室内GPS电子锁控保险箱

发布时间：2019-09-19 05:14

【摘要】：室内保险箱是一种应用范围很广且具有保存贵重物品和防盗等功能的特殊容器。虽然保险箱本身的锁控系统很坚固，箱体材料也不断升级，但由于箱体体积不是很大，易被盗走，当箱体被整体运离时，自身防盗功能形同虚设，致使整体防盗水平受限，造成损失。为彻底解决此问题，必须研制一种“室内GPS电子锁控保险箱”，以便充分发挥来源于卫星的GPS定位信息不易被复制的优势，使得处于室内的保险箱也能接收到定位数据，达到用“无形钥匙”直接控制电子密码锁的“有形锁头”的目的，保证室内保险箱只能在指定地点开启，确保安全。本装置针对室内无法正常接收到GPS卫星信号的情况和在非预设开锁区域接收不到GPS卫星信号的情况，采用“双天线”设计思想，并将GPS卫星导航技术、嵌入式微控制器及电子密码锁等现代电子技术的优势融合起来，研制出“室内GPS电子锁控保险箱”，使得电子锁控保险箱在室内和室外均能获取GPS位置数据，与预设保险箱存放地点的位置数据进行对比，根据不同的比对结果，由微控制器对保险箱的电子密码锁发出相应指令。本文研究分析了传统的室用保险箱存在的安全隐患和弊端，阐述了设计和研制室内GPS电子锁控保险箱系统的必要性及实际意义；介绍了与课题相关的若干主要技术；详细论述了以STM32芯片为控制核心的硬件电路设计及其他模块外围电路设计；详细描述了系统软件设计，包括GPS任务、无线数据传输任务及主程序等任务，并给出了工作流程图；分析了系统的调试过程，分别对本系统功能和技术指标进行测试分析。本文采用“双天线”设计思想，能有效解决室内无法正常接收到GPS卫星信号的问题和在非预设开锁区域接收不到GPS卫星信号的问题，研制出“室内GPS电子锁控保险箱”样品，通过对样品进行系统调试、功能测试及环境适应性测试等结果表明，该室内GPS电子锁控保险箱成功实现了只能在预设区域开启、异常报警及自动锁死等功能，系统正常工作温度在-20℃～60℃范围内，满足了预期要求，进一步验证了“双天线”设计思想和用“无形钥匙”直接控制“有形锁头”的研究思路是正确的、可行的、值得继续深入研究的。论文最后对系统的功能扩展和实际应用进行了展望。
【图文】：

空间部分,卫星,注入站,卫星星历

图 2.1 GPS 空间部分面监测系统统中的第二个重要部分--地面监测系统主要由 1 个主控站、3 个部分构成。主控站位于美国 Colorado—CO（科勒拉多州）的法是以各监控站观测到的 GPS 数据为依据，准确计算出卫星星历并通过注入站将 GPS 数据注入卫星；同时，它还向卫星发布控出现故障时，随时调用备用卫星替换掉失效的工作卫星；监测站和卫星运行状态检测，并将这些数据发送到主控站。注入站的作卫星星历和卫星钟的改正参数等数据注入卫星中，GPS 系统中的进行一次数据注入，当工作卫星运行至注入站工作范围之外时，该系统的另一重要作用是保持各颗卫星统一到 GPS 时间系统的的功能是：间标准统一化，即 GPS 系统的时间；监测卫星钟运行状态和卫星星历参数，并根据实际情况完成控制别向每颗卫星注入卫星导航数据，存储于卫星的数据存储器中，

框图,系统整体,框图,保险箱

这就是本设计的核心思想。该室内 GPS 电子锁控保险箱系统整体框图如图 3.1所示。图 3.1 系统整体框图3.1.2 系统设计方案本装置主要由 GPS 信号转发系统和保险箱卫星锁控系统两部分组成，其中 GPS 信号转发系统由 GPS 模块、无线数据传输模块、控制器和备用电源等组成；保险箱电子锁控系统由 GPS 模块、无线数据传输模块、电子锁控系统、电源系统、存储器、报警系统和主控板等组成。工作原理如下：当室用保险箱的主控板能接收到有效 GPS 卫星信号时，主控板将当前定位信息与预设位置信息比对，如在有效区域内，保险箱允许被开启；反之，保险箱自动锁死且进行语音报警。当主控板接收不到卫星信号时，利用无线数传模块与 GPS信号转发器进行加密通讯，获得可用的有效 GPS 定位信息。当主控板和 GPS 信号转发器都接收不到信号时，保险箱自动锁死且进行语音报警。保险箱具有在室内预设区域开启、异常报警、自动锁死等功能。该 GPS 电子锁控保险箱还具有备用电源，当保险箱平时正常工作时，，使用室内直流电源；当保险箱发生异常情况，无法连接室内直流电源时，将采用备用电源，有效保证系统继续正常工作 3 小时以上。保险箱系统方案如图 3.2 所示。GPS 信号转发系统方案如图 3.3 所示。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN96.1;TP368.12

【参考文献】