2021年02月25日 | 一种车载劫持报警系统的设计

0   引言

出租车、网约车等车辆服务作为大众出行的方式之一，方便出行的同时也带来了安全隐患。近年来网约车快速发展，但伴随着乘车安全事件的频繁发生，随着用户安防意识的提高，司机和乘客的人身安全问题目前已经成为社会关注的焦点[1]。当乘车人员安全受到威胁时，司机或乘客可主动拨打报警电话或者求救电话进行报警，但是当受害人的行为受到限制不便拨打电话时，这种报警方式成功率较低，难以有效保障乘车安全。因此，有效的报警方法及装置的设计成为新的研究热点。

现有的启用全球定位系统（GPS）进行定位和“一键报警”应用程序进行报警的出租车，因为各种原因使GPS系统形同虚设，危急情况下GPS报警系统的按钮无法真正实现隐蔽报警，用户安全依旧没有保障[2]。滴滴出行在司机和乘客的应用软件（APP）客户端分别设置“一键报警”模块，但该方法需要司机或乘客在APP上点击相应的报警功能才能呼叫运营方介入，报警方法仍然十分被动。基于现有乘车安全报警方法所存在的缺陷以及局限。在本文中设计并研究了一种更加有效的车载劫持报警系统方案。

1   系统整体设计

本车载劫持报警系统设计的主要目的是当司机或乘客在乘车过程中遇到危险时，可以利用这个报警系统快速报警求救，尽快脱离危险并保障个人安全。该系统具有报警、录音取证、液晶屏显示、蜂鸣器求救、烟雾喷发功能，由核心模块、电源模块、传感模块、报警模块、救助模块、录音取证模块六个部分构成。该报警系统中，外力作用于传感模块后，经过其中的压力传感器发送1个信号给核心模块，位于核心模块中的单片机接收到来自传感模块的信号后，实时处理并激活报警系统，并向报警模块、救助模块和录音取证模块发送相应的控制信号，驱动相关执行装置工作。系统总体方案原理如图1所示。

图1 系统总体框架

2   系统硬件设计

2.1 核心模块

核心模块主要执行系统控制功能，并且通过串口完成其与其他功能模块的通信。本设计中采用SPCE061A单片机作为系统的控制芯片，它是一款由凌阳科技公司自行研发并推出的16位微处理器芯片，具有高集成度和优越的性能，如功率损耗低、处理速度快等优点，能非常容易且快速地处理复杂的数字信号。此外，SPCE061A具备音频转换通道以及自动增益控制电路（AGC），连接当大电路后即可完成语音播放，是一款经济实用并且尤其适用于语音识别的单片机[3]。

2.2 传感模块

传感模块主要由压力传感器和放大电路构成，用于压力的检测和接收信号的放大。其中，压力传感器是对重量敏感的一种元器件，采用电桥平衡原理。其中的弹性元件在压力的作用下产生弹性形变从而形成电压信号，传感器将电压信号输送到放大电路中，进一步放大信号[4]。LM386运算放大电路可在单电源和双电源条件下工作，且具有较宽的电压工作范围，本系统设计中采用LM386放大电路。

当报警人按下报警系统的启动按钮时，通过该模块中的压力传感器感受到压力信号后转化为电信号，并经过LM386放大电路后将电信号进行放大处理，然后驱动核心模块，SPCE061A单片机发出指令激活报警模块，使报警系统开始工作。

2.3 报警模块

报警模块按不同的功能分成110报警、液晶屏报警、蜂鸣器报警3个子系统，具体设计如下。

1）110报警

110报警功能的实现基于GSM模块。采用Siemens公司推出的高性能GSM模块TC35i实现短消息的发送。TC35i GSM模块具有功耗低、可靠性高等优点，支持RS232串口，并且提供短信服务等功能，通过AT指令进行控制，数据接口可双向传输指令和数据[5]。系统中设计这部分模块的作用主要体现在当压力传感器获取到信息并输送到核心模块后，SPCE061A单片机控制TC35i GSM模块发送求助短信给110进行报警。

此外，系统还采用GPS、北斗双定位[6]，给接警人员提供车辆所在位置的经纬度信息，方便出警人员快速定位、提高解救效率。

2）液晶屏与声音报警

液晶屏报警功能的实现主要依赖于车载液晶显示屏，当接收到来自核心模块的信号后，驱动液晶屏使其对外显示“SOS”等字样的求救信号，引起周边注意来帮助救援。声音报警功能则通过蜂鸣器装置来实现，蜂鸣器装置收到相应指令后驱动程序并发声，利用声音引起周围司机和行人的注意，从而起到震慑作用。

在这一报警模块中，110报警和液晶屏报警均设计为一级报警系统，只要用户启动了车载报警系统，则实时开启报警模块中的这两个子系统完成隐蔽式报警。若干分钟后，若还未得到任何救援，则启动第二级报警，即蜂鸣器报警，开启蜂鸣器能快速引起附近人的注意，争取救援。

2.4 救助模块

救助模块中主要设计了1个烟雾装置，由光耦器件、继电器、烟雾喷发器等部件构成。启动报警后，核心模块中的SPCE061A利用其IOA15引脚驱动光耦器件工作，继电器线圈部分得电、触点开关闭合，进而烟雾喷放装置开启[5]。设置这一模块的目的是，迷惑劫匪误以为车辆发生故障，也可以通过烟雾来干扰劫匪的行动，为受害人提供自救或者他救的机会。

2.5 录音模块

录音模块的功能是进行现场录音，保留证据。该模块的硬件电路主要由音频输入和音频输出两部分组成[5]。

1）音频输入电路。由驻极体话筒和单片机的内置AGC电路所构成的录音模块。工作原理是：将模拟音频信号通过驻极体话筒转化为电信号，滤除直流成分后，利用单片机的内置放大器放大音频信号，并驱动AGC电路随时跟踪并监视放大器输出的信号电平，适时调整放大器增益以保证最佳电平进入A/D电路。

2）音频输出电路。由喇叭和LM386放大电路构成音频播放模块。这部分的工作原理是：将由录音模块所录制并存储在寄存器中的数字信号读取出来，利用SPCE061A中内置的DAC将数字音频信号还原成为模拟音频信号，输入功率放大电路之后，模拟音频信号得到放大，从而驱使喇叭发声。

3   系统软件设计

车载劫持报警系统在用户按下报警键后电源接通，系统自行启动，即报警模块、救助模块和录音模块开始工作。系统启动流程如图2所示。

图2 系统启动流程

由图2可见，报警系统是否开启由传感模块中是否检测到压力信号所决定。当存在压力作用时，经过压力传感器转化为可用并且可输出的电信号，并经由放大电路放大，激活核心模块，报警系统正式启动，再由核心模块同时激活报警模块、救助模块以及录音模块。报警系统的工作流程如图3所示。

图3 系统工作流程

4   结语

本文设计了一种具备110报警、液晶屏报警、声音报警、烟雾喷发以及录音取证等求救方式的多功能车载劫持报警系统。文章首先介绍了系统的整体构架以及需要实现的功能，然后从硬件和软件实现两个方面进行详细阐述。本文中所设计的车载劫持报警系统适用于出租车或网约车司机和乘客遭遇危险的情况，具备多种求救方式，因此能够尽可能地在危险来临时保障个人的乘车安全。

参考文献：

[1] 赵伟.浅析网约车的安全保障措施[J].南方农机, 2020, 51(05): 122.

[2] 江德斌.网约车“一键报警”不能沦为摆设[N].湘潭日报, 2019-05-27:3.

[3] 张晓莉,郭婷.基于SPCE061A的智能语音识别系统设计[J].科学技术创新, 2020, (09): 91-92.

[4] 徐艳.一种智能门灯控制系统设计[J].电脑知识与技术, 2017, 13(06): 259-261.

[5] 刘晓明.一种车载劫持报警系统的研究[J].天津中德应用技术大学学报, 2017, (02): 74-77.

[6] 成于思.校车防滞留智能监测报警及救助系统[J].电脑编程技巧与维护, 2019, (01): 107-109+131.