一种基于物联网的车载防盗管理系统.pdf

本发明公开了一种基于物联网的车载防盗管理系统，本系统由车辆模块和车库模块组成，当车辆与车库之间在一定距离时，通过射频通信，完成车库对车辆信息的统计(入库或出库)，当距离超过一定距离时，则启动车辆模块的GPS定位功能，由GSM模块发送位置短信息到车库，由车库模块进行显示与相关管理，从而完成对车辆的实时统计、监控与管理功能。此系统突破了传统的人工车库管理机制，结合物联网，实现了车载防盗管理的智能化和移动化。

权利要求书
1.  一种基于物联网的车载防盗管理系统，由放置在车辆中的车辆模块和放置在车库中的车库模块组成， 车辆模块由位于电路板上的电源模块一，一个K60的最小系统板一，一个射频接收PT2272模块，一个GSM 模块一，一个GPS模块构成，其中电源模块一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一、K60最小 核心板一均进行连接，K60最小核心板一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一均进行连接；
车库模块由一个电源模块二，一个K60的最小系统板二，一个射频发射PT2262模块，一个GSM模块 二，一个OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电激光显示)显示模块构成，其中电源模块二与射 频发射模块PT2262、GSM模块二、K60最小核心板二均进行连接，K60最小核心板二与射频发射模块PT2262、 GSM模块二、OLED显示模块均进行连接。

2.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于电源模块一或电源模块二 分别将供电电压(7.2～6V)转成5V、4.2V、3.3V，其中5V给射频发射与接收模块、GPS模块供电，4.2V 给GSM模块供电，3.3V给K60最小核心板一或二供电。

3.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于GSM模块通过AT指令由 MCU的UART进行串行通信发送及接收短消息。

4.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于射频发射PT2262模块有 四个数据输入脚，对应数字信号(0/1)输入，当数据口只要有一个不是0信号就发送数据口对应数据， 该模块由车库模块的MCU通过与发射模块相连接的一个K60的最小系统板二的GPIO不间断得以时间片形 式均匀发送数据信号。

5.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于当电源模块一对GPS模 块进行供电后，经过初始化就不断地采集定位信息，车辆模块提取定位信息并通过串口发送到车辆模块的 MCU。

6.  根据权利要求5所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于定位信息为时间、经纬度、 卫星数与移动速度信息。

7.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于OLED显示模块有相应的 显示控制协议，由车库模块的MCU的I/O模拟串行通信口，对OLED进行控制字及显示内容的写入，在车 库模块上的OLED显示时间、经纬度、卫星数与移动速度信息。

8.  车根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于辆模块上的射频接收模 块不断检测由车库射频模块发射的射频信号，并把接收到的信号发送到MCU，由MCU对信息进行解析，确 定当前车库，若车辆驶入车库射频接收模块初次接收到信号，由MCU控制GSM模块一向车库模块发送车辆 驶入信息；车辆在车库区域内，不断接收车库发射的射频信号，若车辆的射频接收模块接收不到信息，MCU 则开启GPS定位功能，由GSM模块一发送此车辆的位置信息到车库模块，此位置信息实时更新与发送，直 至再次进入车库或由车库控制不需要继续定位。

9.  根据权利要求1所述的一种基于物联网的车载防盗管理系统，其特征在于车库模块上的MCU控制 射频发射模块不间断得发射射频信号，当车辆驶入车库时，车辆模块发送驶入信息到车库模块的GSM模块 二，由MCU进行信息解析，进行车辆登记；当车辆处在出库区域内，车库模块的GSM模块二不会收到短消 息；当车辆离开车库，则车库的GSM模块二会收到由车辆模块发来的位置短信息，由此车库进行对车辆的 位置进行管理并控制车辆模块是否继续定位及发送位置信息。

说明书一种基于物联网的车载防盗管理系统
技术领域
本发明涉及车载防盗系统，尤其涉及到一种基于物联网的车载防盗管理系统。
背景技术
目前，车载防盗管理还普遍采用传统的人工管理方式，通过此方式管理车库不仅给车库员工 带来不便，也限制了车辆管理效率及无法进行车辆信息的多样化统计。
物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的 信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方 便识别、管理和控制。
嵌入式是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置，是软件和硬件的综合体，由单个或多个程 序实现整个控制逻辑。
物联网与嵌入式系统密不可分的.首先从技术的层面上，物联网与嵌入式系统都是各种多学科、多种 技术融合的综合性应用技术，物联网技术又包括了嵌入式系统技术，物联网的发展需要嵌入式系统的支持。 其次，在物联网之物与嵌入式系统关系的层面上，复杂的、网络化的、智能化的嵌入式系统几乎可以等价 于物联网之物，即当前的嵌入式系统只要提升自身的通信、智能、感知能力就可以作为物联网的一部分。
目前，物联网应用在很多领域，嵌入式也在很多方面作为控制核心，技术已成熟，该车载防 盗管理系统应用物联网技术，结合嵌入式技术实现车辆的智能化与移动化管理。
中国专利文献CN 2899323Y“车载防盗导航装置”，公开了一套结合GSM(Global System for  Mobile Communications，全球移动通信系统)+GPS(Global Position System，全球定位系统)全球卫 星定位车载主机+蓝牙导航功能的防盗方案，其特点是利用蓝牙通信模块方便与其它显示设备的 连接。中国专利文献CN 203267996U“一种车载防盗器”，该方案在GSM+GPS基础上集成了震动 传感器、油量传感器、车厢温度传感器、车门状态传感器、声音传感器等，监控信息较为丰富， 但其大部分报警功能仍然设计在车载设备中。
但是上述和现有技术存在报警功能不能脱离车辆控制、GPS模块和GMS模块一直处于工作状态， 产生的网络费用大，不能应用于无信号的地下车库，安全感应区域不能自行设置以及成本较大等 问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于物联网的车载防盗管理系统，由放置在车辆中的车辆模块和放置在车库中的车库模块组 成，车辆模块由位于电路板上的电源模块一，一个K60的最小系统板一，一个射频接收PT2272模块，一 个GSM模块一，一个GPS模块构成，其中电源模块一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一、K60 最小核心板一均进行连接。K60最小核心板一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一均进行连接。
车库模块由一个电源模块二，一个K60的最小系统板二，一个射频发射PT2262模块，一个GSM模块 二，一个OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电激光显示)显示模块构成，其中电源模块二与射 频发射模块PT2262、GSM模块二、K60最小核心板二均进行连接。K60最小核心板二与射频发射模块PT2262、 GSM模块二、OLED显示模块均进行连接。
电源模块一或电源模块二分别将供电电压(7.2～6V)转成5V、4.2V、3.3V，其中5V给射频发射与接收 模块、GPS模块供电，4.2V给GSM模块供电，3.3V给K60最小核心板一或二供电。
GSM模块通过AT指令由MCU的UART进行串行通信发送及接收短消息。
射频发射PT2262模块有四个数据输入脚，对应数字信号(0/1)输入，当数据口只要有一个不是0信 号就发送数据口对应数据，该模块由车库模块的MCU通过与发射模块相连接的一个K60的最小系统板二的 GPIO不间断得以时间片形式均匀发送数据信号。
当电源模块一对GPS模块进行供电后，经过初始化就不断地采集定位信息，车辆模块提取定位信息并 通过串口发送到车辆模块的MCU。
定位信息为时间、经纬度、卫星数与移动速度信息。
OLED显示模块有相应的显示控制协议，由车库模块的MCU的I/O模拟串行通信口，对OLED进行控制 字及显示内容的写入，在车库模块上的OLED显示时间、经纬度、卫星数与移动速度信息。
车辆模块上的射频接收模块不断检测由车库射频模块发射的射频信号，并把接收到的信号发送到MCU， 由MCU对信息进行解析，确定当前车库，若车辆驶入车库射频接收模块初次接收到信号，由MCU控制GSM 模块一向车库模块发送车辆驶入信息；车辆在车库区域内，不断接收车库发射的射频信号，若车辆的射频 接收模块接收不到信息，MCU则开启GPS定位功能，由GSM模块一发送此车辆的位置信息到车库模块，此 位置信息实时更新与发送，直至再次进入车库或由车库控制不需要继续定位。
车库模块上的MCU控制射频发射模块不间断得发射射频信号，当车辆驶入车库时，车辆模块发送驶入 信息到车库模块的GSM模块二，由MCU进行信息解析，进行车辆登记；当车辆处在出库区域内，车库模块 的GSM模块二不会收到短消息；当车辆离开车库，则车库的GSM模块二会收到由车辆模块发来的位置短信 息，由此车库进行对车辆的位置进行管理并控制车辆模块是否继续定位及发送位置信息。
本发明与现有技术对比，具有以下几个优点：
(1)报警功能可脱离车辆控制，使得报警方式安全且灵活；
(2)GSM模块和GPS模块在车辆安全的感应区域内处于休眠状态，只有在车辆被盗的情况下 才启动工作，可大大节省网络通信费用；
(3)由于车辆的监视是通过射频收发模块完成，在GSM模块和GPS模块未启用前就启动报警 功能，因此具有报警实时性强及应用区域范围广等特点，适用于一些无信号的地下车库等场所；
(4)模块为可调式设计，可通过调节射频发射和接收电路工作电压设置安全感应区域；
(5)射频收发电路PT2272、PT2262为CMOS工艺制造，低功耗、外部元器件少，成本低，数据具有 双向通信功能，功能扩展性强。
附图说明
图1为本系统的车辆模块的整体结构示意图；
图2为车辆模块电路图；
图3为车辆模块软件控制流图；
图4为本系统的车库模块的整体结构示意图；
图5为车库模块电路图；
图6为车库模块软件控制流图；
具体实施方式
本系统能够在车库区域内通过射频收发模块的通信，实现车库与车辆之间的信息交互，对车辆进行登 记及管理，不产生GSM短信息费用。
当车辆离开车库，车辆模块上的射频接收模块接收不到射频信号，此时开启车辆模块的GPS定位功能， 由GSM发送位置信息至车库端，车库模块的GSM收到位置信息传递到MCU(Micro Control Unit，微控制 单元)模块进行处理，可以进行位置信息采集及相关控制。
本系统中使用的射频接收PT2272模块和射频发射模块PT2262为台湾普城公司生产的一种CMOS工艺 制造的低功耗低价位通用解码电路，选用的工作频率都是315M的。
本系统由放置在车辆中的车辆模块和放置在车库中的车库模块组成，车辆模块由位于电路板上的电源 模块一，一个K60(微控制器使用飞思卡尔公司开发的32位Kinetis系列的100引脚MK60DN512芯片)的最 小系统板一，一个射频接收PT2272模块(带地址、数据编码功能的红外遥控接收芯片)，一个GSM模块一，一个 GPS模块构成，其中电源模块一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一、K60最小核心板一均进 行连接。K60最小核心板一与射频接收模块PT2272、GPS模块、GSM模块一均进行连接。
车库模块由一个电源模块二，一个K60(100脚)的最小系统板二，一个射频发射PT2262(带地址、数 据编码功能的红外遥控发射芯片)模块，一个GSM模块二，一个OLED(Organic Light-Emitting Diode， 有机电激光显示)显示模块构成，其中电源模块二与射频发射模块PT2262、GSM模块二、K60最小核心板 二均进行连接。K60最小核心板二与射频发射模块PT2262、GSM模块二、OLED显示模块均进行连接。
如图1所示，车辆模块上的微控制器MCU控制射频接收模块PT2272不断检测由车库射频模块发射的 射频信号，并根据信息内容对定位信息发送与接收来对GSM、定位GPS模块作出相应的控制。(MCU也能控 制车辆的射频发射模块PT2262，由于在车辆模块中不涉及此模块，所以不进行介绍)
图2为车辆模块的电路图，其中
电源电路图：电源将供电电压(7.2～6V)转成5V、4.2V、3.3V。
K60(100脚)的最小系统板电路图：VDD(Voltage Drain Drain电源电压)引脚与3.3V的电压相连， VSS(Voltage Source Source电源负极)引脚接地，PTD4(PortD4，通用I/O中的D口的引脚4)引脚与 VT(Tuning voltage调谐电压解码有效确认，输出端<常低>解码有效变成高电压<瞬态>)相连，引脚 PTC3(PortC3，通用I/O中的C口的引脚3)、PTC4(PortC4，通用I/O中的C口的引脚4)分别与GSM的 引脚3、4相连，PTE25(PortE25，通用I/O中的E口的引脚25)引脚与GPS的引脚3相连。
GPS的电路图：引脚1与地相连，引脚2与5V电压相连，引脚3与K60(100脚)的最小系统板的引 脚PTE25相连。
PT2272的电路图：引脚1与地相连，引脚2与5V电压相连，引脚7与VT相连。
GSM的电路图：引脚1与地相连，引脚2与4.2V电压相连，引脚3、4分别与K60(100脚)的最小系 统板的引脚PTC3、PTC4相连。
如图3所示，车辆模块上的射频接收模块不断检测由车库射频模块发射的射频信号，(1)若接收到 信号，则由车辆MCU分析是否已登记，①若是车辆第一次接收到信号，那么车辆MCU关闭定位，然后进行 登记，②若之前已登记，则表明车辆在车库内；(2)若未收到信号，则车辆MCU删除登记，①若车库控 制不需要定位，则对车辆不进行定位，②若车辆MCU开启GPS定位功能，则由车辆GSM发送此车辆的位置 信息到车库模块。
图4为本系统的车库模块的整体结构示意图；
车库模块上的MCU控制射频发射模块不间断的发射射频信号，车库MCU根据车辆模块反馈给GSM模块 二的内容对显示屏OLED、定位信息接收与控制GSM模块作出相应的处理。(MCU也能控制车库射频接收模 块PT2272，由于在车库模块中不涉及此模块，所以不进行介绍)
图5为车库模块电路图
电源电路图：电源将供电电压(7.2～6V)转成5V、4.2V、3.3V。
K60(100脚)的最小系统板电路图：VDD引脚与3.3V的电压相连，VSS引脚接地，引脚PTB0(PortB0， 通用I/O中的B口的引脚0)、PTB1(通用I/O中的B口的引脚1)、PTB2(通用I/O中的B口的引脚2)、 PTB3(通用I/O中的B口的引脚3)分别与PT2262的引脚3、4、5、6相连，引脚PTB9(通用I/O中的B 口的引脚9)、PTB11(通用I/O中的B口的引脚11)、PTB19(通用I/O中的B口的引脚19)、PTB21(通用 I/O中的B口的引脚21)分别与OLED的引脚3、7、8、10相连，引脚PTB16(通用I/O中的B口的引脚 16)、PTB17(通用I/O中的B口的引脚17)分别与GSM的引脚3、4相连。
OLED电路图：引脚1与地相连，引脚2与3.3V电压相连，引脚3、7、8、10分别与K60(100脚)的 最小系统板的引脚PTB9、PTB11、PTB19、PTB21相连。
PT2262的电路图：引脚1与地相连，引脚2与5V电压相连，引脚3、4、5、6分别与K60(100脚) 的最小系统板的引脚PTB0、PTB1、PTB2、PTB3相连。
GSM的电路图：引脚1与地相连，引脚2与4.2V电压相连，引脚3、4分别与K60(100脚)的最小系 统板的引脚PTB16、PTB17相连。
图6为车库模块软件控制流图；
若车库模块的GSM模块检测是否接收到车辆模块发送的信息，(1)若未接收到，则车辆在车库内， (2)若收到，则由车库MCU分析是驶入车辆还是驶出车辆，①若是驶入车辆，则车库MCU对车辆进行登 记，②若是驶出车辆已不在出库区域内，MCU开启定位，车库MCU控制OLED显示定位信息；若驶出车辆 还在出库区域内，车库MCU发送定位关闭信息。
对模块进行具体说明
共同模块进行说明实施，电源模块将供电电压(7.2～6V)转成5V、4.2V、3.3V，其中5V给射频发射 与接收模块、GPS模块供电，4.2V给GSM模块供电，3.3V给K60最小核心板供电。K60最小核心板使用其 GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)、UART(Universal Asynchronous  Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)、外部中断功能。GSM模块通过AT指令由MCU的UART进行 串行通信发送及接收短消息。
其他各模块的工作及控制方式如下说明，射频发射模块有四个数据输入脚，对应数字信号(0/1)输 入，当数据口只要有一个不是0信号就发送数据口对应数据，该模块由车库模块的MCU通过与发射模块相 连接的一个K60(100脚)的最小系统板二的GPIO不间断得以时间片形式均匀发送数据信号。
射频接收模块不断检测是否收到射频信号，当收到后，该模块根据收到的数据置位相应四个数据输出 口的电平，该模块的信号接收标志信号脚VT也相应置1，因此VT由0变成1，就说明有收到数据，设置 车辆模块的MCU的外部中断引脚上升沿为触发中断，该引脚与VT相连接，以记录是否接收到射频信号。
当电源模块一对GPS模块进行供电后，经过初始化就不断地采集定位信息，定位信息有很多，本系统 的车辆模块提取其中的时间、经纬度、卫星数与移动速度信息，并通过串口发送到车辆模块的MCU。
OLED显示模块有相应的显示控制协议，由车库模块的MCU的I/O模拟串行通信口，对OLED进行控制 字及显示内容的写入，在车库模块上的OLED显示时间、经纬度、卫星数与移动速度信息。
车辆模块上的射频接收模块不断检测由车库射频模块发射的射频信号，并把接收到的信号发送到MCU， 由MCU对信息进行解析，确定当前车库，若车辆驶入车库射频接收模块初次接收到信号，由MCU控制GSM 模块一向车库模块发送车辆驶入信息；车辆在车库区域内，不断接收车库发射的射频信号，若车辆的射频 接收模块接收不到信息，MCU则开启GPS定位功能，由GSM模块一发送此车辆的位置信息到车库模块，此 位置信息实时更新与发送，直至再次进入车库或由车库控制不需要继续定位。
车库模块上的MCU控制射频发射模块不间断得发射射频信号，当车辆驶入车库时，车辆模块发送驶入 信息到车库模块的GSM模块二，由MCU进行信息解析，进行车辆登记；当车辆处在出库区域内，车库模块 的GSM模块二不会收到短消息；当车辆离开车库，则车库的GSM模块二会收到由车辆模块发来的位置短信 息，由此车库进行对车辆的位置进行管理并控制车辆模块是否继续定位及发送位置信息。