傳感器在筆記本防盜器中的應用

0 　引　言

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的不斷發(fā)展,筆記本日益普及,隨之帶來(lái)的PC 安全防盜問(wèn)題也日漸顯著(zhù)。在有些場(chǎng)合隨身攜帶筆記本很不方便,例如在乘火車(chē)旅行中,當主人去洗手間,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(wèn)題。如今應用廣泛的汽車(chē)防盜技術(shù)已很成熟,但相對成本較高,且無(wú)需考慮電源問(wèn)題,而PC 防盜就必須解決這些問(wèn)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)議的節點(diǎn)(帶有加速度傳感器) 進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信,完成防盜功能。

1 　總體方案

系統設計方案非常簡(jiǎn)單。一般來(lái)講火車(chē)車(chē)廂全長(cháng)26. 6 m ,而無(wú)線(xiàn)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)節點(diǎn)就可以完全覆蓋整個(gè)車(chē)廂。在系統中只有2 個(gè)節點(diǎn)(不需PC 協(xié)助) :節點(diǎn)1 作為發(fā)信者,節點(diǎn)2 作為收信者,組成最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò ),不需跳轉。系統的結構簡(jiǎn)單,使得傳輸時(shí)延非常小,比較適合應用在上文中提到的場(chǎng)合。

1. 1 　方案實(shí)施

將火車(chē)車(chē)廂分為2 個(gè)區:1 區是PC 所在位置,即主人的座位,人未離開(kāi)時(shí),1 區是安全的;2 區是車(chē)廂內除去1 區的其余位置。當主人因事進(jìn)入2 區時(shí),1 區將成為盲區, 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;

(2) 電腦的移動(dòng)導致固定在上面的節點(diǎn)1 移動(dòng);

(3) 節點(diǎn)1 上的加速度傳感器獲取速度信息,節點(diǎn)1 上的RF 芯片將速度信息發(fā)送出去;

(4) 節點(diǎn)2 接收到信息,通過(guò)預定程序判斷速度PC 是否屬于異常移動(dòng),若是則觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警,反之則不響應;

(5) 主人A 聽(tīng)到報警后迅速回到座位,避免PC丟失。

1. 2 　防盜器原理

嚴格地講, 系統只有2 個(gè)節點(diǎn): 節點(diǎn)1 (固定) 是一個(gè)帶有加速度傳感器的無(wú)線(xiàn)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;節點(diǎn)2 (移動(dòng)) 是一個(gè)帶有蜂鳴器的無(wú)線(xiàn)傳感模塊,用于判斷節點(diǎn)1 發(fā)送的速度信息是否超過(guò)既定閾值,以決定是否觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報警。

理想情況下火車(chē)在勻速行駛時(shí)加速度為零,但在轉彎、換軌等情況下將會(huì )有一定的三維加速度。設火車(chē)前進(jìn)方向為x 軸、前進(jìn)方向的左側為y 軸、上側為z 軸?？紤]到車(chē)體較長(cháng),鐵軌較平等特點(diǎn),且根據經(jīng)驗知,在正常轉彎、換軌等情況下,車(chē)體主要為左右晃動(dòng)和前后加速,上下震動(dòng)很少。若設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PC 相對于火車(chē)靜止時(shí), 小偷若想移動(dòng)它勢必會(huì )在3 軸上都引起加速度,這樣車(chē)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造成額外的計算負擔。據此可以選用az 作為判斷筆記本是否移動(dòng)的判決對象, 因為一般情況下可以認為az 即為人為移動(dòng)引起的加速度。

雖然車(chē)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。為了降低誤報率, 系統設定一定的緩沖值,使得防盜器能包容一些車(chē)體震動(dòng)。但是為了能識別人為移動(dòng),這個(gè)緩沖值又不能超過(guò)人為移動(dòng)引起的加速度,即為系統的判決閾值。