10.16638/jki.1671-7988.2017.04.036
朱力勇，孙志强
（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870）
摘要：文章首先将已有的汽车防盗系统进行了简介，并引出一种新型的汽车防盗抢系统。通过CCD镜头采集驾驶员头像，并通过嵌入式系统将头像与授权图片进行对比，若不匹配，则汽车不能启动，达到汽车防盗抢的作用。关键字：汽车防盗抢；CCD；嵌入式防盗
汽车电子防盗系统中图分类号：U461.91 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)04-106-03
A new type of automotive stealing and robbing prevention system
Zhu Liyong, Sun Zhiqiang
( School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Liaoning Shenyang 110870 )
Abstract: A new type of automotive stealing and robbing prevention system has been introduced on the basis of the introduction of recent automotive stealing prevention system. The face of the driver will be photographed by CCD camera while the automotive is being turned on. The real time picture will be matched with authorized pictures stored inside the inserted system. If match failed, automotive will not be started and the system would be proved working.
Keywords: automotive; stealing robbing protection; micro control system
CLC NO.: U461.91 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)04-106-03
1、汽车防盗抢技术背景
随着社会的飞速发展，祖国人们的生活质量不断攀升，机动车早已晋升为日常生活大众必不可少的出行与交通工具。近年我国汽车工业飞速发展，已为世界范围内汽车生产与销售量居首的大国，公民私人汽车占有量也居世界前列，单单沈阳市就以每日平均700辆（量）的增长速度发展。汽车同样也是居民家庭非常贵重的物品之一。可令人痛心的是抢劫、盗窃汽车已经演变为我国常见侵犯个人财产的犯罪行为之一。为此设计研发的私家车防盗抢设备不胜枚举，但消费者需要的是更加人性化、智能化并且切实有效的汽车防盗抢装置[1]。
首先介绍当今的汽车防盗系统。私家车防盗器可以描述为安装在私家车中，增加窃贼盗车的难度，并延缓窃贼盗走车辆的时间而设计的装置。现今用于汽车防盗而设计的电子产品品类繁多，根据防盗方式来区分这些产品可分为如下几种。按设备防盗具体方式区分：油门锁止法、刹车锁止法、方向盘锁止法、变速杆锁止法、车门锁止法和车轮锁止法；按照其能否通过互联驾驶向服务器反馈车辆实时信息分为：单向通信和双向通信。根据防盗器不同功能和构造分为四大类：芯片式、电子式、传统机械式和互联网络的方式；方向盘锁止法、钩锁和变速挡锁止法等均属于传统机械式的防盗装置，其原理是靠机械方式对汽车制动器、离合器、油门踏板或方向盘、变速挡齿轮进行锁止以实现汽车防止盗窃的功能，但不含报警功能。以电子方式进行防盗的装置主要包含按键式、遥控式和插片式，通过对点火装置或汽车启动程序进行干扰来实现汽车的防盗功能，能够同时实现声音报警和汽车防盗功能。通过卫星GPS定位来参与汽车防盗系统工作的是网络式防盗器，通过卫星远程信号来对点火、启动装置
汽车电子
作者简介：朱力勇（1960—），男，技师，就职于沈阳工业大学。孙志强（1991—），男，博士研究生，就读于沈阳工业大学。
汽车实用技术
107 2017年第4期
进行锁定进行防盗，通过GPS 定位参数及卫星信号发射（或其他网络定位方式），该装置可将车辆位置信息直接发往报警中心。目前电子式防盗产品是应用最广的汽车防盗方式。可智能化程度更胜一筹的芯片式和互联网络式防盗产品是汽车防盗器的未来发展方向。
单向通信电子防盗器是早期的汽车防盗产品，也就是初代汽车电子防盗器，如今仍然是市场主流。私家车主通过远程遥控可以在较短距离内对汽车一些电子器件进行控制。控制内容包括车门开关或非法打开汽车车门报警等，在周边环境异动或噪声异常时会自动报警，主要通过单向通信控制。其防盗优点是：易安装，自动断开，成本低廉。其缺点是：较差的抗干扰能力，质量不稳定即可靠性差。
随着市场的发展，第二代电子防盗器诞生：双向通讯且可视的电子防盗器在韩国最早研发成功。该防盗器可远距离遥控使用，并能将被盗车辆的实时运行信息通过网络远程传给车主。远程遥控器的显示器会显示被窃汽车实时遭遇的状况（包括位置信息、车窗开启信息、车子运行状态）。根据实际遥控距离的不同，我们将这种防盗器起成两类：第一类防盗器为遥控距离小于100米的，第二类防盗器为遥控距离最高可达400至500米的。其反馈信息的最远距离均在1千米上下。这种防盗方式具备很多的优点：首先该设备可以远距离读取汽车行驶状态，具备自动主动断电功能，远程终止汽车运行。其缺点也是十分明显的：复杂的安装过程、高昂的制造安装成本，由于技术尚不成熟，使其操作更加复杂，报错率高，高耗电，防盗效果并不理想。
电子技术的发展和集成电路的出现给防盗器产品带来了新的机遇，第三代芯片式数码防盗器，它是现代汽车防盗器发展的主流方向。芯片式汽车防盗器无法在芯片缺失或芯片不对钥匙的情况下启动车辆，其基本原理是通过密码电路锁定汽车发动机电路和油路。目前市场上多数汽车均采用此种防盗方式作为原配防盗器。
芯片式防盗系统相比上述早期防盗系统有着更为迅速的发展，前沿的汽车电子防盗芯片可以进行自我诊断，能够人性化设计授权钥匙数量，并且提供该防盗器系统的历史信息。另外，射频识别技术（RFID）的应用，能够有效地保证系统正确地识别车主，钥匙在识别范围的可以自动开启，钥匙在探测距离意外，汽车自动落锁。该防盗系统有密码复杂，低重码率的优点。但是若钥匙损坏或丢失，则只能反厂，因为该防盗装置由汽车原厂生产。
随着网络技术的发展，第四代防盗装置核心技术转移到网络技术，我们以GPS（Global Position System）卫星定位防盗系统为例，通过远程控制汽车发动机点火电路，来达到对被盗车辆的远程控制。与此同时，该防盗系统远程发射被盗车辆的GPS卫星定位信息，将汽车运行参数与经纬坐标位置发送到车辆报警中心，此防盗器属于网络式电子防盗器。这种防盗系统地优点是：实时性强，功能全，可以远程监控。缺点是：运行费用高，每月都要服务费用，另外系统存在信号死角，易受到破坏，价格昂贵，安装复杂。另外，目前市场中蓝牙技术在第四代防盗器中的应用也逐渐兴起，具有免接触的新型产品特性，可国内未能普及。人工智能依旧是世界科技发展的主流方向，汽车防盗技术也
朝着更加智能化的方向发展，目前市场上的汽车智能终端产品，将汽车防盗、报警、导航、显示、多媒体、远程控制等技术全部集成在一个终端模块上，正式由于这种方向的发展，本文所研究的人脸识别汽车防盗抢系统也可以嵌入到该终端产品上[2]。
2、汽车防盗抢系统目的与内容
为了克服汽车被盗抢频繁发生的现象，本问提供一种基于人脸识别技术的汽车防盗抢系统。
本文基于人脸识别技术的防盗抢系统在开发一种新的具有人性化、智能化的汽车防盗抢设备，即使是在车钥匙及遥控器被复制或丢失的情况下，其他人也无法开走车辆；发动机在工作时，非指定人员也无法驾驶车辆。既可起到汽车防盗抢作用，又可免除其他人向车主借用车辆的烦恼。通过安装在车内后视镜上的CCD摄像头摄入驾驶员的头像，经控制系统中的人脸识别技术软件处理，提取（确定）个体的人脸特征值后控制系统的人脸数据库。车主可根据需要通过解密置入几个可驾驶该车辆的人并锁定。在保留原车安全防盗功能的基础上，驾驶员用钥匙接通电源时，CCD开始工作，防盗抢系统实时（在极短的时间内）识别（判断）驾驶者是否为预置的指定驾驶人，是则起动汽车，不是则不能起动汽车。在发动机工作或汽车行驶过程中，CCD周期性定时工作，经人脸识别系统特征提取、模式匹配对驾驶人员进行判断，当车载电脑判断不是预置的指定驾驶人时，则切断发动机的点火系统，使车辆不能行驶。控制系统中也可存储记录非指定人员的脸（头）部图像，便于公安机关等部门破案[3]。
本文基于人脸识别技术的汽车防盗抢系统具有特殊的优势，既可起到汽车防盗抢作用，又可免除其他人向车主借用车辆的烦恼，而且更突显人性化和智能化。系统采实时系统设计方案，资源精简、结构紧凑（简单）、代码高效优化（价格便宜），便于安装，对提高高档车智能化防盗水平有重要意义且市场需求大。
3、具体实施方式
人脸识别防盗抢系统主要包含三部分：人脸图像采集，人脸图像处理即人脸图像预处理及人脸识别，门禁系统的执行机构即汽车中的ECU。人脸识别防盗抢系统的主要任务是完成人脸图像采集，并将采集的人脸图像进行身份识别，对符合设定身份的用户允许驾驶汽车。
朱力勇等：一种新型的汽车防盗抢系统108 2017年第4期
系统的总体布局主要包括三大部分：图像采集模块、控制模块和执行模块。
对于人脸图像采集部分采用基于CCD 感光元件的摄像头，基于CCD 感光元件的摄像头一般输出为模拟信号，需要加装AD 转换器，然后与数字系统连接。
图1 采集模块示意图
控制模块是人脸识别门禁系统的核心。该模块由硬件和软件组成，硬件主要以DSP 最小系统扩展而成，包含存储设备，电源模块，按键设备等。软件主要为安装在硬件设备上的操作系统以及人脸识别算法的实现等，同时包含各个硬件的相应驱动程序。该模块的主要功能是对采集的人脸图像采用合适的人脸识别算法进行身份识别，并将识别的结果输送至执行机构。
图2 控制模块示意图
同时该控制系统还需要PC机的协助，PC机的主要作用是给系统的软件进行编程，并把程序下载到控制系统中，在系统工作时与PC机脱离单独运行。
图3 人脸识别模块
在此防盗系统中人脸识别模块是非常重要的部分，此模块是在控制模块中实现的，它包括图像预处理模块、人脸检测模块、人脸特征提取模块和人脸匹配模块，图像采集模块由CCD摄像头实现，然后CC
D摄像头将采集到的图像传输到DSP芯片中，由图像预处理模块进行预处理，预处理模块中采用小波变换的方法对图像进行去噪处理，人脸检测模块中采用图像背景标准化的方法来进行人脸的粗定位，并且采用直方图修正的方法使图像增强以便后面的特征值提取。人脸特征提取模块采用基于几何特征的方法进行特征提取。人脸特征提取后，将数据输入到匹配模块，匹配模块中采用神经网络匹配方法，如果匹配结果是肯定得，则控制系统输出允许驾驶信号，否则输不允许驾驶信号。
汽车中的ECU是整个系统的执行机构，当执行模块检测到控制系统发出的允许驾驶信号后，则控制发动机喷油系统允许喷油，汽车正常行驶，否则不允许发动机喷油，汽车不能行驶。
系统的使用分为两个阶段，训练阶段和识别阶段。训练阶段主要是采集人脸图像，经一系列处理后，制作完成人脸数据库。在识别阶段，识别步骤如下：
（1）钥匙接通电源，系统开始工作，开始采集图像，如果采集到的人脸是被允许的人脸图像，则允许汽车启动，汽车正常行驶，否则不允许启动。
（2）汽车在行驶过程中改系统是实时监控的，每隔一段时间检测一下驾驶员的人脸图像，如果与人脸数据库匹配，则汽车正常行驶，否者控制发动机不让其正常工作，强行停止汽车。
（3）在没有检测到人脸图像，或者是系统损坏的情况下，即控制系统没有人脸信号输入，则控制系统输出不允许驾驶信号。
4、总结
（1）通过CCD镜头采集驾驶员头像与内存头像对比，不仅能够防止盗窃，还能防止抢劫。
（2）通过嵌入式系统可以脱机工作，也具有发射网络信号的功能，使信号屏蔽装置对该防盗器的不利影响降到最低。
（3）该系统通过高效嵌入式算法可以达到反应迅速、鲁棒性强的特点[4]。
参考文献
[1] 翁东波.基于LIN总线和彩信的汽车防盗系统.[D].合肥工业大学,
2007.
[2] 曹军.基于SMS的远程控制系统在汽车防盗中的应用.[D].合肥工
业大学,2008.
[3] 高玉民.汽车防盗装置（二）.[J].汽车实用技术，2003（10）.
[4] 金嘉琦，孙志强.应用于汽车防盗抢系统的人脸检测与识别算法探
究. [J].企业技术开发，2016（2）.
发布评论