、RAM外扩电路、传感器模块、彩屏显示模块、GPS定位模块、GSM模块、电源模块、语音模块、摄像头模块、串口扩展模块组成。其中：

微处理器电路：本实施例采用嵌入式微处理器及其外围电路构成，嵌入式微处理器可以选单片机、ARM、DSP、FPGA等，图3中使用ARM来实现，如使用SPM32的ARM芯片。

串口扩展模块：串口扩展模块由GM8125芯片及外围电路构成，其与ARM的串口连接，并对外提供多个串口，实现串口的扩展。由于本系统的有4个模块设备（包括GPS定位模块、GSM模块、摄像头模块、彩屏显示模块）串口通信，而一般的处理器只有两个串口通信口。所以本系统利用串口扩展芯片GM8125（当然也可采用其他串口扩展芯片）实现ARM与各个模块同时进行通讯。GM8125芯片子串口最高波特率可达38400bps，1个母串口可扩展5个子串口，控制简单。该芯片提供两种工作模式。当其工作在单通道模式下时，模式控制引脚MS=1,用户可以通过STADD0~STADD2和SRADD0~SRADD2选择母串口与某一个子串口一对一进行通信，当芯片工作在多通道模式下，模式控制引脚MS=0，MCU需要在初始化时向GM8125写配置寄存器来选择帧数据格式和波特率，在每次向一个子串口写数据前，需要先在STADD0~STADD2引脚上设置好发送子串口地址，然后再向GM8125写入串口数据，GM8125会自动地把数据从所选发送端口发送出去。当GM8125的任意一个子串口接收到数据时，它将主动在TXD0引脚发送出来，同时在SRADD0~SRADD2引脚上输出相应的数据表明数据对应的子串口号。

其中GPS定位模块、GSM模块、摄像头模块、彩屏显示模块分别通过串口扩展模块扩展形成的串口实现与ARM的连接。

   GPS定位模块：系统采用的GPS模块为高性能ATK-NEO-6M定位芯片，通过串口与微处理器连接，该芯片体积小巧，性能优异能快速捕获卫星信号，定位精度在5M以内，最多可同时追踪20个卫星信道。本模块自带可充电后备电池，该电池可以维持半小时左右的GPS星历数据的保存，以支持温启动或热启动，从而实现快速定位。模块串口数据格式为TTL电平输出，串口波特率支持4800、9600、19200、38400等不同速率，以方便和MCU进行连接。本系统中ARM只需接收GPS数据，故只需接GPS模块的TXD端。

GSM模块：本系统采用的网络通信设备为SIM900A 通信模块。该模块具有语音通话、短信收发、GPRS网络数据收发、彩信收发等功能。

 电源模块：本系统设计了一个220V转5V直流电压、功率为100W的开关电源。电路工作原理：首先220V交流电压经整流滤波后，变成含有一定脉动成分的直流电压，该电压经过TL494脉宽调制芯片和高频变换器转换成所需电压值方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。其中TLT494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。

 摄像头模块：本系统使用了VC0706串口摄像头作为监控拍照设备。该摄像头采用串口命令控制拍照，只需2个IO口即可正常工作，相比传统摄像头大大减少了IO口资源的使用。该摄像头直接输出JPEG格式的图片，用户可以根据实际需要实时修改大小和传输速率。

 彩屏显示模块：本系统为了提升用户体验，采用了串口彩屏作为人际交互界面，该串口屏是集TFT显示驱动、图片字库存储、GUI操作、RTC显示及各种组态控件于一体的串口显示终端，用户ARM只需发送相应的串口指令就可以轻松实现文本、图片和曲线显示。

语音模块：本系统采用了内置语音芯片模块。该芯片是一块具有标准PWM输出的语音标准芯片，使用前只需将您所需要的语音烧录进入芯片即可。

BUSY：芯片工作时，输出低电平；停止工作或者待机时，保持高电平。

DATA：接受控制脉冲的脚位，收到几个脉冲，就播放第几个地址的内容。

RST：当收到脉冲时，芯片播放指针归零，同时芯片进入待机状态。

本系统采用ARM的I/O口模拟串行工作控制芯片播报内容。如需要播放第十段声音，首先ARM发送一个复位脉冲给RST引脚，接着发送10个脉冲到DATA引脚即可播放。

RAM外扩模块：虽然本系统的微控制处理器有2K的SRAM，但由于装配有摄像头，所以需要ARM具有存储处理大数据的能力，故采用ARM外扩一个62256RAM芯片，该芯片是32K的低功耗静态RAM存储器。ARM的P0口和P2口用于扩展外部RAM，P0口作为地址低8位（与数据口分时复用），P2口作为地址高8位。

  传感器模块通过I/O口与微处理器连接，所述传感器模块包括：

红外热释电传感器：由于本系统需要检测车辆四周是否有人靠近，故采用现在应用较为广泛的红外热释电作为感应器件。该传感器具有全自动感应功能，当有人进入感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

 震动传感器：本系统采用SW—18015P震动传感器检测车辆是否震动，该传感器工作电压为：3.0V-5.0V，数字信号输出高低电平。当车辆不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平；当车辆震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平。因此，本系统直接把传感器输出端与ARM直接相连，通过ARM来检测高低电平，来检测车辆是否震动，从而起到报警作用。

火焰传感器：为了减少车辆发生火灾给车主带来的损失，本系统设计一个火焰传感器用于检测车辆四周是否有火警危险。该火焰传感器可以检测火焰或者波长在760nm~1100nm范围内的光源，探测角度在60°左右，数字开关信号输出。当检测到有火焰时，输出端输出低电平；正常时输出高电平。

为了便于安装和使用，本实用新型将上述车载终端中的红外热释电传感器、火焰传感器、摄像头模块以外的部件全部集中设置在车载终端壳体中，形成一体化设备；红外热释电传感器、火焰传感器、摄像头模块分别通过缆线与车载终端壳体中的相关接口进行连接。其中所述的红外热释电传感器、火焰传感器、摄像头模块安装在车辆上可以检测到车辆内外的相关信息的位置，优选地，如图4所示，将上述部件安装在车辆前挡风玻璃顶部靠车顶的位置（即图4中的安装位置1），并置于车辆内部，为了确保摄像头模块能采集不同方向图像，所述摄像头采用云台摄像头，从而可以实现旋转，以便于采集不同方向的图像信息。

上述各个实施例在工作时，    ARM或其他主控模块只需通过串口发送AT命令即可控制GSM模块。如用户需要通过手机发送短信只需按以下步骤发送AT命令即可：

发送“AT+CMGF=1\r”,设置发送文本模式。

发送“AT+CMGS=”电话号码”\r”,设置发送手机号码。

输入发送短信内容，如：设防。

最后发送0x1a，以十六进制发送，短信即可发送成功。

本实用新型工作过程如下：

1  先插上电源给车载终端设备供电，然后点击车载终端触摸屏上的一键启动按钮，系统则开始进行开机自检，并语音播报系统自检状态，同时用户也可以直接在彩屏上看到系统自检状态。自检成功后，系统则会开始正常工作。

2. 系统正常工作后，用户在车内时可以点击车载终端触摸屏上的系统状态按钮，查看系统具体状态，如：车辆是否设防，车辆是否有人靠近、震动等，用户也可以点击设置按钮，进行GPS定位、设防、警报、撤防等操作。

3. 用户若离开车辆后，也可以通过手机短信发送几条简单的指令就能查看并设置车辆状态。如：用户可以发送设防、撤防、警报、定位、摄像等指令。

4. 当系统接收到相应指令后会及时进行数据解码，判断用户手机后和指令码是否正确。若正确，系统则会进行相应指令操作；若错误，则直接忽略，并及时告知用户有不法指令侵入系统。

5. 用户可以通过上位机上GIS定位系统软件查看车辆具体位置并获取车辆四周照片。

6.   系统进入设防状态后，当红外热释电传感器监测到有人靠近车辆时，系统会自动报警并只发送短信提示用户；若车辆此时又产生剧烈震动，系统则会进行语音警报，同时开启摄像头拍摄照片并发送彩信给用户和给上位机，用户可通过照片查看车辆震动原因（是否是误报、或者是有人触动车辆）；若系统检测到车辆四周有火焰时，也会启动摄像头拍摄照片发送彩信告知用户。从而做到全方位、多角度、高精度保护车辆安全。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.基于移动通信网的车辆安防系统，包括车载终端，所述车载终端设置在需设防车辆上，其特征在于，进一步包括，设置在用户监控中心的上位机、用户持有的手机；其中，所述车载终端包括主控模块，与主控模块连接的传感器模块、人机交互模块、定位模块、图像采集模块、移动通信模块；所述移动通信模块通过不同的通信链路与用户的手机、上位机建立无线连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主控模块采用MCU芯片及外围电路、嵌入式系统、专用集成电路、或PDA或便携式智能终端的硬件平台。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述嵌入式系统包括嵌入式微处理器及外围电路，所述嵌入式微处理器可以采用ARM、DSP、或FPGA。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括分别与主控模块连接的红外热释电传感器、震动传感器、火焰传感器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述人机交互模块包括分别与主控模块连接的语音模块、串口彩屏模块；所述串口彩屏模块为触摸显示屏。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块包括分别与主控模块连接的摄像头模块、RAM外扩模块。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，进一步包括一与主控模块串口连接的串口扩展模块，所述摄像头模块、定位模块、串口彩屏模块、移动通信模块分别通过所述串口扩展模块与所述主控模块建立连接。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述串口扩展模块由GM8125芯片及外围电路组成。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块；所述移动通信模块为具有GPRS数据传输链路的GSM模块。

10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述红外热释电传感器、火焰传感器、摄像头模块安装在车辆前挡风玻璃顶部靠车顶的位置，并置于车辆内部，所述摄像头采用云台摄像头。