摘 要

本文基于网络式车辆防盗系统的设计思路，设计了具备车辆位置实时监控及车辆防盗自动报警提醒功能的车辆防盗系统。本文的主要工作内容如下：(1) 分析了国内外车辆防盗系统的现状，并基于网络式车辆防盗系统提出了一种车辆防盗系统的设计思路；(2) 通过对GPS定位及GSM网络数据传输原理的分析，结合嵌入式系统设计以及计算机网络技术确定了系统的总体设计方案，将该系统分为车载定位端，服务器端，手机移动端三部分；(3) 详细论述了车载定位端的软硬件设计；服务器端TCP服务器，MySQL数据库的设计及管理；手机移动端登陆，注册功能和界面设计，地图显示，车辆位置监控及车辆防盗系统自动报警提醒功能的实现；(4) 进行功能模拟测试，验证该系统可实现预设功能。本文所设计的车辆防盗系统，安装使用方便，支持多用户使用，在室外具有良好的车辆防盗监控性能，顺应物联网的发展潮流，在车辆防盗领域具有较好的应用前景。

关键词：车辆防盗；GPS定位；GSM网络；手机APP

Abstract

This paper designs a vehicle anti-theft system with real-time vehicle position monitoring and vehicle anti-theft automatic alarm reminding based on the design idea of network-based vehicle anti-theft system. The main contents of this paper are as follows:(1) The status quo of vehicle anti-theft system at home and abroad is analyzed, and a design idea of vehicle anti-theft system is proposed based on network-type vehicle anti-theft system; (2) GPS positioning and GSM network data transmission are adopted. The principle analysis, combined with embedded system design and computer network technology, determines the overall design of the system. The system is divided into three parts: vehicle positioning, server and mobile terminal. (3) The hardware and software of the vehicle positioning terminal are discussed in detail. Design; server-side TCP server, MySQL database design and management; mobile landing, registration function and interface design, map display, vehicle position monitoring and automatic vehicle alarm reminder function; (4) for functional simulation test, Verify that the system can implement preset features. The vehicle anti-theft system designed in this paper is easy to install and use, supports multi-user use, has good vehicle anti-theft monitoring performance in the outdoors, and conforms to the development trend of the Internet of Things, and has a good application prospect in the field of vehicle anti-theft.

Key Words: vehicle security; GPS positioning; GSM network; mobile phone APP

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 机械式车辆防盗系统 1

1.2.2 电子式车辆防盗系统 1

1.2.3 芯片式车辆防盗系统 2

1.2.4 网络式车辆防盗系统 2

1.3 设计目的和意义 2

1.4 设计研究内容及章节安排 3

第2章 总体方案设计 4

2.1 系统定位技术 4

2.1.1 定位技术的选择 4

2.1.2 GPS定位系统 5

2.2 系统通信平台的选择 5

2.3 车辆防盗系统的整体设计 6

2.3.1 车载定位端 6

2.3.2 服务器端 6

2.3.3 用户手机移动端 7

2.4 汽车防盗系统的性能要求 7

第3章 车载定位端设计 8

3.1 车载定位端概述 8

3.2 车载定位端硬件设计 8

3.2.1 微控制器模块设计 8

3.2.2 GPS模块 9

3.2.3 GSM模块 10

3.2.4 稳压电源模块 11

3.3 车载定位端软件设计 12

3.3.1 GPS模块 12

3.3.2 车辆行驶状态判断 14

3.3.3 GSM模块程序设计 15

第4章 服务器端设计 17

4.1 服务器及其操作系统的选择 17

4.1.1 服务器的选择 17

4.1.2 服务器操作系统的选择 17

4.2 服务器端开发环境的搭建 18

4.2.1 开发语言选择及开发环境搭建 18

4.2.2 MySQL安装 18

4.3 服务端程序设计 18

4.3.1 TCP服务器设计 19

4.3.2 MySQL数据库连接 20

4.3.3 服务器响应处理 21

第5章 手机移动端APP设计 23

5.1 登陆注册界面及功能设计 24

5.1.1 登陆注册界面设计 24

5.1.2 登陆注册程序结构设计 25

5.2 地图界面及功能设计 26

5.2.1 地图界面设计 26

5.2.2 地图显示及检测报警功能设计 26

第6章 实物功能测试 29

6.1 注册及登陆功能测试 29

6.2 车载定位端测试 30

6.3 车辆位置监控及报警提示功能 31

6.4 调试总结 32

第7章 总结与展望 33

参考文献 34

附录 35

车载定位端电路原理图 35

车载定位端主要代码 36

服务器端代码 48

手机移动端代码 53

致谢 67

第1章 绪论

1.1 设计背景

近年来，随着我国经济水平的不断提高，人们的物质生活也得到了飞速发展，汽车逐渐成为人们代步出行的主要交通工具。同时汽车行业是我国的重要支撑产业，是践行“中国制造2025”的载体、龙头和抓手，是稳步推进“一带一路”高端工业品输出的重大潜力领域，是我国新时期经济稳定增长的重要支点^[1]。据统计，截至2017年底，中国机动车数量共达3.10亿辆，其中汽车2.17亿辆，且机动车数量继续保持快速增长态势。据中汽协公布的数据，2018年1月，中国生产汽车268.83万辆，同比增长13.61%，销售280.92万辆^[2]，同比增长11.59%。然而，汽车偷盗事发率也随着汽车数量的增加而不断增长。在中国每年被盗窃的汽车数量超过十万辆，平均每天被盗窃三百多辆汽车；据统计，深圳市每年丢失汽车数量达上千辆，市公安每天都可接到汽车偷窃报警电话；甚至在美国，每年丢失的汽车数量至少为150万辆，每分钟有20辆汽车被盗。且随着汽车数量的不断增长，被盗汽车数量也将随之增长。汽车盗窃事件已成为当今亟待解决的全球性问题，汽车的安全使用和安全防盗也成为广大用户和汽车制造商关注的热点。在国内和国际上汽车防盗系统类别较多，安装有汽车防盗系统的车辆被偷窃的概率约为千分之四，未安装汽车防盗系统的车辆被盗窃的概率低于千分之一，由此可知汽车防盗系统可有效保证汽车安全。

1.2 国内外研究现状

防止汽车本身或汽车上的物品被盗而设计的系统即为汽车防盗系统。当前国内外市场上存在的汽车防盗装置种类较多，但大体可以分为四类：机械式、电子式、芯片式，网络式等。

1.2.1 机械式车辆防盗系统

机械式车辆防盗技术原理简单，成本低廉，是最早出现的车辆防盗技术。其防盗原理为：利用一些简单的机械装置控制汽车上的某个机构，限制其正常功能达到防盗目的，如控制方向盘或者踏板使汽车不能正常启动行驶。机械式车辆防盗系统最为常见但其只防盗不报警，容易被破坏，可靠性较低，目前一般不单独使用，主要和电子式联合使用。机械式车辆防盗器主要有：变速器锁、制动器锁、方向盘锁、车轮锁等四种类型。

1.2.2 电子式车辆防盗系统

电子式车辆防盗系统在车辆防盗上使用最多，即通过各类电子设备实现车辆的防盗报警。随着电子科技技术的发展，电子式车辆防盗技术也发展迅猛，其可锁定点火及制动系统，兼具防盗和报警功能，弥补了机械式防盗系统只防盗不报警的不足，电子式车辆防盗系统具有防盗报警、车门状态提醒、遥控寻车，遥控中央门锁等实用功能。

1.2.3 芯片式车辆防盗系统

芯片式防盗系统目前使用最为广泛，大部分汽车都安装有芯片防盗系统。其基本原理是利用密码锁锁定汽车电路，油路及发动机等汽车运行的关键部分，汽车必须通过芯片钥匙进行启动。芯片式车辆防盗通过射频识别技术(RFID)，使用频率为300-500 MHz的电磁波进行通信识别，该波段干扰源较多，易受干扰而产生误报，防盗能力有限^[3]。芯片式防盗器可分为定码式防盗器及跳码式防盗器，定码式防盗器使用特定不变的密码锁，其密码容易被截获，安全性较低。其中跳码式防盗器每次使用一次密码锁后随机变换为另一组密码锁，且密码锁数量较多，可有效避免密码锁被截获及泄露而危及车辆安全。目前多数车辆中安装有跳码式芯片防盗系统，具备一定的防盗能力。

1.2.4 网络式车辆防盗系统

基于GPS及GSM网络而设计的新型车辆防盗系统即为网络式车辆防盗系统。通过GPS卫星定位系统不间断对汽车进行定位，并通过网络将车辆位置发送到监控中心，对车辆进行有效监控。由于GPS或GSM网络具有极大的覆盖范围，使得汽车防盗突破了常规距离限制，车主可随时追踪监控汽车的位置，确保汽车的安全^[4]。网络式防盗相对于其他防盗方式具有十分显著的优点，是目前最为安全的汽车防盗方式。网络式车辆防盗可归属于物联网范畴，物联网为未来发展的必然趋势，通过万物互联可衍生发展出更多的服务功能，因此此种车辆防盗方式具有极为广阔的发展空间。

1.3 设计目的和意义

以上四种汽车防盗系统各有优劣，且前三种目前发展已经十分成熟，广泛应用于汽车防盗之中，然而目前车辆偷窃问题依旧十分严重，汽车的防盗性能还需进一步提高。网络式车辆防盗系统顺应物联网的发展趋势，具有较大的发展前景，且安全性较高。为此基于网络式车辆防盗系统的基本思想结合嵌入式系统设计理念，拟设计一款基于GSM无线数据网络传输的车载定位防盗系统^[5]。利用GPS卫星定位技术实时获取车辆位置信息，并通过GSM网络将车辆位置发送给特定服务器，设计专用手机APP，通过访问服务器获得车辆位置信息，结合手机自带的GPS定位信息自动判断车辆是否被盗，若被盗则提醒用户采取相应安全措施。该防盗系统可采用低成本的嵌入式单片机进行开发，有较高的性价比，且不影响汽车的本身结构，可无改动地安装到汽车上使用，结合目前常用的汽车防盗系统，可极大的提高汽车防盗性能。

1.4 设计研究内容及章节安排

本文在嵌入式系统基础上，遵循网络式车辆防盗系统思路，结合GSM网络和GPS技术，计算机网络技术，电子技术提出了一种网络式车辆防盗系统的设计方案。全文由7个章节组成，每章的主要研究内容如下所述。

第一章为绪论，主要探讨车辆防盗的背景，国内外发展现状，本文所提出的车辆防盗系统的设计目的和意义，以及全文的结构章节安排概述。