钱晓华

车辆被盗追踪系统是由车载端控制器（TBOX）、后台呼叫中心、手机端应用程序组成。基于整个系统功能，简要介绍了TBOX的系统架构。将TBOX安装在车内，通过连接到整车的控制器局域网络（CAN）总线，监测车辆上的各个电器模块发出的网络报文信号，甄别潜在的车辆被盗动作，将车辆实时状态数据与定位数据打包上传至后台服务中心，后台服务中心通过手机应用、电话、短信等方式通知到车主。

车辆被盗;追踪系统;模块架构

0 前言

为了获得实时车辆状态，研究人员提出了车内电话的构想，即利用移动电话来构建1个低成本的数据传输系统。使用车载充电器固定在车身后，移动电话可以自适应地接入全球定位系统（GPS）、蜂窝移动通訊信号，在行驶过程中将车辆状态实时向控制后台发送。得益于GPS技术、移动通信技术、网络通信技术、信号处理技术，以及计算机技术的不断发展，车辆数据收集与实时通讯功能的开发和研制也不断得到优化，车载通讯模块（TBOX）应运而生。通过系统内置的无线通讯连接，控制器可以在车辆状态发生异常时，第一时间通过短信通知车主。一旦车主反馈获取详细信息，该系统可以实时定位该车辆的位置，查看车辆的有关信息，并通过公网将信息上传到后台，帮助车主更好地了解车辆当前状态。

本文设计的系统具备由车辆本身触发防盗报警的功能，可使车主在第一时间了解车辆状态。该触发模式不会过于频繁，从而打扰到车主正常的车辆使用。整个系统的原理如图1所示。本文主要介绍了TBOX的系统架构。

1 防盗系统需求分析

得益于车上总线技术的发展，现今阶段开发的车辆主要运用在整车厂中应用最成熟的控制器局域网络（CAN）通讯，包含连接车身控制器、仪表、娱乐系统的低速CAN总线和连接发动机控制单元、变速箱等动力系统之间的高速CAN总线[1]。目前主流车型上所配备的控制器都通过网关节点具备了接入整车通讯总线网络体系的能力。根据CAN协议，当车辆运行时，处于全双工运作，每个控制器同时在线收发报文。当车辆熄火后，各控制器进入休眠低功耗状态，仅在特定触发条件下才被唤醒。这1模式使得整车在锁车后的静态电流处于最低水平，有效保护蓄电池的冷起动能力[2]。应用到本系统后，休眠中的电控单元一旦被定义为车辆处于潜在偷盗风险的异常动作触发，该控制器随即退出休眠模式，将异常的动作转化为CAN信号后广播至整车的CAN网络上，并唤醒连接在整车网络上的其他电器[3]。此时，同样连接在CAN上的TBOX随着整车电器网络的唤醒而起动，通过系统内置的移动通信模块，将相关信号打包发送至车联网后台。

依据实际使用场景，本系统定义了几种可能为偷盗车辆的类型：车身装置被外力破坏，车内电器线束被剪断/接插件被拔出导致电路连接断开，点火信号被异常触发，车辆位置离开指定区域等。此外，车主也可以根据实际情况，通过手机端主动触发报警，后台呼叫中心可以与车辆进行多种应急通话。系统应用场景如图2所示。

2 TBOX系统结构

整车上的控制器需具备信号采集及网络唤醒的能力，TBOX捕获网络报文。在被盗事件发生时，TBOX将异常信号和车辆位置实时向后台传输。在得到后台反馈的被盗事件确认信息后，将车辆调整为被盗锁定状态。TBOX按预设时间间隔向后台发送位置信息、将车上钥匙权限设置为禁用状态。在被盗车辆追回并解除被盗状态后，车主可以向后台发起解除报警请求，后台将该请求传递至车辆端，车上TBOX会解除报警状态，恢复原钥匙的使用权限，并将恢复成功信息反馈给车主。

基于上述逻辑策略，总结可能发生的异常情况，TBOX对如下控制器提出了唤醒逻辑要求，以反馈侦测到的车辆异常情况：安全气囊控制器（碰撞传感器）需要能对破窗（玻璃被砸）的情况进行信号反馈;车身控制器需要能监测车门状态、机舱盖状态和尾门状态。如果发生信号改变标示，发动机控制器需要能监测发动机运行状态信号是否有改变，变速箱控制器需要监测排档杆的位置变化，防抱死刹车控制器需要能通过转角传感器发出使方向盘转动的状态信号，车载通讯模块需要能实时采集车辆位置数据[4]。图3为与本功能相关的控制器网络拓扑图。

通过上述控制器的协同配合，对被盗车辆的追踪功能作如下功能定义：（1）当车辆正在被盗抢时，迅速、实时地刷新车辆的位置信息和车况，并将上述信息以特定的数据编码通过移动通讯网络传输给后台管理系统。（2）当车辆出现异常状态，如超出电子围栏的设定区域、被拖车拖走、非法起动，以及其他异常操作时，TBOX通过后台会及时将相应的报警信息通过短信通知车主。

通过配备该系统，能使系统内部的传感器侦测到车辆发生的异常状态。GPS通过捕捉卫星数据以确定车辆位置，这些异常状态信息和车辆位置数据会通过移动通讯网络传输到本系统的管理后台。当受本系统保护的车辆一旦有异常状态信号被触发，本系统会立即将报警信息推送给车主，以提醒车主确认车辆的状态。一旦确定车辆发生了被盗抢的情况，本系统还可直接接通本地公安机关进行报案（主动提供车型、车辆识别码、车主身份等信息），请求同意起动车辆寻回程序。当该系统收到公安机关的确认答复后，即向公安机关开放车辆实时位置与车况，以助相关部门迅速找回被盗车辆。

为了支持熄火续传功能，TBOX系统内置了锂电池，并配备了系统的低功耗设计：即便在被盗的车辆处于熄火的状态，本系统仍能通过内置电池继续维持原有的工作状态，使得车辆的位置信息得以继续上传，从而有效地提高了追回被盗车辆的可能性。在行窃人员故意破坏TBOX供电线路后，该模块依然能够依靠内置的锂电池提供的电力，继续维持工作状态。

基于需要实现的上述功能，研究人员为本系统设计了以下2条路径触发起动被盗车辆追踪功能：即车主主动起动TBOX系统和车辆传感器探测到异常后TBOX系统被动触发。通过此设计，本系统能实现3个功能：（1）报警提醒，在车辆发生异常时及时将报警信息以短信、手机应用消息、电话的形式告知车主;（2）定位追踪，首先要在地图上显示车辆的实时位置，若未显示实时位置，则显示最后1次收到的位置，以及车辆的行驶/静止状态、行驶方向、车门锁定状态、登陆账号/钥匙编号、剩余续航里程等车辆状态信息;（3）安全处置，在接到报警提醒并收到车辆位置及状态信息后，车主可通过电话向客服救助，对车辆进行控制。当发动机熄火后，禁止发动机再次起动;当车门上锁后，对被盗的车钥匙进行禁用，以达到让行窃人员失去对车辆控制权的目的。在车辆被找回并确认安全后，可对报警状态进行撤除，解除发动机起动限制，解除TBOX被盗车辆追踪模式。该TBOX模块系统的架构框图如图4所示。

整套系统的架构设计建立在以通讯模组和微处理单元为核心的基础上，通讯模组内置了移动通信所需用到的调制解调器、GPS导航模组、存储单元（MCU），具有相当高的集成度。该系统只需要在外围配备GPS定位天线、移动通信网络天线，就能实现可靠的定位与通讯功能。其内置的存儲单元还能将来自安全气囊控制器、车身控制器、发动机控制器、变速箱控制器、防抱死刹车控制器等设备的信号进行缓存，以备需要上传时及时调用，这很大程度上提高了整套硬件电路的可靠性。

系统中的微处理器用于分析处理由车辆总线系统发来的车辆状态信号，当有异常触发报警时，即起动本系统。除此之外，本系统还配备有内置电池及外部蓄电池供电的双电源方案，该方案保证了在外力破坏切断外部蓄电池供电后，内置电池可以继续采集数据、上传数据。

通信模组与微处理器通过高速同步串行口（SPI）和通用异步串行口（UART）接口进行连接。通过低功耗的设计，车辆发电机在停止供电之后，通信模组与微处理都会进入低功耗工作模式，仅保留监听远程配置信息和三维加速度信息的功能。

3 结论

本文介绍了被盗车辆追踪系统的基本工作原理、 主要组成部分及系统架构设计方案。分析整车CAN总线网络信号所体现的车辆状态信息，将特定信号作为潜在被盗触发条件，而非频繁发送信息，占用信息通道。在车主识别到被盗事件后，能够主动触发查询、实时追踪车辆状态。

未来，研究人员还需要进行安防锁定的研究工作。在公安机关立案受理了车辆被盗案件后，后台将再次判别是否处于被盗车辆追踪模式。若确认该模式，则向车辆发送控制指令。主要场景有：（1）若车辆正处在运行中，则发送指令控制发动机限制输出，以达到降低车速的目的，确保车辆不再远离案发地;（2）若车辆处于熄火状态，则发送控制指令限制发动机再次起动，并间隔发送锁车指令，直至车辆反馈全部落锁成功，控制车辆并不再被非法起动。上述这些工况更有利于追回被盗车辆，但对车辆驾驶员有着潜在的风险，需要进一步深入研究。

[1]汪瞳. CAN总线网络仿真系统开发[D]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2017：41-42.

[2]鲁植雄. 汽车电脑控制器区域网数据总线[M]. 北京：人民交通出版社，2014.

[3]何川. 混合动力汽车CAN网络应用层协议的研究与实现[D]. 重庆：重庆邮电大学， 2011.

[4]程军，崔继波，苟凯英. 车辆控制系统CAN总线通信的实施方法[J].汽车工程，2011（5）：25-29.