臧曉偉　官洪運(yùn) / 東華大學(xué)　信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

出租汽車(chē)計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

臧曉偉官洪運(yùn) / 東華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

介紹一種出租汽車(chē)計(jì)價(jià)器防作弊的系統(tǒng)。在不破壞計(jì)價(jià)器原有線路的基礎(chǔ)上，從車(chē)輪霍爾信號(hào)輸出端分出一路信號(hào)，以此檢驗(yàn)輸入計(jì)價(jià)器里程的脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確性。在原有計(jì)價(jià)器線路上稍加改造的這套計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，完全不影響到正常使用計(jì)價(jià)器司機(jī)的正常營(yíng)運(yùn)，也為交通執(zhí)法部門(mén)提供線索，鎖定可疑計(jì)價(jià)器，同時(shí)更好地保障消費(fèi)者的合法權(quán)益不受侵害。

出租汽車(chē)計(jì)價(jià)器；STM32；CAN總線；SIM900A

0　引言

在出租汽車(chē)行業(yè)內(nèi)，有少數(shù)司機(jī)通過(guò)改變出租汽車(chē)計(jì)價(jià)器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：計(jì)價(jià)器）的計(jì)價(jià)功能，使計(jì)價(jià)器顯示的里程數(shù)高于實(shí)際行駛里程數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)多收費(fèi)的不良行為，嚴(yán)重?fù)p害乘客的經(jīng)濟(jì)利益。出租汽車(chē)計(jì)價(jià)器屬于強(qiáng)檢計(jì)量器具，正常周期內(nèi)的計(jì)價(jià)器在進(jìn)行整車(chē)使用誤差檢定時(shí)根本無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種作弊現(xiàn)象，因此，只有對(duì)輸入計(jì)價(jià)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警，才是真正解決計(jì)價(jià)器作弊這個(gè)棘手問(wèn)題的關(guān)鍵。

1　系統(tǒng)的構(gòu)成

計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)主要由兩塊STM32F103VET6開(kāi)發(fā)板、兩塊提供物理層連接的通信芯片TJA1050、一個(gè)常閉繼電器、一個(gè)GSM預(yù)警短信發(fā)送模塊SIM900A以及若干連接線組成（結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示）。

2　工作原理

車(chē)輪霍爾信號(hào)將分兩路信號(hào)分給STM32發(fā)送端和STM32接收端，STM32發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸給STM32接收端，當(dāng)信號(hào)正常時(shí)，與霍爾傳感器封裝在一起的STM32發(fā)送端從霍爾傳感器上直接獲取正常脈沖信號(hào)通過(guò)CAN總線加密傳輸給STM32接收端，STM32通過(guò)解密收到原有的車(chē)輪霍爾信號(hào)。而STM32接受端同樣接收到一路來(lái)自車(chē)輪霍爾傳感器傳輸過(guò)來(lái)的脈沖信號(hào)，通過(guò)信號(hào)的對(duì)比分析，信號(hào)完全匹配。因此，車(chē)輪霍爾元件產(chǎn)生的信號(hào)則直接通過(guò)常閉繼電器進(jìn)入計(jì)價(jià)器脈沖接收端正常工作，GSM預(yù)警短信平臺(tái)不工作。

圖1　計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

3　實(shí)驗(yàn)與調(diào)試

基于計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)組裝已基本完成，將在本節(jié)展現(xiàn)系統(tǒng)硬件運(yùn)行的實(shí)際效果，并對(duì)測(cè)試后的實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，力求做到設(shè)計(jì)功能的基本實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)主要由5大塊基本元器件組成，A元件是DCDC模塊，即給STM8模塊供電；B元件STM8，功能主要是模擬車(chē)輪霍爾信號(hào)發(fā)生器、模擬從線路中輸入額外脈沖的發(fā)生器；C元件是STM32模塊，實(shí)現(xiàn)STM32發(fā)送端的功能；D元件是STM32模塊，實(shí)現(xiàn)STM32接收端的功能；E元件是SIM900A模塊，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)對(duì)指定終端發(fā)送預(yù)警短信的功能。

3.1STM8模塊功能的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)模擬的情況，實(shí)際操作的時(shí)候不可能真實(shí)進(jìn)行出租汽車(chē)運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)，因此，設(shè)計(jì)了用STM8模塊實(shí)現(xiàn)模擬車(chē)輪霍爾元件產(chǎn)生的脈沖信號(hào)以及疊加外來(lái)脈沖信號(hào)的功能，以便驗(yàn)證計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

由于計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)的輸入信號(hào)來(lái)源于車(chē)輪產(chǎn)生的霍爾信號(hào)，而在實(shí)驗(yàn)階段無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)輪霍爾信號(hào)的采集。因此，根據(jù)計(jì)價(jià)器生產(chǎn)廠家對(duì)霍爾信號(hào)的參數(shù)規(guī)則，脈沖信號(hào)電壓12 V，占空比50%，運(yùn)用單片機(jī)STM8模擬具體的車(chē)輪霍爾輸出脈沖信號(hào)。在實(shí)際的計(jì)價(jià)器作弊中，疊加脈沖已經(jīng)成為作弊的主要手段。進(jìn)行模擬仿真時(shí)，增加脈沖是驗(yàn)證計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)最重要的一個(gè)方面。

當(dāng)模擬車(chē)輪信號(hào)正常啟動(dòng)時(shí)，車(chē)輪霍爾信號(hào)將分出兩路信號(hào)分別給STM32發(fā)送端和STM32接收端，STM32發(fā)送端上發(fā)送的信號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸給STM32接收端。與霍爾傳感器封裝在一起的STM32發(fā)送端從霍爾傳感器上直接獲取正常脈沖信號(hào)通過(guò)CAN總線加密傳輸給STM32接收端，STM32通過(guò)解密收到原有的車(chē)輪霍爾信號(hào)。而STM32接受端同樣接收到一路來(lái)自車(chē)輪霍爾傳感器傳輸過(guò)來(lái)的脈沖信號(hào)，通過(guò)信號(hào)的對(duì)比，完全匹配。因此，整個(gè)模塊處在正常工作狀態(tài)。

3.2系統(tǒng)的調(diào)試

由于采用了封裝手段，在兩塊模塊之間僅出現(xiàn)兩組共4根傳輸線與兩塊板子之間進(jìn)行連接。根據(jù)計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)要求，只要出現(xiàn)以下三種情況之一，本系統(tǒng)就將會(huì)啟動(dòng)預(yù)警程序，即蜂鳴器報(bào)警、LED報(bào)警燈閃爍、發(fā)送預(yù)警短信至指定接收終端。

3.2.1在CAN總線上斷線

因?yàn)镾TM32發(fā)送端與STM32接受端已分別和霍爾傳感器、計(jì)價(jià)器封裝在一起。若在CAN總線上斷線，必然破壞通過(guò)CAN總線傳輸?shù)男盘?hào)，導(dǎo)致STM32接收端無(wú)法接收到STM32發(fā)送端傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，此時(shí)接收端將此情況視為線路受到攻擊而產(chǎn)生報(bào)警。因此，只要斷開(kāi)CAN總線，STM32接收端將啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警、觸發(fā)LED報(bào)警燈的閃爍，并啟動(dòng)SIM900A模塊對(duì)指定接收端發(fā)送預(yù)警短信。

3.2.2信號(hào)校驗(yàn)傳輸線上斷線（即霍爾傳感器與STM32接收端的連接線）

斷開(kāi)原有霍爾傳感器與STM32接收端的連接線。因?yàn)镾TM32發(fā)送端與STM32接受端已分別與傳感器、計(jì)價(jià)器封裝在一起，霍爾傳感器已將車(chē)輪產(chǎn)生的霍爾信號(hào)傳送給STM32發(fā)送端。而另一路信號(hào)由霍爾傳感器直接傳送到STM32接收端，以此來(lái)校驗(yàn)由STM32發(fā)送端傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)。若斷開(kāi)信號(hào)校驗(yàn)線，STM32發(fā)送端傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)將無(wú)法與霍爾傳感器直接傳輸?shù)絊TM32接收端的信號(hào)進(jìn)行匹配，因此設(shè)定該情況出現(xiàn)，STM32接收端也將啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警、觸發(fā)LED報(bào)警燈的閃爍，并啟動(dòng)SIM900A模塊對(duì)指定接收端發(fā)送預(yù)警短信。

3.3SIM900A模塊的報(bào)警短信的發(fā)送

作為整個(gè)計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)預(yù)警最主要的一個(gè)步驟，當(dāng)有任意一種異常情況發(fā)生時(shí)，SIM900A模塊都將會(huì)被激活，發(fā)送一條以該車(chē)車(chē)牌號(hào)為主預(yù)警短信至指定終端，告知執(zhí)法部門(mén)該車(chē)可能存在計(jì)價(jià)器作弊的嫌疑。

短信內(nèi)容為“CU1111 is cheating！”，即“車(chē)牌號(hào)為CU1111的出租汽車(chē)正在作弊！”（預(yù)警短信的接收?qǐng)D如圖2所示）。

圖2　預(yù)警短信的接收?qǐng)D

4　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，計(jì)價(jià)器防作弊系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)所預(yù)期的目標(biāo)，操作簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性較高，能滿足一般涉嫌車(chē)輛的防作弊要求，大大減輕了執(zhí)法人員對(duì)車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)檢查的工作強(qiáng)度。

［1］ 李寧. 基于MDK的STM32處理器開(kāi)發(fā)應(yīng)用［M］. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

［2］ 李建林，張仲超. CANBUS總線簡(jiǎn)介及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2002，05： 69-72.

［3］ 翟順，王衛(wèi)紅，張衎，等. 基于SIM900A的物聯(lián)網(wǎng)短信報(bào)警系統(tǒng)［J］. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，05： 86-89.

Design and implementation of anti-cheating taxi meter system

Zang Xiaowei，Guan Hongyun
（Donghua University，Schools Information Science & Technology）

This article aims to introduce a taxi meter anti-cheat system. On the basis of the meter does not destroy the original line on the

wheel all the way to the Hall signal output signal separation， in order to verify the accuracy of the input signal meter mileage pulse signal. In the original meter line slightly modified this set meter anti-cheat system is easy to operate， does not affect the normal use of the meter driver's normal operations. Also provides clues for traffic law enforcement， lock suspicious meter， while better protect the legitimate rights and interests of consumers from infringement.

taximeter； STM32； CAN BUS； SIM900A