傳感器在筆記本防盜器中的應(yīng)用

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(lái)的PC 安全防盜問(wèn)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(chē)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(wèn)題。如今應(yīng)用廣泛的汽車(chē)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(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(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(lái)講火車(chē)車(chē)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(chē)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(chē)車(chē)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(kāi)時(shí),1 區(qū)是安全的;2 區(qū)是車(chē)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;

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

(3) 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;

(4) 節(jié)點(diǎn)2 接收到信息,通過(guò)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);

(5) 主人A 聽(tīng)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(guò)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(chē)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(chē)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。考慮到車(chē)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(chē)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(chē)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(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(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(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(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(chē)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(guò)人為移動(dòng)引起的加速度,即為系統(tǒng)的判決閾值。