基于GPS的电动车被盗追踪系统的设计与实现

唐心瑶+郑万健+周晨璨

【摘 要】随着全球范围内通信、导航和计算机技术的不断融合，传统的GPS应用领域不断得到扩展，越来越多的通信、计算机和安全类电子产品中嵌入了GPS技术，车载导航技术在生活中的应用也越来越普及，但针对电动车等非机动车追踪的产品开发较少。本论文提出的基于GPS的电动车被盗追踪系统主要使用对象是市面上大部分中低端的电动车，本系统能够帮助人们快捷、简便地寻找到自己被盗的电动车，从而减少不必要的损失。系统设计基于51单片机，包括一个GPS发射接收模块。实际试验结果基本达到预期目标，能够追踪电动车的运动轨迹，具有良好的市场应用价值。

【关键词】电动车；GPS；被盗追踪

【Abstract】With continuous integration of global communication， navigation and computer technology， traditional GPS applications continue to be expanded， more and more communication， computer and electronic products embedded GPS technology， the vehicle navigation technology and its application in life is becoming more and more popular， but for electric vehicles and other non-motor vehicle tracking product is rare. The electric vehicle based on GPS theft tracking system is for the most low-end of the electric vehicle market. This system can help people to fast， easily find their stolen electric vehicles， so as to reduce unnecessary loss. The system design is based on 51 single chip microcomputer， which includes a GPS transmitting and receiving module. The actual test results basically achieve the desired goal， it can track the motion trajectory of the electric vehicle， with good market value.

【Key words】Electric vehicle； GPS； Theft tracking

0 引言

据相关数据统计，全中国摩托车、电动车保有量1.5亿多台，有超过1/4车主有丢车经历，有些甚至是多次丢车，丢车后，或案值太小、或异地销脏，即使报警也不能得到有效处理。因此造成了购新车-被盗-购二手车-纵容被盗的恶性循环。为了最大程度地减少电动车车主的经济损失，保障车主的利益，研发一款能够追踪被盗车辆的系统刻不容缓。

GPS是全球定位系统（global positioning system）的简称，而其中文简称为“球位系”。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事领域[1]。

本系统在电动车上加入GPS模块，通过此模块将电动车的实时位置传输到PC端并且在地图上显示出来，实现对电动车位置的实时监控，从而追踪到被盗车辆，减少车主的经济损失。

1 关键技术

从近年市场上应用的情况来看，主要定位技术有移动定位、射频识别RFID（俗称电子标签）定位和GPS卫星定位技术等。其中RFID定位技术是通过射频标签读写器检测出带有RFID装置的物体的位置，多用于停车场、物流中心等。移动定位技术主要依靠现代移动通信网络，但是它对通信技术和设备的要求很高，成本较大，所以短期内难以普及。卫星定位技术是指人类利用人造地球卫星确定测站点位置的技术。GPS具有全方位实时三维导航、测速的功能，如今已成为全球应用范围最广的导航、指挥和调度系统。GPS主要应用于导航和各种等级的测量，为船舶、汽车、飞机等交通工具进行定位导航。GPS定位的成熟，不仅扩展了其应用范围，同时降低了各种相关产品开发过程中的技术成本和产品成本。尤其是本文提出的以中低端电动车为对象的被盗追踪系统，希望最终的产品稳定性能、品质优良、价格合理，所以在定位技术这方面适用于GPS卫星定位技术。

2 GPS市场应用情况

全球定位系统GPS是目前世界上应用范围最广、最实用的测距导航定位系统。随着电子技术的发展，GPS被引入了汽车导航系统。国内外主要将GPS应用于以下几个方面：1）车辆组合导航；2）地图匹配组合导航系统；3）捷联惯性导航系统组合导航；4）GPS-MIMS组合导航；5）GPS-CLONASS组合导航系统；6）GPS与其他传感器的结合。

在中国，GPS 车辆定位导航起步和发展都比较晚，其应用主要是集中在车辆的监控调度系统方面。且系统的实现通常采用 Windows 98 运行平台和 Map-Engine 开发平台，因此成本高，使用和携带都不够方便。国内也有部分厂商和研究单位推出了一些车载导航定位系统，但是要么技术简单，定位精度不够，要么成本昂贵，不能为普通用户所承受，所以不能在实际车载系统中得到广泛的应用。要将这种系统实用化，则必须在提高精度的同时大幅度降低成本[2]。

就目前的应用来看，GPS的主要应用对象是汽车等较大型的机动车，而在自行车和电动车一类的非电动车上的应用不多。

3 系统需求分析和总体设计

本系统应当有以下具体的要求：

（1）有效性。系统可以有效地接收GPS模块发回的电动车地理位置数据。

（2）实时性。接收位置信息要及时。

（3）稳定性。系统在有很多辆电动车的时候不至于崩溃。

（4）低成本。为了确保市场竞争力，要在保证功能完善的前提下尽可能减少成本。

（5）便于携带。系统终端设备要求尽可能的轻便。

本系统总体设计：

系统的硬件终端可以接收GPS导航定位下的地理位置信息，由GPS模块来控制传输电动车的位置信息，并通过数据库将传回的信息保存在其中。与此同时，由软件对传回的数据进行解析并在地图上显示[3]。系统功能如图1所示。

4 系统的硬件组成

基于GPS的电动车被盗追踪系统主要是利用GPS定位技术，针对移动的电动车进行高精度定位与跟踪，从而找到丢失的车辆。系统主要包括移动目标通信终端、GSM 网络、百度地图等。通过GPS卫星导航定位模块获得经纬度坐标值和时间等信息，借助网络将被监控目标的位置信息匹配到百度地图，具有监控定位等功能。在该追踪系统中，需要GPS模块接收卫星所获取的实时位置信息，通过微处理器和软件程序对接收的定位信息进行解析。系统的构成如图2所示。

5 系统的软件组成

5.1 系统软件设计框图

本系统的软件要求开始启动GPS模块，并将数据发送记录，最后显示在梯图上。系统总体框架如图3所示。

5.2 系统工作流程

将基于GPS的电动车被盗追踪系统的硬件部分固定在测试电动车上，充分保证系统终端与电动车之间相对静止，防止因客观抖动因素导致测量数据不准确。测试的时候，在PC端打开并运行软件，可以实时地监测到电动车的运行轨迹。软件处理位置信息的流程如图4所示。

5.3 系统软件界面

如图5所示，本系统软件界面简洁明了，包括实时位置显示功能和查询历史轨迹功能。

5.4 完整系统实验

该系统的总体测试是建立在各个模块调试成功的基础上的，随机选取几个采集点进行数据采集。系统的测试是在温度为5℃—15℃、相对湿度为30%～60%的环境下进行的，测试地点是在南通大学校园，采集数据的地点是分别是南通大学西门、南通大学18号教学楼。[4]图6是在南通大学西门进行测试的情况，左图为地理位置的经纬度，右图为经纬度在地图上的显示。

以下系列图展示了电动车在地图上实时运动的位置变化（图7）。

6 结束语

本文提出的基于GPS的电动车被盗追踪系统在实际测试中虽然遇到了不少的问题，但是经过小组成员的共同努力，基本达到了预期的结果，能够完整的实现对电动车实时位置的追踪和对历史轨迹的查询功能。该系统结构简洁，硬件成本低，可用于少数量的电动车被盗追踪，但是在抗干扰这方面仍需继续改进。

【参考文献】

[1]李立志，周明建，于忠臣.基于GPRS&GPS的防盗追踪系统的设计[J].北京：北京工业大学，2011：1.

[2]景雨，杜振军.基于 GPRS 短信息的 GPS 汽车定位与防盗系统的研究[J].辽宁：大连海事大学，2007：1-2.

[3]张黎.基于GPS&GPRS个人追踪系统的设计与实现[J].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008：1-2.

[4]张超.基于GPS/BDS的移动目标定位追踪系统的研究与设计[J].苏州：苏州大学检测技术与自动化装置，2015：20-22.

[责任编辑：杨玉洁]