一种低功耗无线车用防盗报警系统 所属技术领域
本发明涉及一种汽车防盗系统，特别是涉及一种低功耗无线车用防盗报警系统。
背景技术
随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的人开始拥有汽车，而汽车盗窃案件的数量也在增长。如何保证汽车的安全成了摆在广大车主面前的一个重要问题。
现在市面上的汽车防盗器大致可分为机械式、电子式、网络式。机械式防盗装置主要包括：1)转向盘锁机。2)可拆卸式转向盘。3)排挡锁。机械式防盗装置结构比较简单，占用空间，不隐蔽，每次使用都要用钥匙开锁，比较麻烦，而且不太安全。电子防盗是给车锁加上电子识别，将小型化的无线电发射机与汽车钥匙合成一体，它具有遥控技术，是随着电子技术的发展而迅速发展起来的一种防盗方式。若控制模组未解除禁令，车辆就无法启动。但是一旦将控制模组强行拆卸，防盗系统就不能继续发挥作用。网络式防盗器利用GPS卫星定位的一种汽车防盗系统，它主要是靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，而同时还可通过GPS卫星定位系统(或其他网络系统)，将报警车辆所在位置传送到监控中心。若GPS无法正常定位(如地下停车场、隧道等)，该防盗系统也就不能正常工作。这使得盗贼可以在屏蔽GPS信号的情况下拆除防盗装置，从而窃走车辆。同时系统运行的功率较大，车辆长期放置不使用会耗尽电电瓶电量。此外，现在还有一种有效的汽车防盗系统被部分高级轿车使用，该系统基于行车电脑和带有密匙芯片的汽车钥匙，若行车电脑无法从汽车钥匙中读取正确的密匙，汽车便无法发动。其缺点是，一般需要原厂安装，钥匙丢失后要将车送回原厂重新制作新的密匙，过程比较繁琐且费用昂贵。
【发明内容】
为了克服如上所述的现有车用防盗系统易被拆除以及被破坏后不能继续提供被盗车辆信息的不足，本发明提供一种防盗辅助装置，该装置在最大程度上独立于原有防盗系统和车辆，能够在原有防盗系统发出警报时以短信告知监控中心及车主，并在原有防盗系统失效后按照用户的需求及时提供车辆的实时位置、速度信息，以帮助车主寻回被盗车辆。
技术问题及技术方案
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种低功耗无线车用防盗报警系统，包括检测单元、控制单元和控制中心；所述检测单元包括状态检测模块、第一微控制器和第一射频通信模块，状态检测模块和第一射频通信模块分别与第一微控制器连接；状态检测模块与电子式或网络式防盗系统的电源线路或报警信号线路相连接，第一微控制器通过第一射频通信模块接收到控制单元发过来的询问信号之后，再将防盗系统状态信息再由射频通信模块返回给控制单元；检测单元的电源由车内电瓶提供；
控制单元包括第二射频通信模块、第二微控制器、电池、GPS模块、CDMA/GSM模块和电量检测模块；第二射频通信模块、电池、GPS模块、CDMA/GSM模块和电量检测模块分别与第二微控制器连接；第一射频通信模块和第二射频通信模块通过2.4～2.5GHz ISM频段的无线射频技术进行加密通信，用于和控制单元之间的报警信号查询及处理；GPS模块用于提供实时的车辆位置信息；CDMA/GSM模块用于向监控中心和车主发送报警、位置信息以及接受相关的短信指令；电量检测模块用于监测系统剩余电量；
控制中心包括实时监控系统和GSM/CDMA终端，GSM/CDMA终端与CDMA/GSM模块信号连接，GSM/CDMA终端与实时监控系统信号连接。
为进一步实现本发明目的，第一射频通信模块和第二射频通信模块发送的防盗系统状态信息首先经过ARC4算法通过预先设定的密匙对通信信息明文进行加密。
所述第一微控制器由车内电源供电，为ATmega8系列单片机。
所述第二微控制器由电池供电，为MSP430系列单片机，内置12位精度ADC，用于电池电量监测。
所述第一射频通信模块、第二射频通信模块选用nRF24L01芯片。
所述GPS模块和CDMA/GSM模块采用SIM508模块。
相对于现有技术，本发明的有益效果是，可以在不改动原有防盗系统的情况下实现对汽车状态的监控，在原有防盗系统报警时向监控中心及车主发出报警信息，并在车辆防盗系统被盗后及时提供车辆位置信息，达到对车辆安全的双重保护。
【附图说明】
图1是低功耗无线车用防盗报警系统的组成示意图。
图2是低功耗无线车用防盗报警系统控制流程框图。
【具体实施方式】
为更好理解本发明，下面结合附图及实施方式对本发明作进一步的说明。但具体实施方式并非用来对本发明要求保护的范围加以限制。
在图1中，低功耗无线车用防盗报警系统包括检测单元、控制单元和控制中心。其中，检测单元包括状态检测模块1、第一微控制器2和第一射频通信模块3，状态检测模块1和第一射频通信模块3分别与第一微控制器2连接；状态检测模块1与原有电子式或网络式防盗系统(如钥匙芯片防盗系统、GPS卫星定位防盗系统等)的电源线路和报警信号线路相连接，将原有防盗系统的状态传送给第一微控制器2，具体是检测单元中状态检测模块1与原有防盗系统的电源正负极、声光报警信号端口或电路锁、油路锁信号端口相连接，通过测量各端口的电平变化来判断原有防盗系统的工作状态和供电情况。第一微控制器2通过第一射频通信模块3接收到控制单元发过来的询问信号之后，再将防盗系统状态信息再由第一射频通信模块3返回给控制单元。检测单元的电源由车内电瓶提供。
控制单元包括第二射频通信模块4、第二微控制器5、电池6、GPS模块7、CDMA/GSM模块8和电量检测模块9。第二射频通信模块4、电池6、GPS模块7、CDMA/GSM模块8组成和电量检测模块9分别与第二微控制器5连接；第一射频通信模块3和第二射频通信模块4通过2.4～2.5GHzISM频段的无线射频技术进行加密通信，用于和控制单元之间的报警信号查询及处理。第一射频通信模块3和第二射频通信模块4优选通过加密的无线射频技术进行通信，其发送的防盗系统状态信息首先经过ARC4算法通过预先设定的密匙对通信信息明文进行加密。GPS模块7用于提供实时的车辆位置信息。CDMA/GSM模块8用于向监控中心和车主发送报警、位置信息以及接受相关的短信指令。电量检测模块9用于监测系统剩余电量。第二微控制器5根据检测单元提供的信息控制该单元内其他各模块进行相应的工作。
在上述的检测单元和控制单元中，第一微控制器由车内电源供电，无低功耗需求，可选用成本较低的ATmega8系列单片机，并通过内置的模拟比较器对原有防盗器的供电和报警状态进行检测；第二微控制器由电池供电，需要严格控制其功耗，故应采用MSP430系列单片机，同时该系列单片机内置12位精度ADC可用于电池电量监测；第一射频通信模块3、第二射频通信模块4也应选用低功耗的nRF24L01芯片来降低整体功耗。电池可采用5V锂电池；GPS模块7和CDMA/GSM模块8可采用SIM508模块，它同时包含三频GSM/GPRS和GPS定位模块解决方案，可降低系统复杂度，提高系统的稳定性。
控制中心包括实时监控系统和GSM/CDMA终端10，GSM/CDMA终端10与CDMA/GSM模块8信号连接，GSM/CDMA终端10与实时监控系统信号连接；GSM/CDMA终端10可选用wavecom多通道通信终端，以保证突发报警信息的稳定接收。
如图2所示，低功耗无线车用防盗报警系统工作时，第二微控制器5定时通过第二射频通信模块4发送防盗系统状态询问信号(21a)，收到非报警信号之后控制单元进入休眠状态(21b)，以降低系统功耗，等待内部时钟利用中断唤醒(21c)，以进行下一次的检测；若收到系统报警信号，第二微控制器5向检测单元发出多次询问指令，以排除外界电磁等造成的偶发的错误报警信号。经多次确认报警信号后，第二微控制器5开始初始化CDMA/GSM模块8，当判断其正常接入移动通信网络之后，第二微控制器5控制其向监控中心发出报警信息(22a)，然后系统会检测当前地剩余电量是否过低(23a)，若低于30％控制单元则会向监控中心提示电量不足(23b)，否则就直接执行短信指令的内容，判断是否初始化GPS模块(24a)，没有正确的指令时，控制单元进入低功耗状态(24b)，等待监控中心指令唤醒(24c)，此时，CDMA/GSM模块8处于空闲等待状态。监控中心收到报警信息确定开始搜寻被盗汽车时，向低功耗无线车用防盗报警系统发送短信指令，激活GPS模块7，并设定位置信息发送频率。低功耗无线车用防盗报警系统接收到监控中心的短信指令后，从低功耗待机状态唤醒，并开始初始化GPS模块7，GPS搜星时间一般为3-5分钟，在此时间之后第二微控制器5从GPS模块7输出的信息判断其工作状态(25a)，若在规定时间内无法正常收到GPS模块7所提供的信息(如车辆被停放在室内、隧道以及其他可能阻挡GPS信号的物体内)，则通过覆盖比较全面的CDMA/GSM移动通信网络向监控中心发送定位失败的信息(25b)，同时该低功耗无线车用防盗报警系统关闭GPS模块7(25c)，系统待机进入低功耗状态(24b)，等待下一次监控中心的短信指令唤醒(24c)。若到正确的位置及速度信息，则开始以短信指令中所设定的频率在电池6耗尽之前向监控中心提供车辆的实时位置和速度信息(26a)，根据电池容量、发送频率和信号强度的不同，持续时间在18-32小时之间。直到能正确的提供车辆位置信息，帮助失主在最短时间内寻回被盗车辆。
由于该系统采用电池供电，所以在控制单元内加入了电量检测模块9，用来监测系统的供电情况，该模块将所测电池信息传送给第二微控制器5储存，在CDMA/GSM模块8处于激活状态时，可以通过短信指令查询当前的电量信息。同时，如上所述，当系统剩余电量低于30％时，控制单元将向监控中心发送低电量的提示短信，以便在搜寻被盗车辆的过程中合理的使用系统电池，采取不同的功耗模式延长系统电源的使用时间。
本发明第一微控制器2、第二微控制器5、第一射频通信模块3和第二射频通信模块4在单位时间内的工作时间和待机时间比非常低，其平均工作电流可以达到20μA，从而实现了很低的平均功耗。GPS模块7和GSM/CDMA模块8的耗电量巨大，GPS模块7工作时功率一般为200mW，GSM/CDMA模块8发射功率一般250mW，空闲状态功率25mW。在警报未触发时，二者皆出于掉电关闭状态，即汽车在日常使用中控制单元只有第一微控制器2、第二微控制器5、第一射频通信模块3和第二射频通信模块4在间歇工作，达到了较长的工作时间。在车辆处于不安全的异常状态时，控制单元会开启GSM/CDMA模块8，使用移动通信网络将报警信息告知监控中心和车主，该模块工作于空闲和发射状态之间，可以通过控制通信频率来达到理想的功耗。GPS模块7工作时连续接收卫星信号，为本系统中功耗最高的部分，所以系统将其设定为在确认车辆被盗以后由监控中心短信指令开启，在特定的时间段内为用户提供车辆的位置信息。
该低功耗无线车用防盗报警系统检测单元直接利用原有防盗系统的端口进行检测，无需对汽车做复杂的改动。控制单元不与车辆的电路、油路和其它线路进行连接，使用自身电池供电，从而独立于汽车实现较强的隐蔽性，可以置于车内任何适合隐藏的位置，能够在车辆被盗后及时提供报警信息及车辆位置信息。通过加密的无线射频技术进行通信，先将通信明文使用特定算法加密，然后使用具有多种低功耗模式的高速无线射频模块发送。避免了盗贼从外部进行射频干扰或通过信号线的位置寻找到本防盗辅助装置的控制单元将其拆除。控制单元不依赖于汽车而使用自身电池供电，通过使用低功耗的元器件和合理的切换工作于休眠状态，既增强了装置的独立性和隐蔽性，又延长了其工作时间。