出租汽车计价器防作弊系统的设计与实现

臧晓伟　官洪运 / 东华大学　信息科学与技术学院

出租汽车计价器防作弊系统的设计与实现

臧晓伟官洪运 / 东华大学信息科学与技术学院

介绍一种出租汽车计价器防作弊的系统。在不破坏计价器原有线路的基础上，从车轮霍尔信号输出端分出一路信号，以此检验输入计价器里程的脉冲信号的准确性。在原有计价器线路上稍加改造的这套计价器防作弊系统操作简便，完全不影响到正常使用计价器司机的正常营运，也为交通执法部门提供线索，锁定可疑计价器，同时更好地保障消费者的合法权益不受侵害。

出租汽车计价器；STM32；CAN总线；SIM900A

0　引言

在出租汽车行业内，有少数司机通过改变出租汽车计价器（以下简称：计价器）的计价功能，使计价器显示的里程数高于实际行驶里程数，从而实现多收费的不良行为，严重损害乘客的经济利益。出租汽车计价器属于强检计量器具，正常周期内的计价器在进行整车使用误差检定时根本无法及时发现这种作弊现象，因此，只有对输入计价器的脉冲信号进行实时监测、预警，才是真正解决计价器作弊这个棘手问题的关键。

1　系统的构成

计价器防作弊系统主要由两块STM32F103VET6开发板、两块提供物理层连接的通信芯片TJA1050、一个常闭继电器、一个GSM预警短信发送模块SIM900A以及若干连接线组成（结构框图如图1所示）。

2　工作原理

车轮霍尔信号将分两路信号分给STM32发送端和STM32接收端，STM32发送端发送的信号通过CAN总线传输给STM32接收端，当信号正常时，与霍尔传感器封装在一起的STM32发送端从霍尔传感器上直接获取正常脉冲信号通过CAN总线加密传输给STM32接收端，STM32通过解密收到原有的车轮霍尔信号。而STM32接受端同样接收到一路来自车轮霍尔传感器传输过来的脉冲信号，通过信号的对比分析，信号完全匹配。因此，车轮霍尔元件产生的信号则直接通过常闭继电器进入计价器脉冲接收端正常工作，GSM预警短信平台不工作。

图1　计价器防作弊系统结构组成

3　实验与调试

基于计价器防作弊系统组装已基本完成，将在本节展现系统硬件运行的实际效果，并对测试后的实际情况进行改进，力求做到设计功能的基本实现。

系统主要由5大块基本元器件组成，A元件是DCDC模块，即给STM8模块供电；B元件STM8，功能主要是模拟车轮霍尔信号发生器、模拟从线路中输入额外脉冲的发生器；C元件是STM32模块，实现STM32发送端的功能；D元件是STM32模块，实现STM32接收端的功能；E元件是SIM900A模块，当发生异常情况时对指定终端发送预警短信的功能。

3.1STM8模块功能的实现

根据模拟的情况，实际操作的时候不可能真实进行出租汽车运营的状态，因此，设计了用STM8模块实现模拟车轮霍尔元件产生的脉冲信号以及叠加外来脉冲信号的功能，以便验证计价器防作弊系统硬件系统的可靠性、稳定性。

由于计价器防作弊系统的输入信号来源于车轮产生的霍尔信号，而在实验阶段无法真正实现机动车车轮霍尔信号的采集。因此，根据计价器生产厂家对霍尔信号的参数规则，脉冲信号电压12 V，占空比50%，运用单片机STM8模拟具体的车轮霍尔输出脉冲信号。在实际的计价器作弊中，叠加脉冲已经成为作弊的主要手段。进行模拟仿真时，增加脉冲是验证计价器防作弊系统最重要的一个方面。

当模拟车轮信号正常启动时，车轮霍尔信号将分出两路信号分别给STM32发送端和STM32接收端，STM32发送端上发送的信号通过CAN总线传输给STM32接收端。与霍尔传感器封装在一起的STM32发送端从霍尔传感器上直接获取正常脉冲信号通过CAN总线加密传输给STM32接收端，STM32通过解密收到原有的车轮霍尔信号。而STM32接受端同样接收到一路来自车轮霍尔传感器传输过来的脉冲信号，通过信号的对比，完全匹配。因此，整个模块处在正常工作状态。

3.2系统的调试

由于采用了封装手段，在两块模块之间仅出现两组共4根传输线与两块板子之间进行连接。根据计价器防作弊系统硬件部分的设计要求，只要出现以下三种情况之一，本系统就将会启动预警程序，即蜂鸣器报警、LED报警灯闪烁、发送预警短信至指定接收终端。

3.2.1在CAN总线上断线

因为STM32发送端与STM32接受端已分别和霍尔传感器、计价器封装在一起。若在CAN总线上断线，必然破坏通过CAN总线传输的信号，导致STM32接收端无法接收到STM32发送端传输过来的信号，此时接收端将此情况视为线路受到攻击而产生报警。因此，只要断开CAN总线，STM32接收端将启动蜂鸣器报警、触发LED报警灯的闪烁，并启动SIM900A模块对指定接收端发送预警短信。

3.2.2信号校验传输线上断线（即霍尔传感器与STM32接收端的连接线）

断开原有霍尔传感器与STM32接收端的连接线。因为STM32发送端与STM32接受端已分别与传感器、计价器封装在一起，霍尔传感器已将车轮产生的霍尔信号传送给STM32发送端。而另一路信号由霍尔传感器直接传送到STM32接收端，以此来校验由STM32发送端传输过来的信号。若断开信号校验线，STM32发送端传送过来的信号将无法与霍尔传感器直接传输到STM32接收端的信号进行匹配，因此设定该情况出现，STM32接收端也将启动蜂鸣器报警、触发LED报警灯的闪烁，并启动SIM900A模块对指定接收端发送预警短信。

3.3SIM900A模块的报警短信的发送

作为整个计价器防作弊系统预警最主要的一个步骤，当有任意一种异常情况发生时，SIM900A模块都将会被激活，发送一条以该车车牌号为主预警短信至指定终端，告知执法部门该车可能存在计价器作弊的嫌疑。

短信内容为“CU1111 is cheating！”，即“车牌号为CU1111的出租汽车正在作弊！”（预警短信的接收图如图2所示）。

图2　预警短信的接收图

4　结语

经过多次实验，计价器防作弊系统已经达到设计所预期的目标，操作简便、稳定性较高，能满足一般涉嫌车辆的防作弊要求，大大减轻了执法人员对车辆现场检查的工作强度。

［1］ 李宁. 基于MDK的STM32处理器开发应用［M］. 北京： 北京航空航天大学出版社，2008.

［2］ 李建林，张仲超. CANBUS总线简介及其在电力系统中的应用［J］.电力系统及其自动化学报，2002，05： 69-72.

［3］ 翟顺，王卫红，张衎，等. 基于SIM900A的物联网短信报警系统［J］. 现代电子技术，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