2011 International Conference on Circuits, System and Simulation
IPCSIT vol.7 (2011) copy; (2011) IACSIT Press, Singapore
Development of Motorcycle Anti-Theft Alarm
Somboon Phongphu 1 and Panya Srichandr 1
1 Integrated Product Design and Manufacturing, School of Energy, Environment and Materials King Mongkutrsquo;s University of Technology Thonburi, Thailand
Abstract. This paper reports the design and development of an innovative anti-theft alarm system for motorcycles. The design concept is based on two-way communication strategy between the vehicle and owner. Radio frequency (RF) link technology is employed to achieve two-way communication. Details of subsystems, their functions, and operating steps are described. A prototype of the alarm is developed and tested. The results show that the prototype alarm performed well within the distances of 100 meters in open space and 30 meters in crowded areas. When fully developed, it is expected that this innovative alarm system could prevent the motorcycles from being stolen effectively although it can never achieve 100 % thief-proofs.
Keywords: Motorcycle Anti-Theft Alarm, Wireless Remote Control, Radio Frequency Link, Motorcycle Alarm Design, Two-way Motorcycle Alarm
1. Introduction
Currently motorcycle thefts happen very often and tend to be more increasing intense. Although the Royal Thai Police is trying to trace criminal gang and arrests them. The thieves have many techniques how to steal and spend short time. It also smuggle out to neighboring countries for sale through several routes. It is difficult to track the criminal and be difficult to track the stolen motorcycle to send back to the owner. One way to help prevent the problem is providing useful information for the owners to be careful about their vehicle so that it would not be stolen easily.
The statistic of the motorcycle theft is in the second rank of the general theft (Criminal statistic of interest, throughout the kingdom of Thailand)[1]. During 2001-2009, the average rate of the stolen motorcycle is 18,886 units per year. The lost trend is still high. What is the way to reduce lost?
The evolution of anti-theft device began after the first motorcycle was produced in 1885 by Gottlieb Daimler [2]. In 1924, the mechanical lock or pad lock of motorcycle for security has occurred [3]. Since then, the wireless remote control for motorcycle security system was developed. Until now, research and development of device has developed to two-way communication between owner and motorcycle. This decreases the number of stolen motorcycle and makes it more difficult to steal. However, skilled and determined thieves can still overcome the electronic immobilizer systems [4]. On the other hand, the evolution of anti-theft device does not affect to the number of motorcycle lost in Thailand.
1.1 Existing preventive measures
The existing theft-protective equipment can be categorized into 2 groups: the factory-installed one to the motorcycle and the optional one which the owner provides to make it more secured.
- Electrical system lock
It is the ready-installed lock with the motorcycle. The key will control all motorcycle electrical system. If the key is not at the position “ON”, the electrical system will not work; therefore, the motorcycle cannot be started up the engine.
-
Mechanical lock
- Steering Lock: It is the factory-installed mechanical lock of the motorcycle in order to block the direction of front wheel not to move freely. If the lock is not unlocked by the specific key, no one can drive the motorcycle. Today, the electrical system lock and the steering lock are at the same position by using the same lock but the key position of the steering lock is over the electrical system lock for one step. o Main Stand Lock: It is a mechanical lock. The motorcycle owner shall provide the lock for main stand which the manufacturer has already provided the position to lock from the factory. To lock the main stand is to immobilize the motorcycle. In this parking style, a front wheel will be raised from the floor by the main stand.
- Wheel Lock: Sometime it is called “Disc break lock”. It is a mechanical lock. The owner shall provide the lock for front-wheeled disc brake in order to prevent the operation of the front wheel and back wheel.
- Chaining and Locking the Motorcycle with the Pillar or Floor: For this a mechanical lock, the owner shall provide the chain and lock for certain part to lock the motorcycle with the pillar/floor or use the factory compact lock set to lock the wheel with the floor.
- Electronic anti-theft device
This is an electrical lock. The owner shall provide the one-way or two-way motorcycle alarm to be installed to the existing electrical system in order to prevent the engine starting (immobilizer) and to alarm when the motorcycle is touched by the malefactor.
The original functions of electronic anti-theft device consist of 1) start the engine 2) stop the engine 3) lock starting engine 4) unlock starting engine 5) alarm or no alarm [that means the sound of motorcycle buzzer will alarm or not alarm when a device detects theft.] 6) finding a position of motorcycle or anti-hijack [that means to make a high level of sound for evicting thief.] 7) alert the owner in case of a motorcycle was violation.
1.2 Deficiency of existing security system
-
Electrical system lock: The weakness of this lock is the easiness to
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摩托车防盗报警器的开发
Somboon Phongphu and Panya Srichandr
综合产品设计和制造，能源、环境和材料学院 泰国国王科技大学
摘要：本文报道了一种创新的摩托车防盗报警系统的设计和开发。设计理念基于车辆与车主之间的双向沟通策略。采用射频（RF）链路技术实现双向通信。描述子系统的细节，它们的功能和操作步骤。警报的原型被开发和测试。结果表明，原型报警器在开放空间100米和拥挤地区30米内表现良好。预计这种创新的报警系统在全面开发后，可以防止摩托车被有效盗窃，尽管它无法实现100％防盗。
关键词：摩托车防盗报警器、无线遥控、射频连接、摩托车报警设计、双向摩托车报警
1.介绍
目前摩托车盗窃案发生频率非常高，而且往往更加剧烈。虽然泰国皇家警察试图追查犯罪团伙并逮捕他们。盗贼有很多技巧如何偷取和度过短时间。它还通过几条路线走私到邻国出售。很难跟踪犯罪分子并难以追踪被盗摩托车送回业主。一种有助于防止问题的方法是为车主提供有用的信息，以便小心他们的车辆，以便它不会被轻易盗走。
摩托车盗窃的统计数字处于普通盗窃的第二位（泰国整个王国的刑事统计数据）。在2001 - 2009年期间，被盗摩托车平均每年18,886辆，失去的趋势仍然很高，减少丢失的方法是什么？
1885年，Gottlieb Daimler生产第一辆摩托车后，防盗装置的发展就开始了。1924年，为了安全起见，摩托车的机械锁或摩擦锁已经发生[3]。 此后，开发了摩托车安全系统的无线遥控器。到目前为止，设备的研发已经发展到车主与摩托车之间的双向沟通。这减少了被盗摩托车的数量，并使其更难以窃取。然而，熟练和坚定的小偷仍然可以克服电子防盗系统。另一方面，防盗装置的演变并不影响泰国摩托车的损失数量。
现有的预防措施
现有的防盗设备可分为两组：工厂安装的摩托车和车主提供的可选安全装置，以使其更安全。
1.电气系统锁定
这是摩托车预装的锁。钥匙将控制所有摩托车电气系统。如果钥匙不在“开”位置，电气系统将不工作;因此，摩托车不能启动发动机。
2.机械锁：
（1）转向锁：它是工厂安装的摩托车机械锁，用于阻止前轮不能自由移动的方向。如果锁没有被特定钥匙解锁，则没有人能够驾驶摩托车。今天，电气系统锁和转向锁通过使用相同的锁而处于相同的位置，但是转向锁的钥匙位置在电气系统锁上一步。 o主支架锁：它是一个机械锁。摩托车车主应提供制造商已提供锁定位置的主立场锁。锁定主要的立场是固定摩托车。在这种停车方式下，主立场将从地面抬起前轮。
（2）车轮锁定：有时它被称为“断路锁定”。这是一个机械锁。业主应提供前轮盘式制动器锁，以防止前轮和后轮操作。
（3）用支柱或地板连接和锁定摩托车：对于这种机械锁，车主应提供链条和锁定装置以锁定摩托车与支柱/地板或使用工厂紧凑锁定装置锁定车轮地上。
3.电子防盗装置
这是一个电子锁，业主应提供单向或双向摩托车报警装置安装到现有的电气系统，以防止发动机起动（防盗装置），并在摩托车被违法者触碰时发出警报。
电子防盗装置的原始功能包括：1）启动发动机2）停止发动机3）锁定启动发动机4）解锁启动发动机5）报警或不报警[这意味着摩托车蜂鸣器的声音将报警或不报警当设备检测到盗窃时] 6）找到摩托车或反劫持的位置[这意味着为驱逐贼提供高水平的声音] 7）在摩托车发生违规时提醒车主。
现有安全系统的缺陷
电气系统锁：此锁的弱点在于轻松启动摩托车发动机。
机械锁：其机制并不复杂，足够强大，可以通过简单的工具进行销毁或拆除。
电子防盗装置：控制模块，天线和控制模块电源是该锁的薄弱环节，会很容易被摧毁。
此开发的目标
开发摩托车防盗报警器防盗系统，可检测所有盗窃行为，并立即通知摩托车车主。
2.开发工作步骤
从研究当前摩托车防盗产品的概述，发现双向摩托车报警器是一个有趣的研发产品。 确定产品的类别和价格对于建立研究框架至关重要。 业主接受购买设备的平均价格应低于当前市场上使用的摩托车平均价格的5％。
现有的知识研究
1.从当前市场上的产品中进行研究：
互联网是一个数据源。从研究保护装置的贸易数据，规格和特点来看，亚洲国家是世界生产基地和出口的最高等级。该研究侧重于来自这些国家的信息。
2.文献评论：
这个领域的文献很少。摩托车防盗装置的大部分研究和开发将仅在商业环境中提供。由于商业竞争的原因，研究过程是保密的。正如引言部分所述，已出版的有关保护装置的书籍或期刊有限。
3.使用传统产品进行研究：
这一步被认为是非常重要的。一种产品被定义为基准，另一种产品被用于比较。测试运行所有功能，安全覆盖区域以及这些产品的弱点（例如，原始产品无法检测到天线切割行为，断开控制模块电源和销毁控制模块）。
使用原始产品进行研究的实现的功能包括以下内容。
主要功能为：
锁定启动摩托车引擎。
解锁启动摩托车引擎。
当摩托车违规时发出警报。
摩托车违规时通过无线遥控器提醒车主。
通过无线遥控启动和停止摩托车发动机。
自行寻找或防劫持子功能。
每个主要功能由几个子功能组成，以根据需要工作。因此，我们没有详细介绍本文中的所有子功能。
问题和需求确定
这一步骤的开始始于与摩托车所有者或用户就这些问题和他们的需求进行面谈。主要问题是所有的锁都不能阻止他们的摩托车被盗贼。即使他们使用了多点锁，但许多摩托车仍然被盗。摩托车所有者需要的是一种能够防止他们的摩托车的装置，并且它在偷窃时肯定会发出警告。另外，它的价格应该便宜。
工程设计过程
1．初步产品开发规范：
研究目前市场上的产品，客户的问题和需求导致如下确定初步的产品开发规范：
FM-FM双向通讯。
远程遥控控制启动和运行。
当地电源（摩托车电池）故障时的远程警报
违规情况下的远程警报和本地警报。
摩托车移动时的远程警报和本地警报。
自行发现，反劫持功能。
保护区域的半径设计应超过30米。
遥控器上的电量不足显示
2．概念的生成和评估
通过使用以下标准要素来生成和评估设计概念：
抢劫困难，扫描困难，易于使用，制造成本。
解决评估问题的最佳概念是控制模块与无线遥控之间的射频连接，用于窃贼检测
3．产品体系架构
由于电子设备使用低电压和无线电波工作，因此设备结构的放置组件着重于保护特定的射频干扰。与此同时，设备的尺寸也被考虑在内。因为如果尺寸太大，可能会导致安装问题，不适合使用。
4．参数化设计
这一步骤是确定影响重要组件的操作，性能和功能的可变因素，这些重要组件将被组装到控制模块和无线遥控器的示意图中。本步骤中考虑的事项是：
12伏直流电时的摩托车电压，12伏直流电时的无线遥控器电压，80°C时摩托车头罩的最高温度，95％湿度环境以及组件的规格。
5．组件选择
要装配到电路中的元件或部件的选择必须考虑如下因素：
组件的特征和规格，尺寸，库存以及成本。
6．原理图和印刷电路板（PCB）
在使用传统产品的研究中派生的子功能将在流程图功能的形式中进行描述。然后使用Protel程序编写用于PCB的原理图，组件布局和丝网印刷。
7．原型装配
这个原型由两个主要部分组成：硬件和软件。
硬件（控制模块-CM和无线遥控-WRC）：
硬件的主要组件包括PCB和电子元件（如碳膜电阻，可变电阻，陶瓷电容，电解电容，PNP晶体管，IC稳压器，微控制器，开关二极管，整流二极管，低频晶体，IC，射频模块， 继电器，LED，电感，警笛，变压器驱动警笛，贴片电阻，贴片电容，芯片LED，蜂鸣器，轻触开关，液晶显示器和电池）。PCB和所有电子元件采购准备完成后，装配过程使用手工焊接。
软件和程序
通过使用AVR Studio程序将流程图函数重写为表单C代码，然后使用Win AVR程序编译为十六进制代码。 使用PX-400 AVR Loader将软件下载到硬件。
8．高精度窃贼检测的关键功能
当摩托车所有者在无线遥控器上指令（锁定）时，原型工作如下：
（1）控制模块接受锁定信号并进入锁定过程，然后回复无线遥控器。
（2）无线遥控器对警报进行倒计时，信号从控制模块接收信号70秒后发出信号
（3）控制模块在正常情况下每隔30秒通过截取状态信号向无线遥控器确认。
（4）因此，无线遥控器的警报信号将在正常情况下每隔30秒重新计算一次。
（5）如果发生异常，截获状态信号丢失导致警报信号达到70秒，并提醒所有者。
2.4 测试
本测试中选择使用的区域着重于接近实际使用的环境特征（例如在住房中）。测试分为两部分：1.概念测试，2.功能测试。
1．概念测试
该测试侧重于预防高技能盗贼的概念。测试从准备使用控制模块和无线遥控开始。 两个设备都放置在距彼此10米的距离内。用于测试的小偷的行为是：
（1）切割控制模块的天线
（2）断开控制模块的电源
（3）销毁控制模块（通过断开一些部件）。
在测试中模仿盗贼的3种行为来观察设备的响应，警报功能是射频链路的一个功能。
2．功能测试
在本环节中，实验需要证明防护设备的功能和能力。摩托车防盗装置的功能包括：
（1）通过遥控器锁定启动和运行
（2）当地电力故障情况下的远程警报
（3）违规情况下的远程警报和本地警报
（4）当出现远程警报和本地警报时摩托车被移动
（5）自行车发现或反劫持
（6）遥控器上的电力不足显示。
测试强调控制模块和无线遥控器之间的最大距离。本部分分为三种测试模式：用无线遥控器命令进行功能响应，小偷检测响应，保护区响应。测试分为两个领域，即开放空间和拥挤的地区。开放空间测试的区域是村里的主要道路，拥挤的区域在房子里。
测试从检查设备的准备状态开始。控制模块放置在房屋主路或停车区的尽头。然后，测试在各种距离内运行。测试检测摩托车车身的运动。最后，测试发现控制模块可以从无线遥控器接收截取状态信号的最大距离。
3．测试观察
测试的响应观察如下：
（1）控制模块发出1次报警后的功能响应。
（2）由控制模块上的报警器进行小偷探测响应，并持续以无线遥控器发出蜂鸣声。
（3）保护区响应每30秒在无线遥控器上发出一声蜂鸣声。
3.结果
3.1 设备的主要特点
在一般情况下，盗贼会切断控制模块的天线，以将失窃信号禁用至无线遥控器。车主不知道他们的摩托车发生事件。但如果这个原型的天线被切断，无线遥控将
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