宋余君，劉先明，劉桂紅，米賢武

（懷化學院 電氣與信息工程學院，湖南 懷化 418008）

0 引 言

目前，電動車已逐漸成為人們的代步工具。2016年僅江蘇徐州、鹽城地區(qū)的電動車銷量約為5萬～7.5萬臺[1]。與此同時，電動車被盜事件時有發(fā)生。以寧波市北侖區(qū)為例，2015年共發(fā)生盜竊電動車案件3 553起[2]，且被盜車輛難以追回。很多學者對電動車被盜問題進行了深入研究，新型電動車防盜手段正逐步提高。朱貴憲提出將細銅絲作為警戒線[3]；張皓提出使用單片機GSM通信技術[4]；翁信文等提出使用GNSS和 GSM 等技術實現被盜車輛定位和跟蹤[5]；蔡祥春等提出運用 ZigBee 和 GPRS 技術實現電動車防盜[6]。但這些防盜手段均從某個點出發(fā)解決車輛被盜問題，未從車輛被盜的整個過程出發(fā)，犯罪分子仍可利用防盜器的漏洞進行盜竊活動。本文防盜終端從防電門鎖暴力破壞、防電瓶斷電、防黑箱盜竊、防止利用無GPS信號盜竊以及盜竊后電動車尋跡等方面解決防盜問題，并增加了用戶所關心的車輛故障信息、蓄電池電量信息、續(xù)航信息、行駛里程及行駛速度等附加功能，便于用戶使用。

1 防盜系統(tǒng)總體設計

電動車防盜系統(tǒng)包含三大部分，即電動車車載防盜終端、云服務器平臺、用戶端手機APP，系統(tǒng)結構如圖1所示。其中，車載防盜終端負責采集門鎖狀態(tài)信息、GPS信息、震動信息、陀螺儀信息、蓄電池信息以及電動車控制器輸出的故障信息、速度信息等原始數據；云服務器平臺負責所有電動防盜終端的數據接入、處理以及存儲，并提供手機終端的注冊、注銷、綁定等服務，可根據需要向用戶手機終端推送報警或產品消息；用戶手機終端是用戶注冊、綁定電動車、使用防盜系統(tǒng)的人機交互平臺。服務器平臺可根據用戶在APP上設定的電子圍欄及電動車終端上報的位置信息，綜合判斷當前車輛是否被盜。

圖1 電動車防盜系統(tǒng)結構示意圖

2 防盜終端硬件設計

防盜終端采集的信息是車聯網電動車防盜系統(tǒng)判斷電動車是否被盜的唯一參量，因此，信息準確度將直接影響客戶體驗。防盜終端原理如圖2所示。電源取自電動車電瓶，為保證適應性，該電源輸入范圍可達40～100 V，囊括了市面上的所有電動車。GPS信號正常時，車輛定位信息從GPS定位模塊獲?。粺oGPS信號或信號較弱時，結合陀螺儀模塊輸出轉向角及加速度傳感器輸出的加速度值，采用慣性定位算法實現電動車定位[7,8]。CDMA模塊實現終端與云服務器的數據交互，中國電信推出了物聯網卡的優(yōu)惠政策，且可將卡號存儲于CDMA模塊內，在滿足通信功能的同時避免了因SIM卡損壞、接觸不良、掉落等問題產生的不穩(wěn)定性。

圖2 防盜終端原理框圖

2.1 門鎖信號檢測及非法拆鎖檢測設計

防盜終端的工作狀態(tài)分為騎行狀態(tài)和設防狀態(tài)。當電動車電門鎖合法打開時，電動車進入騎行狀態(tài)，此時電動車防盜終端主要監(jiān)測車輛故障信息、騎行速度、位置信息等，并將信息傳至云端服務器存儲于數據庫中，手機客戶端可查詢行車軌跡及車輛歷史行駛狀態(tài)。當電動車電門鎖閉合時，電動車進入設防狀態(tài)，此時電動車防盜終端主要監(jiān)測車輛震動信息及計算位置信息，當檢測到持續(xù)震動信息或劇烈震動信息后，系統(tǒng)喚醒并上報當前位置信息和震動報警信息，此時云端服務器根據電子圍欄范圍判斷是否越界，若越界則向手機終端推送越界報警信息，若未越界則推送震動警報信息。門鎖狀態(tài)及非法拆鎖檢測電路如圖3所示。其中，A號端口為電源輸入端口；B號端口為門鎖狀態(tài)輸出端口，當使用鑰匙打開電門鎖時，該端口輸出高電平，當關閉電門鎖時，該端口輸出低電平；C號端口為電源地。防盜報警終端分別檢測A號端口和B號端口的電平信號，且接線時盡量靠近電門鎖一側；R為下拉電阻。當電門鎖正常打開時防盜報警終端的1號、2號輸入端均為高電平；當電門鎖關閉時防盜報警終端的1號輸入端為低電平，2號輸入端為高電平；當電門鎖遭暴力破壞時，防盜報警終端的2號輸入端輸入低電平。

圖3 電動車電門鎖接線示意圖

2.2 電瓶防盜檢測設計

電動車的所有能源來源于電瓶，且電瓶的價格約占普通電動車的三分之一，是盜竊者的首選目標。本防盜終端的電源管理系統(tǒng)如圖4所示。該系統(tǒng)具有電瓶被盜報警提醒，被盜后電動車定位追蹤功能。其中，XL7015為DC/DC轉換芯片，輸入電壓范圍為5～80 V，輸出電壓為5 V，最大輸出電流為0.8 A；HX9001為配電開關，當電源由蓄電池供電時，系統(tǒng)電源由蓄電池直接供給，并通過鋰電池管理芯片給鋰電池充電；當蓄電池被盜時，系統(tǒng)電源由鋰電池供給，此時系統(tǒng)進入省電模式，可持續(xù)供電約10小時。

圖4 電動車防盜終端電源管理原理框圖

3 結 語

本文防盜終端穩(wěn)定可靠，加入存儲芯片后，可存儲因CDMA信號弱而未能及時發(fā)出的信息，能夠有效避免車輛被盜問題，在車輛被盜后可及時提醒用戶，并提供車輛位置信息。該智能終端提供了車輛故障信息、蓄電池電量信息、續(xù)航信息、行駛里程及行駛速度等附加功能，有效提升用戶依賴性。同時，該智能終端還可與電動車儀表相結合，使電動車防盜更隱蔽，更便捷。

[1] 顧小磊.2016年中國7大核心電動車市場銷量對比[J].電動自行車，2017（1）：8-9.

[2] 張應立.盜竊電動自行車犯罪及其防控的實證研究——以寧波市北侖區(qū)為例[J].公安學刊（浙江警察學院學報），2016（4）：68-75.

[3] 朱貴憲.電動車用新型防盜報警器的設計[J].山西電子技術，2017（5）：34-36.

[4] 張皓.基于MSP430單片機和GSM模塊的電動車防盜器設計[J].通訊世界（下半月），2015（5）：31-32.

[5]翁信文，汪維.基于GNSS/傳感器電動車防盜定位系統(tǒng)設計[J].科技創(chuàng)新與生產力，2016（5）：50-51.

[6]蔡祥春，王宜懷，周杰，等.基于物聯網技術的電動車防盜系統(tǒng)[J].計算機工程，2011，37（20）：236-238.

[7]蔡伯根.利用GPS和慣性傳感器的融合和集成實現車輛定位[J].北方交通大學學報，2000，24（5）：7-14.

[8]李文娟.車聯網中車輛定位及其優(yōu)化技術研究[D]. 南京：南京郵電大學，2013.