电动车自动定位追盗系统

董文宇

【摘要】 针对目前电动车盗窃案频发且难以追盗，提出一种改进型的电动车定位追盗系统。以基于GPS+北斗双模定位芯片的终端为主，运用卫星定位和无线传输技术实现电动车接入互联网。结合成熟的定位追盗服务平台，对装有该系统的电动车实现可管可控。该系统是典型的物联网应用，有助于大大降低电动车盗窃的发生率。

【关键词】 多模定位 平台管控 自动追盗

一、概述

物联网发展如火如荼的今天，其中有相当多的技术已经相当完善。如何利用好这些技术来进一步解决民生问题一直是重中之重。电动车因其经济、轻便，成为老百姓出行越来越多选择的交通工具。据统计，截止13年年底，全中国电动车的保有量超过2亿台。同时每年有统计的产销量是2000万台，非官方数据是3000多万台。随着电动车大规模普及，电动车失窃问题成为影响社区治安的重要问题。同时电动车的防盗和追盗任务越来越重。传统的防盗措施局限于派遣执勤人员在小区出入口或道路岗亭进行盘查，这种方式比较繁琐，且根本无法有效地鉴别出被盗电动车，更不用说追盗了。本文提出一种改进型的电动车定位追盗系统，采用物联网中的先进定位通信技术来取代传统落后的方式，为电动车定位追盗提供了良好的解决方案。

二、系统架构

本系统基于物联网的三层架构，构建了一个完整的智能电动车定位追盗系统。系统主要包括电动车定位终端、应用服务平台及移动终端追盗软件三大部分。实现了电动车的位置管理、状态管理、防盗追盗等功能，是物联网的典型应用，如图1所示。

2.1 电动车定位终端

2.1.1 定位终端的设计组成

电动车定位终端为新型的GPS、北斗芯片终端，由如下部分组成：（1）GPS+北斗双模射频前端模块；（2）GPS+北斗双模基带接收模块；（3）无线数据传输模块；（4）主控CPU模块。

整个GPS+北斗芯片终端及其外围功能框图如图2所示。

（1）各部件功能描述如下：

GPS+北斗双模射频前端模块，用于将GPS L1频段信号（1575.42MHz）及北斗B1频段信号（1561.098MHz）下变频至低中频信号，如4.092MHz，并对其进行模数转换（ADC），供后端基带接收模块进行数字信号处理，并最终输出定位结果，即终端所在区域的经度、纬度及高度。

其内部结构框图如图3所示：

由图3可知，整个下变频模块由全段低噪声大器（LNA）、下变频器、可变增益的跨阻放大器（TIA）、可调带宽的两级低通滤波器（LPF），一级可编程增益放大器（PGA）以及ADC组成。

（2）GPS+北斗双模基带接收模块，用于处理射频前端送来的ADC采样信号，通过数字下变频，捕获可用GPS、北斗信号，并使用内部跟踪环路跟踪可用信号载波与测距码，解调信号中的导航电文，随后根据跟踪与解调信息组合成每个可用GPS、北斗信号的伪距值，送主控CPU，并在主控CPU内完成定位解算，输出最终定位结果。

其内部结构框图如图4所示：

由图4可知，GPS+北斗双模基带接受模块由数字下变频器（DDC）、载波数控振荡器（CARRIER NCO）、解扩单元（DESPREAD UNIT）、扩频码发生器（PRN GENERATOR）、捕获模块（ACQUISITION MODULE）、跟踪模块（TRACKING MODULE）和解调器（DEMODULATOR）组成。

需要特别指出的是，由于GPS+北斗接收机内部需要同时跟踪若干路接收信号，因此，接收机内部实施了多路捕获、跟踪及解调模块；GPS+北斗双模芯片终端的另一个特点是可以用于GPS+北斗信号的联合定位，因此其内部每个捕获、跟踪及解调模块都可以由CPU配置为GPS或者北斗通道，达到灵活切换的目的。

（3）GPRS无线数据传输模块，用于将CPU计算得到的当前可用地理位置通过无线信号传送至后台服务器，并由后台服务器通知追盗终端当前被定位终端所在地理位置；同时，无线数据传输模块用于双向传输主控CPU与后台服务器之间的测控指令，如终端工作模式、紧急状态报警等。

（4）主控CPU模块，用于总控终端内的GPS+北斗基带接收模块以及无线数据传输模块的开关等状态；同时，根据GPS+北斗基带接收模块送来的信号伪距信息计算得出当前被定位终端所在的可用地理位置信息，并最终启动无线数据传输模块将可用地理位置信息送远端后台服务器；此外，主控CPU外部连接有一个紧急按钮，当被定位终端发现无法找到车主终端，或出现其他紧急状况时，可通过该按钮通知主控CPU发送紧急信息至后台服务器，则服务器可立即通知车主终端当前紧急状态。

2.1.2 定位终端特色：周期性传送定位的位置信息

为了达到即降低芯片功耗，延长系统开机时间，又可有效保障紧急状态下车主终端能够快速准确查找到被定位终端所在位置，设置了如下三种芯片终端工作模式：

（1）芯片终端共有如下三种工作模式：睡眠模式：当车主终端认为当前不需要对被定位终端实施追踪时，后台服务器可通知主控CPU将终端当前工作状态设置为待机模式。此时，GPS+北斗射频前端模块与基带接收模块处于完全断电状态，数据传输模块及主控CPU自身则处于低功耗待机状态，等待后台服务器随时唤醒，从而达到节电、延长系统待机时间的目的。

（2）间歇模式：当车主终端认为当前需要对被定位终端实施一般监控，例如：判断被定位终端是否远离车主终端等情况时，车主终端可通过后台服务器通知被定位终端内的主控CPU将系统置为间歇工作模式，同时车主终端可通过按钮设定自身的终端为间歇工作模式。

此时，双方终端内的模块，包括GPS+北斗射频前端模块、基带接收模块、无线数据传输模块以及CPU自身都处于低功耗工作状态，并间隔10～30秒发送一次车主终端及被定位终端地理位置信息至后台服务器。

（3）正常模式：当车主终端认为当前需要对被定位终端实施紧密监控时，车主终端可通过后台服务器通知被定位终端所携带的终端将所有功能全部置为正常工作模式，同时车主终端可通过按钮将自身终端置为正常工作模式。

此时，车主终端与被定位终端将各自每隔0.5～1秒上报一次地理位置信息至后台服务器，后台服务器将根据两者地理位置信息计算出两者间的最短路径，并将两者目标位置及路径显示于车主终端的显示屏上。

2.2 应用服务平台

电动车定位终端采集完车辆的位置及状态信息后，通过其无线模块把数据传输到应用服务平台。只要是安装了定位终端的电动车，其实时或历史的位置、状态信息都将被记录在应用服务平台。车主只要通过移动终端或PC登录平台，就可以实现对电动车GPS定位、实时报警、定位追踪、研判取证、信息查询及远程控制等功能。电动车如被盗（如发生车辆异常震动、位移告警），服务平台会第一时间将位置和信息发送到车主手机上，实现对车辆随时随地的监控。

2.3 移动终端追盗软件

手机版平台界面如图5所示。

移动终端追盗软件是车主或管理员用来查看电动车位置及状态的工具，一般安装在手机上。主要功能如图5所示，其实现自动追盗的工作原理如下：（1）启动移动终端追盗软件，选择自动追踪菜单后，进入自动追踪导航状态；（2）移动终端从定位后台获取当前被定位终端位置（被盗车辆位置）；（3）移动终端获取自身当前位置（追盗人位置）；（4）移动终端软件根据被盗车辆位置和追盗人位置，计算出两者之间的最佳路径，同时将路径显示在移动终端电子地图上，移动终端开始从追盗人位置进行导航；（5）导航过程中，应用服务平台定时下发被盗车辆实时位置到移动终端；移动终端计算最新收到的被盗车辆位置与上一次位置之间的位移，若位移大于预设置距离，则依据最新接收到的被盗车辆位置和移动终端之间的位置信息，重新计算被盗车辆和移动终端之间的最优导航路径并显示；若位移小于预设置距离则维持上一次计算所得的路径导航。

三、总结

从社会的发展趋势来看，电动车防盗在我国未来10年内还会是一项需要重点关注的问题。本系统的提出和开发旨在解决这一问题，将物联网中主导的定位 技术与移动通信有效结合，通过平台支撑的方式，不但可以加强电动车主对车辆的管控，更能为公安部门提供有效数据和追盗手段。从而对这类违法犯罪行为起到很好的威慑作用，将电动车辆犯罪率有效降低。目前，该系统已在成都、重庆、上海、无锡等地进行试验应用，并逐步推广。相信随着硬件成本的不断降低，基于该技术的系统必将得到大规模的应用。