《汽車防盜系統(tǒng)的改制與應(yīng)用研究》12000字

.緒論1.1研究目的伴隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活物質(zhì)水平的不斷提高，汽車具備的功能已經(jīng)不僅僅是原始的代步功能，而是安全、舒適的交通工具，并為廣大群眾的生活質(zhì)量起到了積極的促進(jìn)作用。隨著汽車市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，以及大量汽車品牌的涌入，不斷降低的汽車價(jià)格也讓更多的社會(huì)大眾接受，現(xiàn)如今，人們的生活和交通已經(jīng)離不開汽車，汽車成為了社會(huì)發(fā)展和人們生活需求中的重要因素。雖然汽車的數(shù)量與日俱增，但是汽車在為人們創(chuàng)造便利生活的同時(shí)，也埋下了不少安全隱患，汽車盜竊案件的發(fā)生頻率也越來越高，導(dǎo)致汽車用戶群體的利益受到了損害，給每一位汽車用戶都增加了心理壓力。無獨(dú)有偶，在國(guó)外也有很多汽車盜竊案件，并且這一問題已經(jīng)成為了全球性的國(guó)際問題。伴隨著我國(guó)人民物質(zhì)生活水平的飛快提升，國(guó)民的汽車擁有率也在不斷提高，汽車盜竊案件的高頻發(fā)生也隨之而來。在汽車市場(chǎng)的快速擴(kuò)大化的社會(huì)背景下，汽車安全研究也是汽車制造業(yè)不容小覷的重要問題，汽車盜竊案件的高發(fā)，給汽車用戶群體帶來了利益上的損失和心理壓力，所以，當(dāng)今汽車制造業(yè)迫在眉睫的重要目標(biāo)就是在一定成本內(nèi)，解決汽車安全問題。因此，本文主要對(duì)和指紋識(shí)別技術(shù)在汽車防盜系統(tǒng)上的應(yīng)用進(jìn)行深入研究，主要針對(duì)哈飛汽車設(shè)計(jì)多傳感器防盜系統(tǒng)，分別提升車內(nèi)和車外的汽車安全性。在研究過程中，綜合應(yīng)用視頻監(jiān)控技術(shù)、人體指紋識(shí)別技術(shù)、震動(dòng)傳感器技術(shù)來保護(hù)汽車安全。依賴多傳感器綜合控制汽車車門門鎖，并對(duì)異常使用進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到防盜效果。1.2研究意義汽車防盜系統(tǒng)作為安裝在車身上的一種內(nèi)部裝置，其主要功能就是防盜。在科技智能化的時(shí)代背景下，汽車制造業(yè)也在不斷的改革和進(jìn)步。盡管現(xiàn)如今的汽車防盜技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，但汽車防盜系統(tǒng)仍然存在很多缺陷，需要進(jìn)一步完善。目前而言，低成本的汽車防盜系統(tǒng)的防盜效果甚微，而高效率的汽車防盜系統(tǒng)的成本也隨之增加。本文就如何在汽車防盜系統(tǒng)中運(yùn)用生物識(shí)別技術(shù)展開探討，期望能夠在控制成本的前提下提高汽車防盜系統(tǒng)的效率和安全指數(shù)。1.3研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)伴隨著社會(huì)大眾對(duì)汽車不斷增加的需求，汽車儼然成為現(xiàn)代生活和城市交通系統(tǒng)中必不可少的一環(huán)。近年來，我國(guó)汽車保有量不斷增長(zhǎng)，但汽車盜竊案的頻率也在逐年提高。由此，汽車制造業(yè)的重中之重也轉(zhuǎn)變?yōu)榉辣I裝置，防盜技術(shù)經(jīng)歷了機(jī)械、電子、芯片和網(wǎng)絡(luò)四個(gè)發(fā)展階段。因?yàn)槿蚋鞯氐纳a(chǎn)力以及工業(yè)發(fā)展的不均衡，西方的發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較快，它們的汽車防盜技術(shù)處于一個(gè)先進(jìn)的水平，主要使用電子式，芯片式并且正在逐步向第四代防盜系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)式過渡和發(fā)展；而發(fā)展中國(guó)家基本上還處于起步階段，廣泛采用機(jī)械式，電子式。第一代汽車防盜系統(tǒng)采用機(jī)械式防盜裝置，主要由方向盤鎖、車輪鎖和油鎖三個(gè)部分組成。防盜系統(tǒng)主要在這種情況下需要經(jīng)過鎖緊離合器、制動(dòng)器、油門、方向盤和換檔來達(dá)到車輛的防盜目的。該系統(tǒng)安裝相對(duì)簡(jiǎn)單，可以與其他防盜系統(tǒng)組合使用，但防盜設(shè)備的拆卸和重新組裝都很繁瑣。第二代是電子防盜系統(tǒng)。該系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用十分廣泛。機(jī)器的防盜裝置在這種情況下需要經(jīng)過機(jī)器控制單元和防盜裝置控制發(fā)射應(yīng)答器和防盜裝置之間的相互作用。隨機(jī)變量代碼在兩個(gè)交互命令中生成，只有經(jīng)過授權(quán)才能執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)程序。該系統(tǒng)非常方便快捷，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能、關(guān)門防盜功能、遙控功能等及隱藏裝置安裝，操作簡(jiǎn)單，成本低。但是，這種防盜系統(tǒng)具有很強(qiáng)的誤報(bào)性，如果外界發(fā)出分貝過大的噪音，汽車也會(huì)發(fā)出警報(bào)。另外，這種防盜系統(tǒng)是可以被破解的，防盜性較弱。第三代是芯片式防盜保護(hù)系統(tǒng)。第二代防盜系統(tǒng)中的隨機(jī)碼，大多保存在系統(tǒng)內(nèi)部，容易被不法分子獲取。為了杜絕不法分子對(duì)密碼進(jìn)行竊取的問題，該系統(tǒng)在上一代進(jìn)行了升級(jí)，在這種情況下需要經(jīng)過鎖定發(fā)動(dòng)機(jī)、電路和油路，然后使用數(shù)字復(fù)合鎖定技術(shù)，將密碼鑰匙和密碼鎖匹配后發(fā)動(dòng)汽車，可以對(duì)密碼被竊取的問題進(jìn)行完美解決。防盜鑰匙存儲(chǔ)在汽車制造商的數(shù)據(jù)庫(kù)中，只有鏈接到數(shù)據(jù)庫(kù)才能讀取鑰匙，不易被盜。即使鑰匙被偽造，因?yàn)樾酒瑹o法讀取而仍然無法啟動(dòng)汽車，對(duì)安全性有著極大幅度的提高。市場(chǎng)上大部分高端汽車都運(yùn)用了該防盜技術(shù)。第四代是采用GPS網(wǎng)絡(luò)和GSM防盜網(wǎng)絡(luò)的防盜系統(tǒng)，利用GPS定位汽車的位置，可以對(duì)點(diǎn)火進(jìn)行鎖定，安全性極高。一旦汽車被盜，GSM會(huì)向車主的手機(jī)發(fā)送信息并報(bào)警。防盜系統(tǒng)需要制造商自建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此汽車制造商的成本相對(duì)較高，GPS通訊設(shè)備的價(jià)格也較高，附加服務(wù)費(fèi)也較高。所以，這種防盜裝置不可能在中低端汽車中通用?，F(xiàn)代社會(huì)中的科技發(fā)展迅速，先進(jìn)的技術(shù)也能對(duì)加密算法進(jìn)行破解。如果不法分子對(duì)加密算法進(jìn)行利用，那么就能從而達(dá)到攻破系統(tǒng)、盜竊汽車的目的。我國(guó)的防盜技術(shù)發(fā)展起步較晚，由于成本問題，我國(guó)目前對(duì)第二代和第三代防盜技術(shù)應(yīng)用較廣，因此安全性較低。考慮到安全性和成本的關(guān)系，國(guó)際趨勢(shì)趨向于在汽車防盜系統(tǒng)中運(yùn)用生物特征識(shí)別技術(shù)，由于生物特征識(shí)別技術(shù)具有較高的安全性，基于其特征信息，不易破解，防盜效果好，成本也不高。因此，本研究提出了一種結(jié)合生物識(shí)別技術(shù)的防盜系統(tǒng)來對(duì)現(xiàn)有防盜系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

2.汽車防盜系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)當(dāng)今社會(huì)，很大一部分的社會(huì)群眾和家庭都擁有了屬于自己的汽車，但是，汽車失竊的可能性也隨之增加，基于這種情況的屢屢發(fā)生，許多汽車制造業(yè)的科研人員開始將重心轉(zhuǎn)向汽車防盜系統(tǒng)。同時(shí)，我國(guó)的防盜技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差異。我國(guó)的防盜器通常報(bào)警區(qū)域有限，無法遠(yuǎn)程控制，無法實(shí)時(shí)追蹤車輛位置。因此，開發(fā)精密的防盜裝置對(duì)于車主來說非常重要。本系統(tǒng)以DSP為控制核心芯片，由GPS模塊、GPRS無線通信模塊以及必要的輔助電路組成一個(gè)基于DSP汽車定位防盜功能的系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中DSP通過串口對(duì)GPS和GPRS模塊進(jìn)行控制，在連接使用時(shí)，GPRS模塊與DSP本身的串口連接。檢測(cè)控制及其輔助電路都可以直接使用DSP的I/O。TMS320F240的I/O端口都具有復(fù)用功能，因此要使控制器寄存器中設(shè)置使I/O做通用的I/O。其各部分硬件電路如下。2.1視頻控制系統(tǒng)本系統(tǒng)的主控芯片為DSP，該系統(tǒng)基于DSP的車輛定位防盜保護(hù)，包括通信單元和一些必要的附加電路。GPS設(shè)備和GPRS設(shè)備由DSP在這種情況下需要經(jīng)過串口控制。同時(shí)，當(dāng)GPRS設(shè)備連接到DSP串口時(shí)，DSPI/O口可以直接供發(fā)現(xiàn)控制和輔助通道使用。前端車載監(jiān)控系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)、視頻監(jiān)控平臺(tái)的服務(wù)器組成了整個(gè)視頻系統(tǒng)。前端車載系統(tǒng)包括了監(jiān)控?cái)z像頭和網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)等。無線網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)發(fā)射機(jī)的終端，是以太網(wǎng)絡(luò)的骨干。監(jiān)控平臺(tái)包括監(jiān)控軟件和GIS、媒體流、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用服務(wù)器等各類服務(wù)。多桿監(jiān)控可以根據(jù)需要集成到運(yùn)輸公司、民防部門等相關(guān)部門機(jī)構(gòu)。前置無線網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以進(jìn)行SD卡錄像、網(wǎng)絡(luò)錄像、本地錄像以及定時(shí)錄像、服務(wù)器錄像等多種錄像方式。當(dāng)車輛發(fā)生緊急情況時(shí)，信號(hào)處理器會(huì)收到傳感器發(fā)出的信號(hào)，DSP系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢查、處理后，可以視情況而定，自行決定是否將短消息圖像或者視頻信息發(fā)送到車主的手機(jī)或控制面板。車主和控制中心可以對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，也可以使用GPRS在這種情況下需要經(jīng)過因特網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。2.2指紋采集傳感系統(tǒng)指紋傳感器的選定是指紋軟、硬件完成設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。軟硬件設(shè)計(jì)對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)中的算法進(jìn)行了深入測(cè)試，并根據(jù)采集到的指紋運(yùn)用成像原理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，從而使系統(tǒng)的識(shí)別水平提高。2.3通訊系統(tǒng)GPS導(dǎo)航定位在汽車安全防盜方面具有重要地位，車載GPS系統(tǒng)不僅可為駕駛員提供導(dǎo)航資訊，當(dāng)其與其它無線通訊技術(shù)結(jié)合時(shí)，能夠?yàn)檐囍魈峁┑缆肪仍⑹к囌一氐雀鞣N服務(wù)。在用戶端的GPS系統(tǒng)裝置是單向的GPS訊號(hào)接收機(jī)，能夠接收來自導(dǎo)航衛(wèi)星的定位訊號(hào)，GPS系統(tǒng)定位原理是利用衛(wèi)星進(jìn)行三角定位，由GPS接受裝置負(fù)責(zé)找到三顆以上衛(wèi)星所在位置，而后計(jì)算每顆衛(wèi)星與接收器之間的距離，得出接收器在三維空間中的座標(biāo)位置。GPS衛(wèi)星通訊信號(hào)會(huì)先由GPS天線來接收，再經(jīng)由RF射頻前端將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)為中、低頻定位信號(hào)，再傳送到GPS基頻元件中，通過相關(guān)器來比對(duì)找出正確的衛(wèi)星編號(hào)，進(jìn)而定位汽車的位置。車載通訊系統(tǒng)使用GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信息。將車輛狀況信息及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)送給車主或控制中心是其主要功能，以便車主或控制中心立即迅速采取行動(dòng)，從而確保車輛安全。車輛的通訊設(shè)備根據(jù)設(shè)置的警報(bào)模式向車主或控制中心發(fā)送信息，然后從用戶或控制中心獲取信息從而對(duì)車輛進(jìn)行控制。GPRS通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)作為數(shù)據(jù)載體，必須滿足AT指令和TCP/IP協(xié)議。2.4監(jiān)控中心監(jiān)控中心設(shè)計(jì)為一個(gè)網(wǎng)站，其通過GPRSMo-dem使計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，把計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器或數(shù)據(jù)終端。因特網(wǎng)是按IP地址進(jìn)行尋址的，所以設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上都需要有一個(gè)唯一的IP，對(duì)于用戶來講，用戶所有的IP地址為專用IP，所以也可在網(wǎng)上取得IP地址后通過短消息發(fā)給對(duì)方，當(dāng)防盜系統(tǒng)裝置發(fā)現(xiàn)緊急情況時(shí)，報(bào)警電路就會(huì)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，聯(lián)到Internet網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)上。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，用戶和控制中心要互相知道對(duì)方的IP地址，以方便進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，且雙方的IP地址都能夠在互聯(lián)網(wǎng)上可以直接訪問，因此控制中心計(jì)算機(jī)的IP必須是上唯一的，而不是局域網(wǎng)內(nèi)的IP地址。通常情況下，控制中心計(jì)算機(jī)與英特網(wǎng)的連接有很多種，主要區(qū)別在于通過撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)所獲取的IP地址是否為動(dòng)態(tài)的。因此，如果數(shù)據(jù)中心的IP地址每次都不同，這就要求在通訊前將數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的IP地址告知防盜裝置系統(tǒng)。在告知防盜系統(tǒng)IP地址時(shí)，也可以利用短消息的形式將數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)的IP以約定形式發(fā)送給SIM，系統(tǒng)從SIM卡讀取IP地址。因?yàn)閿?shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)的IP是固定的，所以在防盜裝置系統(tǒng)初始化時(shí)固化進(jìn)去就可以了。3.哈飛汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)防盜系統(tǒng)的主要功能是：在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，在這種情況下需要經(jīng)過短信通知用戶手機(jī)，攝像頭在車內(nèi)進(jìn)行人像拍攝，并在這種情況下需要經(jīng)過處理程序?qū)D像收入發(fā)送給車主。當(dāng)檢測(cè)到司機(jī)不是車主時(shí)，防盜器會(huì)向車主手機(jī)發(fā)送信息，例如車輛的實(shí)時(shí)位置、司機(jī)照片等。3.1主控板模塊在選擇主控板時(shí)，選擇ITOP4412ARM開發(fā)板，其各項(xiàng)參數(shù)如表4-1所示。它的供電系統(tǒng)需要5V電源供電，5V是直流電源，在這種情況下需要經(jīng)過特定的供電接口連接電源。選用的開發(fā)芯片采用Exynos4412，還有攝像頭接口、以太網(wǎng)接口、USBOTG2.0接口、保證不斷電的備用電池和保證通信暢通的WiFi接口等。主要變量如表3-1所示。表3-1ARM主控板性能參數(shù)資源項(xiàng)目具體參數(shù)中央處理器主頻為1.5G赫茲的Exynos441串口四路串口，二路復(fù)用串口，二路二三二串口供電三星S5M8767電源模塊成像屏二種型號(hào)屏接口分別為為L(zhǎng)VDS型和RGB型通用串行口復(fù)用和二三二型各兩個(gè)隨機(jī)存取器大容量FLASH，DDR3接口3.2視頻模塊視頻模塊是了解汽車安全系統(tǒng)功能的重中之重。當(dāng)汽車發(fā)生緊急情況時(shí)，在汽車行駛過程中采集圖像并記錄道路信息，并周期性的保存到SD存儲(chǔ)卡中，是了解汽車安全系統(tǒng)的有效手段和途徑。使用BS-MK作為汽車安全監(jiān)控系統(tǒng)的視頻設(shè)備模塊。該模塊將SD存儲(chǔ)卡插入設(shè)備的SD卡插槽以保存監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。該設(shè)備最高支持32GSD存儲(chǔ)卡，在路上監(jiān)控車輛時(shí)保持最高水平，1小時(shí)連續(xù)畫質(zhì)視頻錄制僅需要1GB左右的內(nèi)存。拍攝效果如圖3-1所示：圖3-1攝像頭拍攝樣圖32GSD存儲(chǔ)卡可連續(xù)記錄32小時(shí)，在發(fā)生交通事故時(shí)可以提供32小時(shí)視頻數(shù)據(jù)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并方便交警快速處理。車內(nèi)電池一般為12V，視頻設(shè)備電源支持寬電壓輸入，可保證在5-35V寬電壓下正常使用，保證無人看管時(shí)機(jī)器的正常使用。MK視頻設(shè)備適用于車載環(huán)境中自動(dòng)實(shí)時(shí)循環(huán)錄像，自動(dòng)存儲(chǔ)和隱藏內(nèi)存中的無效信息。SD存儲(chǔ)卡具有良好的抗沖擊性和極高的可靠性。視頻口的串口接輔助口2，由GM8123增強(qiáng)，進(jìn)行設(shè)備測(cè)試和讀取數(shù)據(jù)信息，如圖3-2所示。圖3-2視頻模塊電路3.3震動(dòng)模塊振動(dòng)傳感器可以準(zhǔn)確檢測(cè)車身產(chǎn)生的震動(dòng)。當(dāng)車身受到外力影響時(shí)，振動(dòng)傳感器可以檢測(cè)到車身的振動(dòng)并發(fā)出警告信號(hào)，主控單元將進(jìn)行評(píng)估和處理，電路圖如3-3所示：圖3-3振動(dòng)傳感器電路車載安全監(jiān)控系統(tǒng)采用高靈敏度牽引力傳感器ND-1（如圖3-4），對(duì)機(jī)箱引起的震動(dòng)有很靈敏的識(shí)別度，可以防止外界噪音對(duì)外界信號(hào)的干擾，并具有中斷其他強(qiáng)信號(hào)的能力。圖3-4震動(dòng)傳感器通電測(cè)試圖攝像頭使用連接BS-MK的DL-185相機(jī)在進(jìn)行拍照。它將顯示有關(guān)車輛的信息，并在這種情況下需要經(jīng)過無線設(shè)備發(fā)送給車主。BS-MK是一款集視頻采集、印刷電路板存儲(chǔ)、圖像采集、數(shù)據(jù)壓縮、連續(xù)錄像控制于一體的視頻模塊。它連接到DL-185相機(jī)，可以方便記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的車載進(jìn)行監(jiān)控。3.4通訊模塊通訊模塊可以保證與用戶的溝通。一旦犯罪預(yù)防系統(tǒng)被上傳到車輛上，通信單元可以最大程度的將云網(wǎng)絡(luò)中收集的地理位置信息的綜合數(shù)據(jù)發(fā)送給車主。如果車輛被不法分子闖入，面部分析儀采集的不法分子圖像也會(huì)發(fā)送到用戶的手機(jī)中。因此，該設(shè)備設(shè)計(jì)貼合SIM900A作為該設(shè)備的核心部件。3.4.1開關(guān)機(jī)電路SIM900A使用PWRKEY引腳開啟，內(nèi)部設(shè)置為3-3V，先拉低然后自然釋放，就可以啟動(dòng)功能，電路圖如下：圖3-5開機(jī)電路圖SIM900A微芯片的關(guān)閉方式有以下幾種：激活按鍵引腳、關(guān)閉按鍵插座、使用AT指令關(guān)閉功能、電壓過高或過低時(shí)關(guān)閉功能、當(dāng)溫度超過或低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)關(guān)閉功能，使用PWRKEY引腳關(guān)閉。時(shí)序圖如圖3-6所示：圖3-6關(guān)機(jī)時(shí)序圖3.4.2SIM卡電路SIM卡主要用于通訊，使用該模塊可以向用戶發(fā)送罪犯的犯罪照片和短信。該裝置在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，對(duì)防止汽車盜竊具有重要的戰(zhàn)略意義。如果犯罪分子利用車輛成功作案，那么該裝置將采集到的圖像與他人的圖像進(jìn)行對(duì)比，為后期抓捕犯罪嫌疑人提供更加方便快捷的手段。這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說是非常重要的，如果不法分子知道機(jī)器有這個(gè)功能，它就可以起到防范的作用。SIM900A模塊SIM線路如圖3-7所示：圖3-7SIM電路3.5防盜系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證由于汽車盜竊是非法的，因此沒有進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)。而是用模擬方法和類似方法用于執(zhí)行實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)是模擬打碎車窗，以檢查車主是否可以獲得信息。另一種模擬實(shí)驗(yàn)是車輛由犯罪分子直接用汽車拖曳。綜合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，短時(shí)預(yù)警功能的提升符合原設(shè)計(jì)目標(biāo)。4.哈飛汽車指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)本章主要介紹指紋識(shí)別模塊的設(shè)計(jì)，該模塊可以在這種情況下需要經(jīng)過識(shí)別用戶通信產(chǎn)生的指紋來判斷用戶ID的合法性，從而控制汽車門鎖。為了有效和準(zhǔn)確地確定用戶的身份，必須在身份驗(yàn)證過程開始之前將用戶指紋錄入指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。指紋傳感器FPC1011F收集用戶及其授權(quán)員工的指紋圖像作為指紋模板的集合，并存儲(chǔ)在閃存中進(jìn)行永久存儲(chǔ)，然后識(shí)別系統(tǒng)開始完成指紋圖像的采集，然后與DSP處理器（TMS320VC5410芯片）協(xié)同工作，發(fā)送到左前車門控制節(jié)點(diǎn)P89C58，發(fā)送器將結(jié)果發(fā)送到CAN總線，與CAN總線通信控制門鎖電路，實(shí)現(xiàn)用戶ID有效時(shí)打開車門鎖的方法，或在用戶ID無效時(shí)發(fā)出的警報(bào)的功能。4.1指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.1微處理器選擇該系統(tǒng)的車門節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)采用了單片機(jī)微處理器，芯片為PHILIPS公司生產(chǎn)的P89C58芯片，用于控制外圍設(shè)備以及人與計(jì)算機(jī)之間的通信接口和交互。閃存應(yīng)用存儲(chǔ)器、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)器、完全待機(jī)、6個(gè)噪聲源、4個(gè)優(yōu)先噪聲模式、4個(gè)8位I/O連接器、雙DART全尺寸、3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1、T2）等功能具有可編程時(shí)鐘輸出和雙數(shù)據(jù)指示燈。DSP使用德州儀器(TI）TMS320VC5410。該DSP芯片是一款高性能16位數(shù)字信號(hào)處理器，它的運(yùn)行速度可以達(dá)到1OOMIPS。其采用的哈佛架構(gòu)，包括CPU和8個(gè)芯片?？偩€、存儲(chǔ)器和外設(shè)等，其特點(diǎn)是多相流水線、多處理設(shè)備、高時(shí)鐘速度、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和快速的處理速度，它是一種低功耗、高效率的定點(diǎn)芯片。4.1.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)圍繞單片機(jī)和雙DSP處理器設(shè)計(jì)，包括電源管理器、報(bào)警單元、門鎖控制器、指紋單元和存儲(chǔ)單元。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖4-1所示。圖4-1系統(tǒng)硬件框圖4.1.3單片機(jī)微處理器硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)P89C58主要用于獲取指紋識(shí)別處理結(jié)果，并在這種情況下需要經(jīng)過CAN總線發(fā)送器與CAN總線之間的通信，接收返回指令，在車門指紋鎖系統(tǒng)中作為主門把手控制，并具有完整的總線以此進(jìn)行車門鎖控制。此外，必須維護(hù)電源控制電路、重啟電路、汽車門鎖控制電路和報(bào)警單元。本節(jié)主要介紹電源模塊電路和復(fù)位模塊電路的細(xì)節(jié)。P89C58有40個(gè)引腳，包括32條I/O線、2條時(shí)鐘線、2條電源線、1條復(fù)位線、3條信號(hào)線、32條I/O線、指紋分析。門鎖設(shè)計(jì)包括主輸入和使用的串口輸出端口P1.0~P1.3；控制器報(bào)警單元：P1.6～P1.7、P3.0～P3.1；其余輸入輸出連接器引腳分配如圖4-2所示。圖4-2引腳分配圖（1）電源模塊設(shè)計(jì)指紋識(shí)別門鎖設(shè)計(jì)了獨(dú)立電源，也可以使用汽車電源。本系統(tǒng)中電源采用TTL電路，供電電壓為+SV，但系統(tǒng)需要3.3V的電源外圍電路和2.5V的芯片供電，所以必須將SV電壓改為+SV、+3.3V、+2.5V電壓，從而確保使系統(tǒng)穩(wěn)定的工作條件。本裝置的供電芯片采用AOZ1O10-ADJ，電路圖如圖4-3所示。圖4-3電源模塊電路設(shè)計(jì)（2）復(fù)位電路在指紋識(shí)別車鎖系統(tǒng)中，需要考慮到復(fù)位情況，因此需要外接復(fù)位鍵來恢復(fù)系統(tǒng)功能，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并能夠恢復(fù)原始系統(tǒng)信息。在指紋門鎖中，系統(tǒng)復(fù)位按鈕是由RST管腳完成的，如果要復(fù)位，該按鈕會(huì)給出高電平信號(hào)。復(fù)位引腳在觸發(fā)時(shí)鐘電路后需要一個(gè)至少10ms的高電平信號(hào)。指紋門鎖系統(tǒng)上的復(fù)位通道提供兩種復(fù)位方式，一種是提供外置開關(guān)供用戶使用，另一種是從10ms以上的信號(hào)復(fù)位。復(fù)位電路如圖4-4所示。在這種情況下需要經(jīng)過加載上面的C4來完成為復(fù)位提供高電平信號(hào)的過程。C4充電期間，左右電壓需要維持穩(wěn)定，使RST管腳也變?yōu)楦唠娖讲⒆罱K達(dá)到復(fù)位的目的。圖4-4中復(fù)位中時(shí)間和電阻以及電容之間的關(guān)系如下：t關(guān)系式的Vt是判斷是否為高電平的電壓值，超過它的則為高電平。Vc是外部提供的VCC。復(fù)位電路中，主要是使用手動(dòng)或者上電來實(shí)現(xiàn)復(fù)位，其他方法還可以在這種情況下需要經(jīng)過軟件操作來完成。圖4-4復(fù)位電路4.1.4DSP微處理器硬件設(shè)計(jì)DSP微處理器的主要外設(shè)包括存儲(chǔ)和指紋采集。指紋識(shí)識(shí)部分使用TMS320VC5410處理器完成指紋算法部分的功能和指紋圖像處理部分的功能，包括預(yù)處理信息、函數(shù)比較和輸出點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)串口發(fā)送結(jié)果到P89C58進(jìn)行處理時(shí)，同時(shí)會(huì)發(fā)送到發(fā)送器總線，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀格式，發(fā)送到CAN總線，然后P89C58在這種情況下需要經(jīng)過從CAN總線返回的命令控制汽車門鎖。（1）存儲(chǔ)器模塊由于芯片TMS320VC5410上具有ROM16kw，DARAM8kw，SARAM56kw，因此指紋數(shù)據(jù)需要大量的ROM空間。需要在系統(tǒng)中增加外存，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，使存儲(chǔ)問題上不會(huì)花太多時(shí)間處理數(shù)據(jù)，也可以使用外存處理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。（2）HPI通信接口電路車門節(jié)點(diǎn)控制器P89C58和指紋分析處理系統(tǒng)在這種情況下需要經(jīng)過HPI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)P89C58連接指紋分析儀時(shí)，需要注意的是，兩個(gè)微處理器上的串行輸入和輸出插孔的高電平壓值是不同的。P89C58為+5V，指紋分析處理器需要3.3V。發(fā)送信號(hào)時(shí)，必須計(jì)算輸出電壓的值。芯片采用SN74ALVC16245。SN74ALVC1624可以將電壓值轉(zhuǎn)換，可以將+5V轉(zhuǎn)換為+3.3V，滿足兩個(gè)微處理器的需要。HPI通信接口電路如圖4-5所示。圖4-5HPI通信接口電路設(shè)計(jì)（3）JTAG接口設(shè)計(jì)在指紋分析模塊的測(cè)試中必須用到JTAG計(jì)算機(jī)仿真接口。各管腳功能如表4-1所示，JTAG連接器電路如圖4-6所示。表4-1引腳功能引腳TCKTDITDOTMSTRSTEMU0EMU1功能測(cè)試時(shí)鐘測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試方式測(cè)試復(fù)位仿真器中仿真器中輸入輸入輸出選擇斷0斷1圖4-6JTAG接口電路（4）復(fù)位電路部分為了使DSP微處理器保持工作的穩(wěn)定性和持續(xù)性，需要提供一個(gè)可初始化狀態(tài)的復(fù)位電路，從而確保DSP微處理器的穩(wěn)定性。復(fù)位方式包括外部復(fù)位開關(guān)、高電平復(fù)位和軟件復(fù)位。復(fù)位示意圖如圖4-7所示。圖4-7上電或按鈕復(fù)位電路4.2指紋采集模塊指紋傳感器按圖像原理可分為光學(xué)傳感器、半導(dǎo)體和超聲波傳感器。但對(duì)于車身而言，環(huán)境因素也是必要考慮的一個(gè)重要因素，例如油污和濕氣可能會(huì)降低接收器的能見度。本設(shè)計(jì)的指紋儀采用FPC1011F，質(zhì)量高、功耗低、體積小、抗干擾能力強(qiáng)，可以檢測(cè)真皮層，指紋采集率準(zhǔn)確性和耐用性高。使用FPC1011F可以提高指紋圖像質(zhì)量，每像素可以提供更多信息，可以部分提高識(shí)別速度。FPC1011F傳感器小巧穩(wěn)定，高效快速，指紋感應(yīng)靈敏，適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單方便二次開發(fā)，同時(shí)具有以下幾個(gè)特性：（1）低功耗，工作電壓+2.5~+3.3v，保障設(shè)備未連接電源情況下，待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)，電流消耗僅為7mA；（2）體積小，20.4mm*2.33mm*1.2mm；（3）耐用性強(qiáng)，超過100萬次的耐磨性實(shí)驗(yàn)測(cè)試（正常人體力度摩擦），使用壽命更長(zhǎng)；（4）靈敏度高，能夠短時(shí)間內(nèi)獲得指紋信息，并且程序初始化快，響應(yīng)快；（5）抗靜電性強(qiáng)，大于30千伏；（6）具有靈活的通訊接口，內(nèi)部具有8位A/D轉(zhuǎn)換、高速SPI接口、以及可定制韋根24、韋根26等通訊接口，開發(fā)速度快，無障礙，方便接入各種系統(tǒng)；（7）適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)各種潮濕、不分年齡、或者臟破環(huán)境；（8）通常適用溫度-20°～+85°，儲(chǔ)存溫度-40°～+85°，溫度造成的影響??；（9）高性能性，分辨率達(dá)到了363dpi，傳感器陣列為152×200點(diǎn)；（10）穩(wěn)定性和安全性強(qiáng)，使用性能非常穩(wěn)定，無差異；根據(jù)以上FPC1011F傳感器特性可以得出FPC1011F參數(shù)表格如表4-2所示。表4-2FPC1011F傳感器技術(shù)參數(shù)參數(shù)規(guī)格數(shù)值單位尺寸傳感器本體(W*L*T）20.4*33.4*2.3mm接口串行/并行8pin供應(yīng)電源直流2.5-3.3V耗電流電壓3.3V,4MHzandRT7mA睡眠耗電流斷電10(iA時(shí)鐘頻率串行/并行32mHz讀起速率串行/并行4mpixel/s感應(yīng)區(qū)域巨陣圖像10.64x14.00mm感應(yīng)陣列大小巨陣圖像(363dpi）152x200pixel橡素256灰度值8bit靜電保護(hù)IEC61000-4-,level4,airdischarge>30kv耐磨使用7N的釆集面壓力測(cè)試>1millioncycleFPC1011F在探測(cè)指紋數(shù)據(jù)時(shí)，較其他采集器，少穿過一層，降低了信號(hào)削弱程度，并且此芯片自帶放大器，可以將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)增強(qiáng)，數(shù)據(jù)信息越多，成像效果越好，識(shí)別率越高。此外，不受保護(hù)層厚度增加而影響，禁止了手指觸碰CMOS電路，提高了抗靜電和耐磨次數(shù)等性能。該芯片擴(kuò)展性能高，可以直接掛載指紋采集器，與本系統(tǒng)的指紋采集傳感器FPC1011F高度集成，在這種情況下需要經(jīng)過USART配置成SPI可以完成芯片和采集器相連。指紋識(shí)別算法處理部分選用TI公司推出功能強(qiáng)大的DSP處理芯片TMS320VC5410微處理器，處理FPC1011F采集到指紋圖像進(jìn)完成圖像預(yù)處理，數(shù)據(jù)信息特征獲取，與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。指紋數(shù)據(jù)采集和處理分開執(zhí)行，有效提升提了運(yùn)算速度，達(dá)到系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。4.3單片機(jī)微處理器軟件設(shè)計(jì)車門節(jié)點(diǎn)控制器將指紋分析儀的比對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，并將結(jié)果發(fā)送給CAN發(fā)送器，總線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，處理后方指令，控制門鎖電路，以確保車門鎖是否會(huì)打開。處理器的程序流程節(jié)點(diǎn)如圖4-9所示。P89C58全部引腳有40個(gè)，包括32條I/O線、兩條時(shí)鐘線、兩條電源線、一條復(fù)位線和三條信號(hào)線，32條I/O線，指紋識(shí)別車門鎖的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要使用的輸入輸出串口為P1.0~P1.3，共四條線；報(bào)警模塊控制線：P1.6~P1.7，P3.0~P3.1，共四條線；剩下的輸入輸出串口，主要是作為備用的。圖4-9車門節(jié)點(diǎn)處理器軟件程序設(shè)計(jì)4.4DSP微處理器軟件設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別功能的獨(dú)立性，本文設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別系統(tǒng)通常在脫機(jī)情況下進(jìn)行。考慮到指紋識(shí)別算法的處理過程比較復(fù)雜，算法運(yùn)算量大，數(shù)據(jù)量大，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群退惴ǖ膶?shí)時(shí)性要求高等因素，在選取本系統(tǒng)使用的微處理器時(shí)需要權(quán)衡利弊。雖然單片機(jī)處理器在人機(jī)交互方面應(yīng)用廣泛，但是僅用單片機(jī)處理器不能滿足指紋識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)要求。然而，DSP微處理器能很好地解決單片機(jī)微處理器圖像處理速度慢等缺點(diǎn)，可以進(jìn)行高速的圖像處理。因此本文設(shè)計(jì)的指紋識(shí)別系統(tǒng)采用單片機(jī)與DSP相結(jié)合的雙處理器，能夠同時(shí)結(jié)合單片機(jī)與DSP微處理器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)兼?zhèn)鋯纹瑱C(jī)較強(qiáng)的控制能力和DSP微處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，有效地提高指紋識(shí)別系統(tǒng)的運(yùn)行效率。指紋識(shí)別系統(tǒng)中采用控制密集型的單片機(jī)處理器進(jìn)行外圍設(shè)備和人機(jī)交互界面的控制，采用運(yùn)算密集型的DSP微處理器進(jìn)行指紋識(shí)別算法的運(yùn)算，其中包括指紋圖像的采集，圖像處理，特征匹配等運(yùn)算過程。用戶的指紋采集和數(shù)據(jù)處理、芯片處理器兼容性的反饋決策是指紋識(shí)別程序的處理部分。用于測(cè)試車門是否上鎖。DSP工作流程如圖4-10所示。圖4-10DSP的工作流程4.5指紋識(shí)別系統(tǒng)測(cè)試要測(cè)試指紋識(shí)別系統(tǒng)，需要使用FPC1011F采集指紋圖像。先安裝指紋識(shí)別模塊，下載模塊指紋分析儀APP，并導(dǎo)入指紋庫(kù)，。對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的，使用FPC1011F采集指紋圖像。首先對(duì)指紋識(shí)別模塊進(jìn)行設(shè)定，將指紋識(shí)別算法程序下載到模塊中，先進(jìn)行指紋庫(kù)的錄入，同一指紋成功錄入三次會(huì)存到指紋庫(kù)中并且編碼，之后進(jìn)行指紋匹配。

5.系統(tǒng)的部署CentOS是一款應(yīng)用得比較廣泛的Linux操作系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性非常好，因此有些要求高穩(wěn)定度的服務(wù)器以CentOS來替代商業(yè)版的RedHatEnterpriseLinux使用。本系統(tǒng)使用到的CentOS7版本，在安裝的時(shí)候把需要使用到的網(wǎng)絡(luò)組件都安裝好。5.1硬件部署上述研究中闡述了系統(tǒng)的服務(wù)器軟件的部署，下面闡述一下系統(tǒng)的硬件部署。從圖5-1中可以看出系統(tǒng)的硬件電路實(shí)物分成了兩個(gè)部分，一個(gè)部分是主控制器模塊；另一個(gè)部分是SIM808模塊電路。圖5-1系統(tǒng)硬件實(shí)物圖系統(tǒng)在安裝部署的過程中需要考慮到硬件的尺寸信息。所以在實(shí)際安裝過程中需要把這些硬件模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)劃分。首先系統(tǒng)的主控制電路板及配套電路劃分成一個(gè)模塊，這個(gè)模塊需要部署在汽車隱蔽的地方，這樣就不會(huì)影響汽車?yán)锩娴耐庥^，不法分子也沒法破壞；鍵盤電路需要部署在汽車駕駛座周圍，讓車主可以很方便的觸及到；攝像頭模塊需要安裝在對(duì)準(zhǔn)主駕駛座的位置，這樣能夠把開車人員的圖像信息和汽車外面的環(huán)境信息記錄下來；然后是汽車電路油路控制模塊需要安裝在汽車的電路油路對(duì)應(yīng)的位置。5.2安裝位置圖5-2是系統(tǒng)安裝在汽車上的示意圖，其中：圖中1點(diǎn)是汽車的前排這頂位置，安裝攝像頭模塊；圖中2點(diǎn)是汽車的中控臺(tái)，用來安裝鍵盤電路；圖中3點(diǎn)是汽車的副駕駛位的前右手位置，安裝GPS和GPRS天線；圖中4點(diǎn)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙位置，把系統(tǒng)的主控制器電路板和SIM808電路安裝在里面。圖5-2系統(tǒng)安裝在汽車上的示意圖

結(jié)論近年來，汽車防盜技術(shù)已成為汽車開發(fā)技術(shù)研究和環(huán)保、安全、節(jié)能并肩而行的四大問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)處理在汽車防盜系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，汽車防盜系統(tǒng)的有效性也越來越高。因此，當(dāng)汽車被盜時(shí)，該設(shè)備不僅可以知道被盜車輛的具體位置，而且可以輕松、快速檢測(cè)出偷車賊的頭像，這增加了找回汽車的概率。本文主要對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)、視頻傳輸技術(shù)、震動(dòng)傳感器應(yīng)用在汽車防盜領(lǐng)域進(jìn)行深入研究。主要完成指紋識(shí)別系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，并且對(duì)指紋識(shí)別的算法進(jìn)行了改進(jìn)。通過震動(dòng)傳感器、自動(dòng)報(bào)警、指紋識(shí)別系統(tǒng)從汽車的內(nèi)部和外部來提高汽車的防盜性能。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下：（1）對(duì)GSM、GPS技術(shù)以及各類傳感器進(jìn)行介紹并且分析了遠(yuǎn)程防盜的原理。（2）對(duì)系統(tǒng)用到的各傳感器進(jìn)行選擇和研究，根據(jù)導(dǎo)師的指導(dǎo)確定系統(tǒng)功能方案，經(jīng)過討論后制定了基于多傳感器信息融合的汽車防盜報(bào)警定位系統(tǒng)的實(shí)施方案，（3）指紋識(shí)別車門鎖系統(tǒng)，對(duì)指紋算法進(jìn)行研究和軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)指紋信息來控制汽車車門鎖的開啟。實(shí)現(xiàn)控制汽車車門鎖的開啟和報(bào)警功能的控制，有效的提高了汽車外部的防盜性能。本防盜系統(tǒng)是在GSM、GPS、以及震動(dòng)傳感器和各類傳感器的基礎(chǔ)上建立起來的，當(dāng)汽車發(fā)生被盜的情況時(shí)，通過本裝置不僅僅可以知道被盜汽車的具體位置，而且還可以很方便快捷的知道盜車賊的頭像同時(shí)可以對(duì)油路控制，這樣就可以增大汽車挽回的概率。

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