互联网背景下用于跟踪被盗车辆的无线嵌入式系统的设计与研发

韩嵩

（吉林交通职业技术学院 130012）

1 引言

汽车盗窃现象给我们的现代社会提出了一个严重的问题，因此人们开始发明反盗窃技术，如在控制、警报和固定器上设置机械屏障。起初，驾驶员在离开汽车时必须设置控制上的机械障碍，显得很不方便的。后来，使用汽车警报虽不需要像锁链这样的体力劳动，然而现在人们认为这些警报是噪声来源。另一个问题是，如果汽车已经被盗了，我们需要一个系统来重新定位盗车者的位置。全球定位系统（GPS）是每个人想到的第一个定位被盗汽车的系统，但服务成本也是一个问题。使用GPS跟踪被盗车辆需要在每辆车上安装一个GPS系统。GPS系统是相对庞大的设备，消耗大量电力，因为它们依赖卫星来确定车辆的位置。使用GPS的主要限制是其昂贵的成本。因此，人们开始寻找其他的解决方案。

2 系统的提出及操作描述

拟议系统的主要构想是让所有车辆在警务处登记，以便每辆车都有一个独特的识别号码（车牌号），包括与车辆有关的信息：型号、颜色、车牌号码和车主等。警察局将在汽车的隐蔽处安装一个由调制解调器和单片机组成的小芯片。该设备应使用独立于汽车电池的独立长寿命电池进行操作，以确保连续运行，直到下次注册汽车为止。警车在城市中行驶时，会向邻近的车辆发送无线电信号，以确定其中一辆车是否被报告为被盗车辆。一旦汽车做出反应，车内的警察就会接到报警通知，并显示预先储存的有关被盗汽车的信息。根据这些信息，警察对汽车进行了视觉搜索，并采取适当的行动。有关被盗汽车的信息，或一般任何要找到的汽车的信息，都是在警察局提前输入的。这些信息通过警察网络定期发送给所有警车。出于安全和隐私的原因，只有授权人员才有权发出定位汽车的请求。

图1 不同车辆信息传输框架

3 框架结构

信息以指定的帧在结构网络节点之间传输。根据帧是由警车发送的，还是由其他车辆发送的，分别有两个不同的帧。一种是由警车发送的，用于对特定被盗车辆进行轮询，或者根据控制字段中的设置请求附近所有车辆的响应。帧的开始（BOF）和帧的结束（EOF）分别是表示帧传输开始和停止的标志（图1）。本帧中的源地址（SA）要么是本地生成的唯一警车标识号，要么是中央基站设置的所有警车使用的公共秘密号。选择公共地址的原因是为了让所有警车都能够接收到被盗车辆的传输。因此，被盗车辆附近的所有警车都可以参与跟踪过程。如前所述，这个通用源地址可以由中央基站提供，并为安全问题保密。

控制字段由8位组成。第1位用于指示我们是否使用由警官选择的轮询或广播。第二个位用于表示警车正在寻找被盗车辆，或者已经找到了一辆，并希望跟踪它。这与第3位一起使用，第3位用于指示警车是否在跟踪模式中朝着正确的方向移动。根据循环冗余校验（CRC）的结果，可以对方向进行指示。不断地接收到错误的CRC结果表明移动到错误的方向，并以此为基础控制中的这个位字段可以设置为表示警车正在远离被盗车辆。

另一方面，良好的CRC表明警车的方向是正确的。在轮询场景中，数据字段由被盗的汽车标识码组成，而在广播场景中，它被设置为所有的标识码。每次传输检查是否有一辆被盗的汽车在警车附近。该代码由24位组成，使该服务能够容纳1 600多万辆汽车。最后，使用16位CRC码来帮助保持数据的完整性和检测传输错误。在接收到这个帧后，被盗车辆将返回一个只有警车才能识别的确认（ACK）帧。

在本例中，不需要控制字段，因为所有控制过程都是在警车中完成的，在本例中，警车是主站。源地址是警车最初在数据字段中发送的被盗车辆身份代码。这些数据要么载有警车的地址，要么载有被盗车辆收到的所有警车的通用代码。

4 系统原型的实现

实现了一个实验系统，验证了该系统的运行情况。它由1台电脑、2个微控制器和几个收发器组成。所实现系统中的电脑具有图形用户界面（GUI），可以显示警官面前显示的信息。此外，在本例中，以管理员身份登录代表警察局的GUI，可以将新报告的被盗车辆添加到系统中。

该PC机通过串口连接到基于摩托罗拉MC9S12DP256微处理器的MiniDRAGON+微控制器。该单片机具有2个串口，用于实现警车系统。第二串口用于将单片机连接到警车的XECOM收发机上。警车与其他车辆之间的通信是通过每个收发器中的全向天线通过空中进行的。其他车辆有XECOM收发器和AVR微控制器。

警车微控制器代码流程描述如下：微控制器等待从用户界面单元读取一个字符，字符R表示向微控制器内存中添加一辆新车；字符D表示从需要的汽车列表中删除一辆车；X表示GUI中没有新的输入。假设用户想要添加一辆要定位的新车，内存中保存该代码单片机，它将开始做搜索，以便找到一辆车。删除过程也是以同样的方式完成的。在添加新车的过程中，如果微控制器中没有内存空间，微控制器会发出一条错误消息。

同样，如果用户想删除一辆不在微控制器内存中的汽车，则会发出一个错误命令。搜索过程从微控制器发出命令开始。在这个阶段，单片机接收到可用车辆的节点信号。微控制器发送与可用节点号对应的车辆代码，并等待响应。如果汽车的微控制器对该代码作出响应，则该微控制器将该代码传递给用户界面单元，以便在屏幕上显示；如果没有，它就开始寻找另一辆车。搜索完可用节点后，微控制器发出开始命令，以便从用户界面接收新命令。

在轮询场景中，车辆微控制器总是侦听接收到的代码。建立连接后，接收到的代码将保存在一个临时位置。此代码将与微控制器中预定义的代码进行比较。如果两个代码匹配，收发器将把这个代码传回警车。传输完成后，调制解调器断开连接，GUI是使用Visual Basic开发的，用于显示向警官显示的信息。这个GUI在一个列中显示所有被盗车辆的ID代码，在另一个列中显示找到被盗车辆的ID代码。

汽车的信息可以从数据库中显示出来。这个GUI提供了一些额外的功能，比如向系统添加新车、删除现有的汽车或查找特定的汽车。所有这些特性都取决于向用户提供的授权级别[2]。

5 结论

综上所示，本文提出的一种基于嵌入式无线通信系统的车辆识别系统可以有效的对丢失车辆进行寻回。在警车和附近车辆之间建立一个分散的自组网。系统不使用任何额外的基础设施。降低了使用成本。此外，本文提出的系统还可为追踪可疑车辆提供借鉴。