CN207208005U - 基于rfid和gps的车牌防盗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于RFID和GPS的车牌防盗系统，从用户实际使用出发，尽可能减少了改装带来的对目前现有车牌的影响，硬件系统主要分为携带RFID标签的车牌端以及携带RFID阅读器的车头端两个部分。通过RFID阅读器实时阅读RFID标签来判断车牌位置异常状态，并发送状态信息给服务器端设备，同时由于采用无线传输方式发送状态信息，能够在极短时间内发现异常，保证了状态信息的实时性。此外车牌端采用了GPS模块，使用户查找车牌时能够调用相关的地图应用在服务器端设备上进行显示。

Description

基于RFID和GPS的车牌防盗系统

技术领域

本实用新型属于车牌防盗技术领域，具体涉及一种基于RFID和GPS的车牌防盗系统的设计。

背景技术

由于科技的进步与生活水平的提高，导致汽车的普及十分迅速，这同时也为人们生活带来了极大的方便。但随之带来的人口剧增和机械化生产导致各行各业的竞争加剧，人们开始追求时间的精准把握和效率的提高，而一旦车牌被盗，车辆无法正常行驶，将为车主带来意想不到的后果。

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种适用于近距离的无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。一个完整的RFID系统由阅读器、标签、应用软件、天线组成。一般按照是否向RFID标签发起主动读写数据分为有源产品、无源产品、半有源产品。RFID广泛应用于智能交通、智能物流、智能医疗等各个领域，具有成本低、低功耗、识别迅速、可重复使用、安全性好等优点。

全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决车牌被盗为车主带来极大的不便的问题，提出了一种基于RFID和GPS的车牌防盗系统。

本实用新型的技术方案为：基于RFID和GPS的车牌防盗系统，包括车牌端设备、车头端设备以及服务器端设备。

车牌端设备包括车牌端控制器模块、电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块；电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块分别通过UART串口与车牌端控制器模块通信连接，第一远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接。

车头端设备包括车头端控制器模块、第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块；第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块分别通过UART串口与车头端控制器模块通信连接，第二远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接，RFID阅读器模块与RFID标签模块无线通信连接；RFID阅读器模块通过监测RFID标签模块是否存在来判断车牌是否存在于汽车附近。

服务器端设备采用计算机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型从用户实际使用出发，尽可能减少了改装带来的对目前现有车牌的影响，硬件系统主要分为携带RFID标签的车牌端以及携带RFID阅读器的车头端两个部分。通过RFID阅读器实时阅读RFID标签来判断车牌位置异常状态，并发送状态信息给服务器端设备，同时由于采用无线传输方式发送状态信息，能够在极短时间内发现异常，保证了状态信息的实时性。此外车牌端采用了GPS模块，使用户查找车牌时能够调用相关的地图应用在服务器端设备上进行显示。

优选地，车牌端控制器模块采用STC15W58S4最小系统，其中：V_in引脚与电源模块连接，GND引脚接地。

上述优选方案的有益效果是：STC15W58S4是STC公司对原有的51内核进行了重大改进并增加了很多的系列单片机，具有低功耗、低价位、高性能、使用方便等显著特点。它最大的特点在于支持在线仿真，方便开发调试。

优选地，车头端控制器模块采用STC89C52最小系统，其中：3V3引脚和5V引脚均与车载电源连接，GND引脚接地。

上述优选方案的有益效果是：STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能微控制器，其广泛应用于工业控制系统，具有较高的性价比。

优选地，GPS模块及第一远距离无线通信模块采用A7模块，车牌端设备的A7模块中：5V引脚与电源模块连接，GND引脚接地，TXD引脚与STC15W58S4最小系统的RXD3引脚连接，RXD引脚与STC15W58S4最小系统的TXD3引脚连接。

第二远距离无线通信模块采用A7模块，车头端设备的A7模块中：5V引脚与电源模块连接，GND引脚接地，TXD引脚与STC89C52最小系统的RXD引脚连接，RXD引脚与STC89C52最小系统的TXD引脚连接。

上述优选方案的有益效果是：A7是全球最小的四频GSM/GPRS模块，尺寸仅为22.8×16.8×2.5mm，凭借超小的尺寸，超低功耗和宽工作温度范围，A7是M2M应用的理想解决方案，适用于车载、工业及PDA、个人跟踪、电力环境检测、无线POS、智能计量以及其它M2M的应用，为其提供完善的GSM/GPRS短信、数据传输及语音服务。其电路经过实验检测，具有稳定性好、通用性高的特点。

优选地，RFID阅读器模块采用RC522模块，其中：3V3引脚与车载电源连接，GND引脚接地，MOSI引脚与STC89C52最小系统的P10引脚连接，SCK引脚与STC89C52最小系统的P11引脚连接，SDA引脚与STC89C52最小系统的P12引脚连接，MISO引脚与STC89C52最小系统的P13引脚连接。

上述优选方案的有益效果是：RC522模块目前在很多的领域都得到了广泛应用，尤其适用于低成本、小尺寸、低功耗和单电源的非接触式通信的应用场合。RC522模块与主机的通信使用SPI接口，具有支持全双工操作、操作简单、数据传输速率较高的优点。此外，该模块还具有体积小、低功耗等优点，最低仅需要2.5V电压即可工作，正常工作时电流在200μA以下。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例提供的基于RFID和GPS的车牌防盗系统结构框图。

图2所示为本实用新型实施例提供的A7模块芯片电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的说明。

本实用新型实施例提供了一种基于RFID和GPS的车牌防盗系统，如图1所示，包括车牌端设备、车头端设备以及服务器端设备。

其中，车牌端设备包括车牌端控制器模块、电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块。电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块分别通过UART串口与车牌端控制器模块通信连接，第一远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接。

车头端设备包括车头端控制器模块、第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块。第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块分别通过UART串口与车头端控制器模块通信连接，第二远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接，RFID阅读器模块与RFID标签模块无线通信连接，RFID阅读器模块通过监测RFID标签模块是否存在来判断车牌是否存在于汽车附近。

根据实际需要，车牌端设备需要储存车牌相关信息以及负责车牌的位置定位并将定位信息发送到服务器端设备，由于车牌位置是移动不确定的，无法外部供电，所以必须采用自带电源供电方式，并且利用无线传输方式传输数据。因此，本实用新型实施例中，采用蓄电池作为车牌端设备的电源模块，为车牌端设备的其它模块提供适配的电源(如5V、3.3V等)。车头端设备涉及的功能有判断车牌位置异常状态以及发送状态信息给服务器端设备。而因为车头是属于车辆主体部分，且位置固定，因此车头端设备可采用车载电源进行供电，无需额外配置电源。

服务器端设备采用计算机，主要用于实现网络通信、数据存储、人机交互、发送警报短信等功能。

本实用新型实施例中，车牌端控制器模块采用STC15W58S4最小系统。STC15W58S4是STC公司对原有的51内核进行了重大改进并增加了很多的系列单片机，具有低功耗、低价位、高性能、使用方便等显著特点。它最大的特点在于支持在线仿真，方便开发调试。最小系统指的是芯片只引出所有引脚，除一些基本的开关、电源设备外不添加任何其他外设。为了降低功耗，本实用新型实施例只给出一些使用的端口，没有使用的不引出。则STC15W58S4最小系统的资源使用情况如表1所示。

表1

本实用新型实施例中，车头端控制器模块采用STC89C52最小系统。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能微控制器，其广泛应用于工业控制系统，具有较高的性价比。STC89C52最小系统的资源使用情况如表2所示。

表2

本实用新型实施例中，需要使用近场通讯技术来判断车头与车牌是否分离，现有技术中常用的近场通讯技术有射频识别技术(RFID)、蓝牙4.0技术、Wi-Fi技术等。通过对比可知，蓝牙模块(如HC-05模块)的功耗高，价格最高，性价比低。Wifi模块(如ESP8266模块)的性价比介于RFID模块和蓝牙模块之间，但考虑其工作频段为2.4GHz，属于公共频段，容易与周围的其他信号冲突，造成失真。RFID模块技术功耗低，性价比高，数据不易丢失，安全性好，RFID标签还可以用来存储相关信息，是理想的选取对象。因此，本实用新型实施例中选取RFID作为近场通讯技术。

在车牌端设备设置RFID标签模块，在车头端设备设置RFID阅读器模块。通过RFID阅读器模块实时阅读RFID标签来判断车牌位置异常状态，并发送状态信息给服务器端设备，同时由于采用无线传输方式发送状态信息，能够在极短时间内发现异常，保证了状态信息的实时性。

本实用新型实施例中，RFID阅读器模块采用RC522模块。RC522模块占用STC89C52最小系统资源如表3所示。其中，RC522模块作为RFID阅读器，需要用到SPI接口。MOSI引脚与STC89C52最小系统的P10引脚连接，SCK引脚与STC89C52最小系统的P11引脚连接，SDA引脚与STC89C52最小系统的P12引脚连接，MISO引脚与STC89C52最小系统的P13引脚连接。

表3

RC522模块目前在很多的领域都的到了广泛应用，尤其适用于低成本、小尺寸、低功耗和单电源的非接触式通信的应用场合。与主机的通信使用SPI接口，系统资源使用大幅度减少，仅需要8条就包含所有的信号线。SPI接口具有支持全双工操作、操作简单、数据传输速率较高的优点。同时支持多种通信协议，如I2C、串口等，通信速率高达10Mbps，可以无需等待的写入相应数据。该模块具有体积小、低功耗等优点，最低仅需要2.5V电压即可工作，正常工作时电流在200μA以下。

本实用新型实施例中，车牌端设备和车头端设备都需要与服务器端设备进行远距离无线通信，根据实际使用情况，具有通信数据小、占用I/O接口少、消耗资源少的特点。对于车牌端设备还需要GPS模块采集位置信息，并且由于需要内置电源长期使用，对能耗的要求较高。

综合上述情况，本实用新型实施例选择了两个安信可公司开发的A7模块，分别作为车牌端的GPS模块和第一远距离无线通信模块，以及作为车头端的第二远距离无线通信模块。A7模块同时集成GSM/GPRS/GPS，AT命令支持标准AT和TCP/IP命令接口，待机平均电流3mA以下，支持串口通信。A7模块尺寸22.8*16.8*2.5mm，占用空间少，其资源使用情况如表4所示。在车牌端，A7模块的TXD引脚与STC15W58S4最小系统的RXD3引脚连接，RXD引脚与STC15W58S4最小系统的TXD3引脚连接。在车头端，A7模块的TXD引脚与STC89C52最小系统的RXD引脚连接，RXD引脚与STC89C52最小系统的TXD引脚连接。

表4

A7是全球最小的四频GSM/GPRS模块，尺寸仅为22.8×16.8×2.5mm，凭借超小的尺寸，超低功耗和宽工作温度范围，A7是M2M应用的理想解决方案，适用于车载、工业及PDA、个人跟踪、电力环境检测、无线POS、智能计量以及其它M2M的应用，为其提供完善的GSM/GPRS短信、数据传输及语音服务。其电路经过实验检测，具有稳定性好、通用性高的特点。A7模块的主体为A7芯片，如图2所示，其电路由以下部分组成：系统时钟电路，电源电路，复位电路，下载电路，SIM卡电路，耳机电路，GSM_RF电路等。

本实用新型提供的基于RFID和GPS的车牌防盗系统，其具体工作原理及过程如下：

车牌端设备的主要功能是随时监测车牌的位置信息，并及时上报至服务器端设备。车牌端设备首先进行初始化系统时钟、串口UART、GSM和GPRS初始化、配置TCP连接、打开GPS输出等工作。然后开启循环，使用A7模块获取GPS的信息，最后使用A7模块将GPS信息通过无线传输方式将其发送到服务器端设备。同时当接收到服务器端设备的指令时，调用相关模块完成对应功能。

车头端设备的主要功能是判断车牌的位置信息是否异常，根据车牌端设备的设计，通过监测车牌中RFID标签是否存在，来达到判断车牌是否存在的目的。车头端设备首先同样进行串口、I/O引脚、A7模块初始化等工作，然后开启循环操作，采用RC522模块开始扫描周围空间的RFID标签，如果未能检测到，将发送异常状态码给服务器端设备。如果扫描成功，则等待10秒后再次进行扫描。

服务器端设备的主要功能如下：

(1)用户注册：添加新的用户信息，包括登记用户的姓名、登录密码、电话号码等关键信息，登记的信息直接存入数据库，注册后可以进行登录。只有用户登录之后，才能进行添加车牌和查询车牌所在的位置，并享受短信通知服务。

(2)用户登录：完成用户权限控制，用户通过输入注册过的账号和密码，通过和数据库里面的用户信息进行对比，然后根据不同结果显示不同的界面。当登录成功时进入车牌状态查询界面，登录失败时返回登录界面。

(3)TCP通信监听本地端口，通过TCP协议接收硬件端传递的数据，根据不同数据采取相对应的处理措施。如果接收到的是由车头端传递过来的车牌异常状态数据，则对用户提供及时短信报警服务。如果接收到由车牌端传递的GPS经纬度信息，则对经纬度信息进行解析，并添加时间记录后存储到数据库。

(4)车牌位置显示：通过调用相关地图API接口，将获取到的GPS数据经优化后显示到web界面上，硬件端所采集到的GPS经纬度信息的坐标系为国外使用的WGS84坐标系，而在国内出于安全性考虑，必须采用WGS84加密后的GCJ02坐标系，本实用新型实施例所采用的百度地图API在GCJ02坐标系基础上再次加密，生成BD09坐标系，因此使用时需要进行调用相关接口进行转换。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.基于RFID和GPS的车牌防盗系统，其特征在于，包括车牌端设备、车头端设备以及服务器端设备；

所述车牌端设备包括车牌端控制器模块、电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块；所述电源模块、GPS模块、第一远距离无线通信模块以及RFID标签模块分别通过UART串口与车牌端控制器模块通信连接；所述第一远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接；

所述车头端设备包括车头端控制器模块、第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块；所述第二远距离无线通信模块以及RFID阅读器模块分别通过UART串口与车头端控制器模块通信连接；所述第二远距离无线通信模块与服务器端设备无线通信连接；所述RFID阅读器模块与RFID标签模块无线通信连接，所述RFID阅读器模块通过监测RFID标签模块是否存在来判断车牌是否存在于汽车附近。

2.根据权利要求1所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述车牌端控制器模块采用STC15W58S4最小系统；所述STC15W58S4最小系统中：

V_in引脚与所述电源模块连接，GND引脚接地。

3.根据权利要求2所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述GPS模块及第一远距离无线通信模块采用A7模块；所述车牌端设备的A7模块中：

5V引脚与所述电源模块连接，GND引脚接地，TXD引脚与所述STC15W58S4最小系统的RXD3引脚连接，RXD引脚与所述STC15W58S4最小系统的TXD3引脚连接。

4.根据权利要求1所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述车头端控制器模块采用STC89C52最小系统；所述STC89C52最小系统中：

3V3引脚和5V引脚均与车载电源连接，GND引脚接地。

5.根据权利要求4所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述第二远距离无线通信模块采用A7模块；所述车头端设备的A7模块中：

5V引脚与所述电源模块连接，GND引脚接地，TXD引脚与所述STC89C52最小系统的RXD引脚连接，RXD引脚与所述STC89C52最小系统的TXD引脚连接。

6.根据权利要求4所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述RFID阅读器模块采用RC522模块；所述RC522模块中：

3V3引脚与车载电源连接，GND引脚接地，MOSI引脚与所述STC89C52最小系统的P10引脚连接，SCK引脚与所述STC89C52最小系统的P11引脚连接，SDA引脚与所述STC89C52最小系统的P12引脚连接，MISO引脚与所述STC89C52最小系统的P13引脚连接。

7.根据权利要求1所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述电源模块采用蓄电池。

8.根据权利要求1所述的车牌防盗系统，其特征在于，所述服务器端设备采用计算机。