一種汽車定位干擾器檢測(cè)系統(tǒng)

王林超　楊明珠　陳寧　楊越

摘要：由于定位系統(tǒng)傳輸功率小、信號(hào)頻率公開，所以定位系統(tǒng)抗電磁干擾能力普遍非常脆弱，極易受到干擾，因此不法分子利用干擾器產(chǎn)生與定位系統(tǒng)同頻段的大功率信號(hào)來干擾汽車定位系統(tǒng)，從而盜取車輛。本系統(tǒng)創(chuàng)新性的通過對(duì)定位系統(tǒng)的工作頻段信號(hào)功率大小的測(cè)量判斷定位干擾器是否存在，若存在就使車處于防盜狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信息，切斷汽車油電，當(dāng)汽車切斷油電后，只有遙控器可以使車恢復(fù)正常行駛，從而實(shí)現(xiàn)汽車的防盜。該系統(tǒng)還可以通過遙控器來控制汽車是否處于防盜模式，簡單易操作，實(shí)用性高，具有很好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：汽車定位；定位干擾器；功率測(cè)量；防盜；STC12LE5A60S2微處理器

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）18-0240-04

1概述

隨著定位技術(shù)的迅速發(fā)展，如今的定位系統(tǒng)已具有全天候、全球性、實(shí)時(shí)的、連續(xù)的精確三維定位能力，它已廣泛應(yīng)用于軍用和民用通信領(lǐng)域。但是由于定位系統(tǒng)傳輸功率小、信號(hào)頻率公開，使定位系統(tǒng)抗電磁干擾能力普遍非常脆弱，極易受到干擾。因此干擾設(shè)備成本低廉，方便易得，這樣就很容易使定位系統(tǒng)的安全受到威脅。

鑒于定位系統(tǒng)的重要性，許多國家投入大量的人力物力對(duì)定位系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究，比較常用的是自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波技術(shù)、時(shí)頻域?yàn)V波技術(shù)、空域?yàn)V波技術(shù)、幅度域處理技術(shù)，但由于數(shù)字結(jié)構(gòu)要通過硬件實(shí)現(xiàn)，若要改變參數(shù)都必須購買新的接收機(jī)，所以有一定的使用限制?，F(xiàn)在也出現(xiàn)了基于軟件的抗干擾接收技術(shù)，但技術(shù)還不是十分完善，推廣成本較高，所以現(xiàn)在汽車普遍使用的定位系統(tǒng)還是極易受到干擾。目前對(duì)定位干擾器的檢測(cè)普遍使用分析頻譜的方法，需要專門的頻譜儀，成本較高，且不易攜帶，也不便于推廣。

盜車的不法分子利用定位系統(tǒng)的這些特性，在盜竊目標(biāo)汽車上安裝汽車定位干擾裝置，來干擾汽車的定位系統(tǒng)，從而來爭取足夠的時(shí)間處理所盜的車輛。為了汽車的安全，本文設(shè)計(jì)了一套成本低廉，便于攜帶的系統(tǒng)用來檢測(cè)定位干擾器是否存在，當(dāng)定位干擾器存在時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，切斷汽車油路，使汽車處于防盜模式。

2汽車定位干擾器檢測(cè)系統(tǒng)

2.1汽車定位干擾器檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)主要由天線接收電路、功率測(cè)量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、報(bào)警器電路、控制電路和STC12LE5A60S2微處理器組成，如圖1所示，其實(shí)物圖如圖2所示。首先由天線接收電路接收1560MHz-1590MHz頻段的信號(hào)，將信號(hào)送入功率測(cè)量電路得到模擬電壓，再由STCl2LE5A60S2微處理器通過分析A/D轉(zhuǎn)換電路得到數(shù)字電壓的大小判斷定位干擾器是否存在，若存在就使車處于防盜狀態(tài)，發(fā)出報(bào)警信息，切斷汽車油電，當(dāng)汽車切斷油電后，只有遙控器可以使車恢復(fù)正常行駛，從而實(shí)現(xiàn)汽車的防盜。本系統(tǒng)還可以通過遙控器來控制汽車是否處于防盜模式，簡單易操作，實(shí)用性高，具有很好的發(fā)展前景。

2.2汽車GPS干擾器檢測(cè)系統(tǒng)原理

目前汽車使用的定位系統(tǒng)包括GPS定位系統(tǒng)和北斗定位系統(tǒng)，它們所用頻段的中心頻率分別是1575MHz和1561MHz，因此不法分子使用干擾器發(fā)出頻段為1550MHz-1590MHz的大功率干擾信號(hào)，其功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過汽車定位系統(tǒng)所用信號(hào)的功率，以此達(dá)到屏蔽汽車定位系統(tǒng)的目的。基于此，本系統(tǒng)通過對(duì)1550MHz-1590MHz頻段信號(hào)的功率大小進(jìn)行測(cè)量來判斷汽車定位系統(tǒng)屏蔽器是否存在，該方法原理清晰明白，實(shí)現(xiàn)過程簡單，推廣成本較低本。

3汽車定位干擾器檢測(cè)與處理

3.1天線接收電路

汽車定位系統(tǒng)通過接收衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位。GPS衛(wèi)星信號(hào)分為L1和L2，中心頻率分別為1575MHz和1228MHZ，其中L1為開放的民用信號(hào)，信號(hào)為圓形極化，強(qiáng)度為-166DBM左右，屬于比較弱的信號(hào)。北斗衛(wèi)星信號(hào)也是如此，因此市場(chǎng)上有專門用來增強(qiáng)汽車定位系統(tǒng)信號(hào)的雙模天線，如圖3所示，該天線同時(shí)適用于GPS定位系統(tǒng)和北斗定位系統(tǒng)。該天線接收信號(hào)的頻段是1550MHz-1590MHz，也是屏蔽器發(fā)出的信號(hào)頻段，另外其增益可達(dá)28dB，因此本文設(shè)計(jì)時(shí)直接選用此類天線做天線接收電路，不僅信號(hào)濾波和放大效果良好，也節(jié)省開發(fā)成本。

3.2功率測(cè)量電路

功率測(cè)量電路由功率測(cè)量芯片AD8362，磁珠，電阻R8，電容C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C20組成，如圖4所示。信號(hào)由天線接收電路接收，從R8、C13的一端接入，其中C13起到隔離直流信號(hào)干擾，耦合高頻信號(hào)的作用。信號(hào)通過C13送人AD8362的高頻信號(hào)輸入端，經(jīng)過AD8362使功率的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓，從相應(yīng)的輸出端輸出。與引腳13相連的電容C9、C10起到濾波的作用。外部3.3V電源通過磁珠給天線供電，其中磁珠可以避免高頻信號(hào)從電源接入端進(jìn)入電路對(duì)后續(xù)電路造成干擾。

3.3繼電器控制電路

繼電器控制電路由繼電器jdq1，三極管Q1，電阻R2、R6，二極管D1、D2組成，如圖5所示。電阻R2、R6起到限流的作用，D1為報(bào)警燈，D2為續(xù)流二極管，繼電器jdq1的引腳2、引腳5為常閉開關(guān)引出到接線端子接人汽車的電源線中間。當(dāng)微處理器判斷GPS干擾器存在時(shí)，微處理器的11引腳變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)控制電路導(dǎo)通，報(bào)警燈D1亮，繼電器常閉開關(guān)斷開，即汽車的電源線斷開。

3.4無線控制電路

本系統(tǒng)的無線控制電路是HS2272和HS2263配對(duì)使用的遙控解碼專用電路。HS2272采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三狀態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)531441個(gè)地址的編碼。因此極大地減少了碼的沖突和非法對(duì)編碼進(jìn)行掃描以使匹配的可能性。HS2272有較強(qiáng)的噪聲抑制能力和很低的功耗，應(yīng)用在本系統(tǒng)中非常適合，只需對(duì)HS2272模塊和HS2263模塊進(jìn)行相同的編碼就可以達(dá)到遙控器和檢測(cè)系統(tǒng)一一匹配的效果，其實(shí)物圖如圖6所示。當(dāng)汽車切斷油電后，只有遙控器可以使車恢復(fù)正常行駛，從而實(shí)現(xiàn)汽車的防盜。另外遙控器也可以用來控制汽車是否處于防盜模式，簡單易操作，實(shí)用性高。endprint

3.5微處理器電路

微處理器電路由STC12LE5A60S2微處理器U1，晶振Y1，電阻R1、R3、R4、R5，電容C1、C2、C3、C4組成，如圖7所示。U1的復(fù)位端直接通過電阻接地，外部3.3V電源通過U1的引腳38給單片機(jī)供電，電容C1、C2起到濾波的作用，外部的11.0592M晶振與U1的引腳14和引腳15相連，U1的引腳41作為A/D采集端口與AD8362的11腳相連，把模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓，U1的引腳21，22與HS2272模塊連接，用來接收HS2263模塊的信號(hào)。

4實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

為了檢驗(yàn)系統(tǒng)是否會(huì)受到日常信號(hào)的干擾以及是否會(huì)對(duì)干擾器作出準(zhǔn)確判斷，本文分別進(jìn)行了測(cè)試。

4.1測(cè)試系統(tǒng)是否會(huì)受到日常信號(hào)的干擾

本文在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬測(cè)試，系統(tǒng)組裝完畢后，給系統(tǒng)供電，在不開干擾器的前提下，分別用小米手機(jī)、華為手機(jī)、魅族手機(jī)和蘋果手機(jī)在系統(tǒng)附近打電話、發(fā)信息以及上網(wǎng)，系統(tǒng)未報(bào)警，結(jié)果如表1所示。

本文在系統(tǒng)安裝進(jìn)車體后，在不開干擾器的前提下，分別在工廠附近、學(xué)校附近、商場(chǎng)附近和普通路段進(jìn)行了路跑測(cè)試，系統(tǒng)未報(bào)警，結(jié)果如表2所示。

由表1和表2可知，該系統(tǒng)在不開干擾器的情況下不會(huì)產(chǎn)生誤判情況，能很好地屏蔽日常生活中其他信號(hào)的干擾。

4.2測(cè)試系統(tǒng)是否會(huì)對(duì)干擾器作出準(zhǔn)確判斷

本文在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬測(cè)試，系統(tǒng)組裝完畢后，給系統(tǒng)供電，打開定位系統(tǒng)干擾器，改變干擾器距系統(tǒng)的距離，在系統(tǒng)周圍2米的范圍內(nèi)，系統(tǒng)均會(huì)報(bào)警，結(jié)果如圖表3所示。其中兩米有效距離可根據(jù)車體實(shí)際長度調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)只對(duì)所在車體內(nèi)的干擾器有檢測(cè)作用，測(cè)試時(shí)默認(rèn)為一般車型，其有效距離為2米。

本文在系統(tǒng)安裝進(jìn)車體后，在路上隨意行駛，分別把干擾器安放在車頭、副駕駛座位、后排座位、后備箱以及跟隨行駛的車體內(nèi)，報(bào)警結(jié)果如表4所示。在工廠附近、學(xué)校附近、商場(chǎng)附近和普通路段進(jìn)行了路跑測(cè)試，系統(tǒng)未報(bào)警，結(jié)果如表2所示。

由表3和表4可知，該系統(tǒng)在打開干擾器的情況下，能準(zhǔn)確判斷干擾器的存在，切斷汽車油電，使汽車處于報(bào)警狀態(tài)，防止汽車被盜。

綜合所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確判斷車體內(nèi)是否有干擾器存在，并在干擾器開啟的情況下及時(shí)切斷汽車油電，使汽車處于報(bào)警狀態(tài)。

5結(jié)論

本文創(chuàng)新性的通過對(duì)1550MHz-1590MHz頻段信號(hào)功率大小的檢測(cè)，來檢測(cè)汽車定位系統(tǒng)干擾器是否存在，該方法原理清晰，方法簡單，可行性好。本文最終實(shí)現(xiàn)了一種汽車定位干擾器檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)汽車切斷油電后，只有遙控器可以使車恢復(fù)正常行駛，且遙控器與汽車定位干擾器檢測(cè)系統(tǒng)一一匹配，從而實(shí)現(xiàn)汽車的防盜。本系統(tǒng)可應(yīng)用于私家車，以達(dá)到防止愛車被盜的目的；可應(yīng)用于租車公司，以達(dá)到防止騙租的目的；可應(yīng)用于公車，以達(dá)到防止公車被濫用的目的。整個(gè)系統(tǒng)以STC 12LE5A60S2微處理器為核心，成本較低，實(shí)現(xiàn)簡單，容易操作，檢測(cè)準(zhǔn)確，實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣，具有良好的應(yīng)用前景。endprint