基于GPS和GSM网络的新型汽车防盗系统

系统软件设计

3．1 GPS数据处理

SR-87型GPS数据接收模块支持NMEA0183的通信标准，输出4条语句$GPGGA，$GPGSA，$GPRMC，$GPVTG。$GPRMC是标准推荐的输出语句，该语句包含UTC时间、接收状态、经度、纬度、速度、航向等信息。经处理可得到单一的GPRMC语句，例(长江大学，实验室)：$GPRMC，143448. 000，A，3020．0745，N，11212．4731，E，0．00，141．8l，180509，，，*6F。该数据经过处理，从中提取经度、纬度、速度、航向等有用信息，这些信息是定位车辆位置的主要来源。

3．2 GSM网络通信

TC35i GSM模块提供的命令接口符合GSM07．05和GSM07．07规范。GSM07．07中定义的AT Command接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口向数据终端设备发送指示消息，数据终端设备可以使用GSM AT指令通过串口向GSM模块发送各种命令。通过AT指令(见表1)，可以控制SMS消息的接收与发送。


SMS消息的发送采用PDU(protocol data unit)模式，在数据发送时需要把ASCⅡ字符及汉字统一编码成UCS2码。接收到的数据是以7 bit的编码形式存储在TC35i模块或SIM卡内，在数据读取时直接从TC35i模块中得到符合GSM规范的数据，需经过提取得到7 bit编码的有效数据。然而这些数据是以ASCⅡ字符的形式存在的，要转换成8位的十六进制形式的7 bit编码，再解码成可用的ASCⅡ码数据，如图5所示。这样得到远程发送来的原始数据，然后把这些数据模拟成NMEA-0183格式的串口数据包输出，并加入校验码(半字节校验)。

3．3 ZigBee无线局域网的建立

在系统的远程监测端，每个GPS模块或GSM模块与一个ZigBee模块组合，构成ZigBee网络结点。系统启动后，这些网络结点按照以下3个过程组建无线局域网：

1)网络初始化过程：节点(配有CC2430射频芯片的模块单元)初始化后，扫描信道检查网络是否存在；
2)主节点配置网络过程：产生协调器网络节点，开始配置网络；
3)从节点入网过程：终端设备节点申请加入协调器节点或路由节点。
当ZigBee网络组建完成后，网络推荐一个GSM模块与控制端建立联系，其他GSM模块处于备用状态，系统进入监测状态。如有异常情况发生，异常信息汇集到推荐的GSM模块，向控制端发出报警信息。监测网络定时检测网络的工作状况，一旦有网络结点出现异常，也会发出报警信息，如果出现异常的结点是与控制端建立联系的GSM模块，系统推荐另一个GSM模块进入工作状态。

3．4 防盗策略

系统启动后，一旦监测到异常，远程端通过GSM网络向用户定义的控制端或手机发送报警信号。用户通过控制端或手机下达命令，获取车辆的位置信息，借助电子地图(如GOOGLE地图)。可以实现对被盗汽车的跟踪。
车辆内部的ZigBee无线网络，能够较好应对窃贼对车载设备的攻击。各模块在物理连接上是独立的，可安装在车辆内任何位置；模块的数量是不确定的，由用户自定，块间由ZigBee无线网络连接。各模块间能相互通信，当个别模块被坏，其他模块能迅速响应，发报警信息，并启动其他模块，同时网络自动更改结构，系统正常运行。

4 试验结果

在实验过程中选用了GPS模块和GSM模块各3个，安装在车内较为隐秘的位置，在车内形成了具有6个节点的ZigBee网络。将控制设备与计算机串口连接，计算机运行电子地图软件，按下控制设备上的"跟踪"键，即在电子地图上观测到车辆的实时位置，如图6所示。随机拆出其中2个节点，仍可观测到车辆位置，并收到了告警信息，系统没有受到影响。只要保证车内有一对由GPS模块和GSM模块构成的节点存在，系统仍可正常运行。按照概率论，随机拆出3个节点而使系统遭受彻底破坏的可能性只有5％。在安装时注意节点的位置，多个节点都被拆出的可能性将会降低。


5 结束语

采用GPS和GSM网络与ZigBee技术，在车内组建Zig-Bee无线数据传输局域网，在汽车被盗、破坏以及防盗系统被部分拆卸的情况下，仍能将相关信息发送到车主预先设定的手机等通信设备，实现了对汽车的实时监控保护。各局域网各节点之间能够相互通信，当个别单元遭到破坏时，其他单元能迅速响应，发出报警信息，并自动更改网络结构，维护局域网的正常运行，从而提高了系统的安全性。与一般的GPS和GSM汽车防盗系统比较，该系统增加了冗余的GPS、GSM模块，提高了系统的可靠性。由于模块间采用无线网络技术，增加了防盗系统的隐秘性，降低了系统彻底被破坏的可能。