引 言

目前，電動(dòng)車已逐漸成為人們的代步工具。2016 年僅江 蘇徐州、鹽城地區(qū)的電動(dòng)車銷量約為 5 萬(wàn)～7.5 萬(wàn)臺(tái) [1]。與此 同時(shí)，電動(dòng)車被盜事件時(shí)有發(fā)生。以寧波市北侖區(qū)為例，2015 年共發(fā)生盜竊電動(dòng)車案件 3 553 起 [2]，且被盜車輛難以追回。 很多學(xué)者對(duì)電動(dòng)車被盜問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，新型電動(dòng)車防盜 手段正逐步提高。朱貴憲提出將細(xì)銅絲作為警戒線 [3] ；張皓 提出使用單片機(jī) GSM 通信技術(shù) [4] ；翁信文等提出使用 GNSS 和 GSM 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)被盜車輛定位和跟蹤 [5] ；蔡祥春等提出運(yùn) 用 ZigBee 和 GPRS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車防盜 [6]。但這些防盜手段 均從某個(gè)點(diǎn)出發(fā)解決車輛被盜問(wèn)題，未從車輛被盜的整個(gè)過(guò) 程出發(fā)，犯罪分子仍可利用防盜器的漏洞進(jìn)行盜竊活動(dòng)。本 文防盜終端從防電門鎖暴力破壞、防電瓶斷電、防黑箱盜竊、 防止利用無(wú) GPS 信號(hào)盜竊以及盜竊后電動(dòng)車尋跡等方面解決 防盜問(wèn)題，并增加了用戶所關(guān)心的車輛故障信息、蓄電池電量 信息、續(xù)航信息、行駛里程及行駛速度等附加功能，便于用戶 使用。

1 防盜系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

電動(dòng)車防盜系統(tǒng)包含三大部分，即電動(dòng)車車載防盜終端、 云服務(wù)器平臺(tái)、用戶端手機(jī) APP，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。其 中，車載防盜終端負(fù)責(zé)采集門鎖狀態(tài)信息、GPS 信息、震動(dòng)信 息、陀螺儀信息、蓄電池信息以及電動(dòng)車控制器輸出的故障信 息、速度信息等原始數(shù)據(jù) ；云服務(wù)器平臺(tái)負(fù)責(zé)所有電動(dòng)防盜終 端的數(shù)據(jù)接入、處理以及存儲(chǔ)，并提供手機(jī)終端的注冊(cè)、注銷、 綁定等服務(wù)，可根據(jù)需要向用戶手機(jī)終端推送報(bào)警或產(chǎn)品消息； 用戶手機(jī)終端是用戶注冊(cè)、綁定電動(dòng)車、使用防盜系統(tǒng)的人機(jī) 交互平臺(tái)。服務(wù)器平臺(tái)可根據(jù)用戶在 APP上設(shè)定的電子圍欄 及電動(dòng)車終端上報(bào)的位置信息，綜合判斷當(dāng)前車輛是否被盜。

2 防盜終端硬件設(shè)計(jì)

防盜終端采集的信息是車聯(lián)網(wǎng)電動(dòng)車防盜系統(tǒng)判斷電動(dòng) 車是否被盜的唯一參量，因此，信息準(zhǔn)確度將直接影響客戶 體驗(yàn)。防盜終端原理如圖 2 所示。電源取自電動(dòng)車電瓶，為保 證適應(yīng)性，該電源輸入范圍可達(dá) 40 ～100 V，囊括了市面上 的所有電動(dòng)車。GPS 信號(hào)正常時(shí)，車輛定位信息從GPS 定位 模塊獲取 ；無(wú) GPS 信號(hào)或信號(hào)較弱時(shí)，結(jié)合陀螺儀模塊輸出 轉(zhuǎn)向角及加速度傳感器輸出的加速度值，采用慣性定位算法實(shí) 現(xiàn)電動(dòng)車定位 [7,8]。CDMA 模塊實(shí)現(xiàn)終端與云服務(wù)器的數(shù)據(jù)交 互，中國(guó)電信推出了物聯(lián)網(wǎng)卡的優(yōu)惠政策，且可將卡號(hào)存儲(chǔ)于 CDMA 模塊內(nèi)，在滿足通信功能的同時(shí)避免了因 SIM 卡損壞、 接觸不良、掉落等問(wèn)題產(chǎn)生的不穩(wěn)定性。

2.1 門鎖信號(hào)檢測(cè)及非法拆鎖檢測(cè)設(shè)計(jì)

防盜終端的工作狀態(tài)分為騎行狀態(tài)和設(shè)防狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng) 車電門鎖合法打開時(shí)，電動(dòng)車進(jìn)入騎行狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)車防盜 終端主要監(jiān)測(cè)車輛故障信息、騎行速度、位置信息等，并將 信息傳至云端服務(wù)器存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，手機(jī)客戶端可查詢行車 軌跡及車輛歷史行駛狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)車電門鎖閉合時(shí)，電動(dòng)車進(jìn) 入設(shè)防狀態(tài)，此時(shí)電動(dòng)車防盜終端主要監(jiān)測(cè)車輛震動(dòng)信息及 計(jì)算位置信息，當(dāng)檢測(cè)到持續(xù)震動(dòng)信息或劇烈震動(dòng)信息后，系 統(tǒng)喚醒并上報(bào)當(dāng)前位置信息和震動(dòng)報(bào)警信息，此時(shí)云端服務(wù)器 根據(jù)電子圍欄范圍判斷是否越界，若越界則向手機(jī)終端推送 越界報(bào)警信息，若未越界則推送震動(dòng)警報(bào)信息。門鎖狀態(tài)及 非法拆鎖檢測(cè)電路如圖 3 所示。其中，A 號(hào)端口為電源輸入端 口；B 號(hào)端口為門鎖狀態(tài)輸出端口，當(dāng)使用鑰匙打開電門鎖時(shí)， 該端口輸出高電平，當(dāng)關(guān)閉電門鎖時(shí)，該端口輸出低電平 ；C 號(hào)端口為電源地。防盜報(bào)警終端分別檢測(cè) A 號(hào)端口和 B 號(hào)端 口的電平信號(hào)，且接線時(shí)盡量靠近電門鎖一側(cè) ；R 為下拉電阻。 當(dāng)電門鎖正常打開時(shí)防盜報(bào)警終端的 1 號(hào)、2 號(hào)輸入端均為高 電平 ；當(dāng)電門鎖關(guān)閉時(shí)防盜報(bào)警終端的 1 號(hào)輸入端為低電平， 2 號(hào)輸入端為高電平 ；當(dāng)電門鎖遭暴力破壞時(shí)，防盜報(bào)警終端 的 2 號(hào)輸入端輸入低電平。

2.2 電瓶防盜檢測(cè)設(shè)計(jì)

電動(dòng)車的所有能源來(lái)源于電瓶，且電瓶的價(jià)格約占普通 電動(dòng)車的三分之一，是盜竊者的首選目標(biāo)。本防盜終端的電源 管理系統(tǒng)如圖 4 所示。該系統(tǒng)具有電瓶被盜報(bào)警提醒，被盜 后電動(dòng)車定位追蹤功能。其中，XL7015 為 DC/DC 轉(zhuǎn)換芯片， 輸入電壓范圍為 5 ～80 V，輸出電壓為 5 V，最大輸出電流為 0.8 A ；HX9001 為配電開關(guān)，當(dāng)電源由蓄電池供電時(shí)，系統(tǒng)電 源由蓄電池直接供給，并通過(guò)鋰電池管理芯片給鋰電池充電 ； 當(dāng)蓄電池被盜時(shí)，系統(tǒng)電源由鋰電池供給，此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入省電 模式，可持續(xù)供電約 10 小時(shí)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文防盜終端穩(wěn)定可靠，加入存儲(chǔ)芯片后，可存儲(chǔ)因 CDMA 信號(hào)弱而未能及時(shí)發(fā)出的信息，能夠有效避免車輛被 盜問(wèn)題，在車輛被盜后可及時(shí)提醒用戶，并提供車輛位置信息。 該智能終端提供了車輛故障信息、蓄電池電量信息、續(xù)航信息、 行駛里程及行駛速度等附加功能，有效提升用戶依賴性。同時(shí)， 該智能終端還可與電動(dòng)車儀表相結(jié)合，使電動(dòng)車防盜更隱蔽， 更便捷。