一種車載劫持報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
0 引言
出租車、網(wǎng)約車等車輛服務(wù)作為大眾出行的方式之一,方便出行的同時(shí)也帶來了安全隱患。近年來網(wǎng)約車快速發(fā)展,但伴隨著乘車安全事件的頻繁發(fā)生,隨著用戶安防意識的提高,司機(jī)和乘客的人身安全問題目前已經(jīng)成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。當(dāng)乘車人員安全受到威脅時(shí),司機(jī)或乘客可主動撥打報(bào)警電話或者求救電話進(jìn)行報(bào)警,但是當(dāng)受害人的行為受到限制不便撥打電話時(shí),這種報(bào)警方式成功率較低,難以有效保障乘車安全。因此,有效的報(bào)警方法及裝置的設(shè)計(jì)成為新的研究熱點(diǎn)。
現(xiàn)有的啟用全球定位系統(tǒng)(GPS)進(jìn)行定位和“一鍵報(bào)警”應(yīng)用程序進(jìn)行報(bào)警的出租車,因?yàn)楦鞣N原因使GPS系統(tǒng)形同虛設(shè),危急情況下GPS報(bào)警系統(tǒng)的按鈕無法真正實(shí)現(xiàn)隱蔽報(bào)警,用戶安全依舊沒有保障[2]。滴滴出行在司機(jī)和乘客的應(yīng)用軟件(APP)客戶端分別設(shè)置“一鍵報(bào)警”模塊,但該方法需要司機(jī)或乘客在APP上點(diǎn)擊相應(yīng)的報(bào)警功能才能呼叫運(yùn)營方介入,報(bào)警方法仍然十分被動?;诂F(xiàn)有乘車安全報(bào)警方法所存在的缺陷以及局限。在本文中設(shè)計(jì)并研究了一種更加有效的車載劫持報(bào)警系統(tǒng)方案。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
本車載劫持報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是當(dāng)司機(jī)或乘客在乘車過程中遇到危險(xiǎn)時(shí),可以利用這個(gè)報(bào)警系統(tǒng)快速報(bào)警求救,盡快脫離危險(xiǎn)并保障個(gè)人安全。該系統(tǒng)具有報(bào)警、錄音取證、液晶屏顯示、蜂鳴器求救、煙霧噴發(fā)功能,由核心模塊、電源模塊、傳感模塊、報(bào)警模塊、救助模塊、錄音取證模塊六個(gè)部分構(gòu)成。該報(bào)警系統(tǒng)中,外力作用于傳感模塊后,經(jīng)過其中的壓力傳感器發(fā)送1個(gè)信號給核心模塊,位于核心模塊中的單片機(jī)接收到來自傳感模塊的信號后,實(shí)時(shí)處理并激活報(bào)警系統(tǒng),并向報(bào)警模塊、救助模塊和錄音取證模塊發(fā)送相應(yīng)的控制信號,驅(qū)動相關(guān)執(zhí)行裝置工作。系統(tǒng)總體方案原理如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體框架
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 核心模塊
核心模塊主要執(zhí)行系統(tǒng)控制功能,并且通過串口完成其與其他功能模塊的通信。本設(shè)計(jì)中采用SPCE061A單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片,它是一款由凌陽科技公司自行研發(fā)并推出的16位微處理器芯片,具有高集成度和優(yōu)越的性能,如功率損耗低、處理速度快等優(yōu)點(diǎn),能非常容易且快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。此外,SPCE061A具備音頻轉(zhuǎn)換通道以及自動增益控制電路(AGC),連接當(dāng)大電路后即可完成語音播放,是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用并且尤其適用于語音識別的單片機(jī)[3]。
2.2 傳感模塊
傳感模塊主要由壓力傳感器和放大電路構(gòu)成,用于壓力的檢測和接收信號的放大。其中,壓力傳感器是對重量敏感的一種元器件,采用電橋平衡原理。其中的彈性元件在壓力的作用下產(chǎn)生彈性形變從而形成電壓信號,傳感器將電壓信號輸送到放大電路中,進(jìn)一步放大信號[4]。LM386運(yùn)算放大電路可在單電源和雙電源條件下工作,且具有較寬的電壓工作范圍,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用LM386放大電路。
當(dāng)報(bào)警人按下報(bào)警系統(tǒng)的啟動按鈕時(shí),通過該模塊中的壓力傳感器感受到壓力信號后轉(zhuǎn)化為電信號,并經(jīng)過LM386放大電路后將電信號進(jìn)行放大處理,然后驅(qū)動核心模塊,SPCE061A單片機(jī)發(fā)出指令激活報(bào)警模塊,使報(bào)警系統(tǒng)開始工作。
2.3 報(bào)警模塊
報(bào)警模塊按不同的功能分成110報(bào)警、液晶屏報(bào)警、蜂鳴器報(bào)警3個(gè)子系統(tǒng),具體設(shè)計(jì)如下。
1)110報(bào)警
110報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)基于GSM模塊。采用Siemens公司推出的高性能GSM模塊TC35i實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送。TC35i GSM模塊具有功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),支持RS232串口,并且提供短信服務(wù)等功能,通過AT指令進(jìn)行控制,數(shù)據(jù)接口可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)[5]。系統(tǒng)中設(shè)計(jì)這部分模塊的作用主要體現(xiàn)在當(dāng)壓力傳感器獲取到信息并輸送到核心模塊后,SPCE061A單片機(jī)控制TC35i GSM模塊發(fā)送求助短信給110進(jìn)行報(bào)警。
此外,系統(tǒng)還采用GPS、北斗雙定位[6],給接警人員提供車輛所在位置的經(jīng)緯度信息,方便出警人員快速定位、提高解救效率。
2)液晶屏與聲音報(bào)警
液晶屏報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于車載液晶顯示屏,當(dāng)接收到來自核心模塊的信號后,驅(qū)動液晶屏使其對外顯示“SOS”等字樣的求救信號,引起周邊注意來幫助救援。聲音報(bào)警功能則通過蜂鳴器裝置來實(shí)現(xiàn),蜂鳴器裝置收到相應(yīng)指令后驅(qū)動程序并發(fā)聲,利用聲音引起周圍司機(jī)和行人的注意,從而起到震懾作用。
在這一報(bào)警模塊中,110報(bào)警和液晶屏報(bào)警均設(shè)計(jì)為一級報(bào)警系統(tǒng),只要用戶啟動了車載報(bào)警系統(tǒng),則實(shí)時(shí)開啟報(bào)警模塊中的這兩個(gè)子系統(tǒng)完成隱蔽式報(bào)警。若干分鐘后,若還未得到任何救援,則啟動第二級報(bào)警,即蜂鳴器報(bào)警,開啟蜂鳴器能快速引起附近人的注意,爭取救援。
2.4 救助模塊
救助模塊中主要設(shè)計(jì)了1個(gè)煙霧裝置,由光耦器件、繼電器、煙霧噴發(fā)器等部件構(gòu)成。啟動報(bào)警后,核心模塊中的SPCE061A利用其IOA15引腳驅(qū)動光耦器件工作,繼電器線圈部分得電、觸點(diǎn)開關(guān)閉合,進(jìn)而煙霧噴放裝置開啟[5]。設(shè)置這一模塊的目的是,迷惑劫匪誤以為車輛發(fā)生故障,也可以通過煙霧來干擾劫匪的行動,為受害人提供自救或者他救的機(jī)會。
2.5 錄音模塊
錄音模塊的功能是進(jìn)行現(xiàn)場錄音,保留證據(jù)。該模塊的硬件電路主要由音頻輸入和音頻輸出兩部分組成[5]。
1)音頻輸入電路。由駐極體話筒和單片機(jī)的內(nèi)置AGC電路所構(gòu)成的錄音模塊。工作原理是:將模擬音頻信號通過駐極體話筒轉(zhuǎn)化為電信號,濾除直流成分后,利用單片機(jī)的內(nèi)置放大器放大音頻信號,并驅(qū)動AGC電路隨時(shí)跟蹤并監(jiān)視放大器輸出的信號電平,適時(shí)調(diào)整放大器增益以保證最佳電平進(jìn)入A/D電路。
2)音頻輸出電路。由喇叭和LM386放大電路構(gòu)成音頻播放模塊。這部分的工作原理是:將由錄音模塊所錄制并存儲在寄存器中的數(shù)字信號讀取出來,利用SPCE061A中內(nèi)置的DAC將數(shù)字音頻信號還原成為模擬音頻信號,輸入功率放大電路之后,模擬音頻信號得到放大,從而驅(qū)使喇叭發(fā)聲。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
車載劫持報(bào)警系統(tǒng)在用戶按下報(bào)警鍵后電源接通,系統(tǒng)自行啟動,即報(bào)警模塊、救助模塊和錄音模塊開始工作。系統(tǒng)啟動流程如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)啟動流程
由圖2可見,報(bào)警系統(tǒng)是否開啟由傳感模塊中是否檢測到壓力信號所決定。當(dāng)存在壓力作用時(shí),經(jīng)過壓力傳感器轉(zhuǎn)化為可用并且可輸出的電信號,并經(jīng)由放大電路放大,激活核心模塊,報(bào)警系統(tǒng)正式啟動,再由核心模塊同時(shí)激活報(bào)警模塊、救助模塊以及錄音模塊。報(bào)警系統(tǒng)的工作流程如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)工作流程
4 結(jié)語
本文設(shè)計(jì)了一種具備110報(bào)警、液晶屏報(bào)警、聲音報(bào)警、煙霧噴發(fā)以及錄音取證等求救方式的多功能車載劫持報(bào)警系統(tǒng)。文章首先介紹了系統(tǒng)的整體構(gòu)架以及需要實(shí)現(xiàn)的功能,然后從硬件和軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。本文中所設(shè)計(jì)的車載劫持報(bào)警系統(tǒng)適用于出租車或網(wǎng)約車司機(jī)和乘客遭遇危險(xiǎn)的情況,具備多種求救方式,因此能夠盡可能地在危險(xiǎn)來臨時(shí)保障個(gè)人的乘車安全。
參考文獻(xiàn):
[1] 趙偉.淺析網(wǎng)約車的安全保障措施[J].南方農(nóng)機(jī), 2020, 51(05): 122.
[2] 江德斌.網(wǎng)約車“一鍵報(bào)警”不能淪為擺設(shè)[N].湘潭日報(bào), 2019-05-27:3.
[3] 張曉莉,郭婷.基于SPCE061A的智能語音識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 2020, (09): 91-92.
[4] 徐艷.一種智能門燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù), 2017, 13(06): 259-261.
[5] 劉曉明.一種車載劫持報(bào)警系統(tǒng)的研究[J].天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2017, (02): 74-77.
[6] 成于思.校車防滯留智能監(jiān)測報(bào)警及救助系統(tǒng)[J].電腦編程技巧與維護(hù), 2019, (01): 107-109+131.
(本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志社2020年12月期)
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