應(yīng)用傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)防盜功能

0引言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，筆記本日益普及，隨之帶來的PC安全防盜問題也日漸顯著。在有些場(chǎng)合隨身攜帶筆記本很不方便，例如在乘火車旅行中，當(dāng)主人去洗手間，此時(shí)如何防止、杜絕小偷盜走筆記本是個(gè)亟待解決的問題。如今應(yīng)用廣泛的汽車防盜技術(shù)已很成熟，但相對(duì)成本較高，且無(wú)需考慮電源問題，而PC防盜就必須解決這些問題；還要體積小，能隨時(shí)安裝在PC上。在此，提出僅使用2個(gè)基于Simplici TI通信協(xié)議的節(jié)點(diǎn)（帶有加速度傳感器）進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，完成防盜功能。

　　1總體方案

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案非常簡(jiǎn)單。一般來講火車車廂全長(zhǎng)26.6 m ,而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor net2works ,WSN）的通信距離在幾十米到幾百米之間，一般為30 m ,因此一個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以完全覆蓋整個(gè)車廂。在系統(tǒng)中只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)（不需PC協(xié)助） :節(jié)點(diǎn)1作為發(fā)信者，節(jié)點(diǎn)2作為收信者，組成最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，不需跳轉(zhuǎn)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得傳輸時(shí)延非常小，比較適合應(yīng)用在上文中提到的場(chǎng)合。

　　1.1方案實(shí)施

　　將火車車廂分為2個(gè)區(qū)：1區(qū)是PC所在位置，即主人的座位，人未離開時(shí)，1區(qū)是安全的；2區(qū)是車廂內(nèi)除去1區(qū)的其余位置。當(dāng)主人因事進(jìn)入2區(qū)時(shí)，1區(qū)將成為盲區(qū)， PC也將變得不安全。方案實(shí)施步驟如框圖1所示。

　　實(shí)施步驟：

　　（1）小偷B企圖移動(dòng)電腦；

　?。?）電腦的移動(dòng)導(dǎo)致固定在上面的節(jié)點(diǎn)1移動(dòng)；

　?。?）節(jié)點(diǎn)1上的加速度傳感器獲取速度信息，節(jié)點(diǎn)1上的RF芯片將速度信息發(fā)送出去；

　?。?）節(jié)點(diǎn)2接收到信息，通過預(yù)定程序判斷速度PC是否屬于異常移動(dòng)，若是則觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，反之則不響應(yīng)；

　?。?）主人A聽到報(bào)警后迅速回到座位，避免PC丟失。

　　1.2防盜器原理

　　嚴(yán)格地講，系統(tǒng)只有2個(gè)節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)1 （固定）是一個(gè)帶有加速度傳感器的無(wú)線傳感模塊，用于采集、處理速度信息，然后射頻芯片將信息發(fā)送出去；節(jié)點(diǎn)2 （移動(dòng)）是一個(gè)帶有蜂鳴器的無(wú)線傳感模塊，用于判斷節(jié)點(diǎn)1發(fā)送的速度信息是否超過既定閾值，以決定是否觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。

　　理想情況下火車在勻速行駛時(shí)加速度為零，但在轉(zhuǎn)彎、換軌等情況下將會(huì)有一定的三維加速度。設(shè)火車前進(jìn)方向?yàn)閤軸、前進(jìn)方向的左側(cè)為y軸、上側(cè)為z軸?？紤]到車體較長(zhǎng)，鐵軌較平等特點(diǎn)，且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知，在正常轉(zhuǎn)彎、換軌等情況下，車體主要為左右晃動(dòng)和前后加速，上下震動(dòng)很少。若設(shè)x軸加速度為a x , y軸加速度為a y ,z軸加速度為a z ,則ax , ay均大于零，而az接近于零。當(dāng)PC相對(duì)于火車靜止時(shí)，小偷若想移動(dòng)它勢(shì)必會(huì)在3軸上都引起加速度，這樣車體晃動(dòng)引起的加速度會(huì)和人為移動(dòng)引起的加速度疊加，從而干擾判斷給系統(tǒng)造成額外的計(jì)算負(fù)擔(dān)。據(jù)此可以選用az作為判斷筆記本是否移動(dòng)的判決對(duì)象，因?yàn)橐话闱闆r下可以認(rèn)為az即為人為移動(dòng)引起的加速度。

　　雖然車體震動(dòng)引起的az可以近似為零，但在一些特殊情況下可能不為零。為了降低誤報(bào)率，系統(tǒng)設(shè)定一定的緩沖值，使得防盜器能包容一些車體震動(dòng)。但是為了能識(shí)別人為移動(dòng)，這個(gè)緩沖值又不能超過人為移動(dòng)引起的加速度，即為系統(tǒng)的判決閾值。

　　現(xiàn)在通過簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)來計(jì)算人為移動(dòng)引起的az :隨意從桌上拿起筆記本，重復(fù)10次，記錄短距離10 cm）所用時(shí)間。得到10組數(shù)據(jù)如表1所示。