CN105608821A - 基于加速度计和mems陀螺仪的智能防盗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，其包括壳体、电源、控制开关、加速度计、MEMS陀螺仪、微处理器、报警器、蓝牙天线。该防盗装置的微处理器用于接收加速度计检测的线性加速度数据，并根据加速度数据大小，决定MEMS陀螺仪的安全值范围；同时，微处理器也接收MEMS陀螺仪检测的各个方向的角速度数据，并通过与安全值相比较，判断防盗装置的空间姿态是否发生变化，如果防盗装置的空间姿态发生急剧变化则认为利用该防盗装置布防的物品正在被盗，这时，微处理器通过蓝牙天线向智能手机发出报警信号，并向报警器发出指令，启动声音警报。

Description

基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置

技术领域

本发明属于应用电子领域，具体为一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置。

背景技术

外出旅行时，人们通常会携带一些衣服、证件、办公文件以及笔记本电脑、平板电脑、照相机等贵重物品，这些物品一旦丢失，将会给旅行者带来很大的麻烦甚至造成无法弥补的损失。现在市面上的旅行箱包很多都具备一定的防盗功能，最常见的有机械防盗，还有光敏元件防盗，GPS定位防盗等等。

机械防盗最为普遍，可利用箱、包自带的密码锁防盗，或者通过锁具将箱、包固定在车辆上来防止被盗。机械防盗有一定的防盗功能，但是其缺乏灵活性，而且机械锁具很容易被破坏，其并不能阻止旅行者的财物被不法分子所侵占。

利用光敏元件防盗，当不法分子打开旅行者箱、包时，箱包内的光敏元件暴露在光线下时就会发出报警，但是当不法分子直接将箱、包盗走，或者在光线较差的车厢内打开箱、包，光敏元件报警器都可能失效。

利用GPS定位箱包进行防盗时，如果不法分子盗取箱包内财物后将箱、包抛弃，那么依然无法避免造成财物损失。

复合多种防盗措施的防盗装置，成本上比较高，而且复合型的行李防盗装置，一般都是基于行李箱、包来设计的，如果旅行者没有使用这些箱、包时，行李的安全就得不到保障，存在一定的使用局限性，防盗装置通用性较差。

有人提出一种新型的智能防盗箱、包，工作原理如下：行李箱、包中内置一个加速度传感器获取加速度数据，通过乘客随身携带的智能手机获取另外一个加速度数据，对比两个传感器的数据，如果数据偏差超过预设的安全值，即视为行李被盗，向旅客发出警报。该报警防盗装置能够在行李被挪动时，就及时发出警报，相比于前面的防盗装置，能够更早的进行防盗预警，具有很大的进步意义。但是其却依然存在有一定的不足：其通过对比行李箱、包的加速度数据与外部的智能手机的加速度数据来判断箱、包是否被翻动，然而旅客一般都会在旅途中使用智能手机或者将其放置于衣服口袋中，手机自身的状态并不固定，手机的加速度数据在实时发生变化，而箱、包的加速度数据则较为稳定，这种情况下二者并没有可比性，因而该防盗装置将无法工作。此外，如果在火车上的旅客离开座位，与行李箱、包产生较大的距离，手机无法接收到行李箱、包的加速度数据信号，该装置也将无法正常工作；当手机和箱包距离较远，二者所处位置的车体振动状况不同时，两个加速度传感器存在一个较大的数据差，很容易造成该防盗装置的误报，给旅客带来不必要的烦扰。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，将该装置放在行李中，当行李被不法分子盗窃时，其能够及时向旅行者发出警报；在正常情况下，防盗装置则不会向旅行者发出误报。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明提出的智能防盗装置包括壳体、电源、控制开关、加速度计、MEMS陀螺仪、微处理器、报警器、蓝牙天线。

壳体用于为电源、控制开关、加速度计、MEMS陀螺仪、微处理器、报警器和蓝牙天线的安装提供空间和位置。

电源用于为防盗装置的加速度计、MEMS陀螺仪、微处理器、报警器和蓝牙天线提供电力。

控制开关只用于开启智能防盗装置的防盗功能，通过蓝牙天线连接的智能手机来关闭防盗装置。

加速度计用于检测防盗装置的各个方向的线性加速度。

MEMS陀螺仪用于检测防盗装置的各个方向的旋转角速度。

微处理器用于接收加速度计检测数据，根据线性加速度数据大小，决定MEMS陀螺仪的安全值范围，同时，微处理器也接收MEMS陀螺仪检测的数据，并通过与安全值相比较，判断行李箱、包或者箱、包内的物品的相对位置是否发生较大变化，如果陀螺仪检测的旋转角速度超过安全值，此时相对位置发生较大变化视为行李被动或者被盗，通过蓝牙天线向智能手机发出报警信号，并向报警器发出指令，启动声音警报。

报警器用于在接收到微处理器的报警指令后发出警报声，报警的声音音量由小渐大变化。

蓝牙天线用于与外部智能手机建立信息通讯联系。

本发明与已有技术相比，其效果是积极和明显的。

本发明提出的智能防盗装置，利用MEMS陀螺仪来检测装置的各个方向的角速度来判断装置的相对运动状态，并通过加速度计判断交通工具运动状况来设定陀螺仪的安全值范围，大大减少交通工具运动状态的变化对防盗装置的影响，这样既能够在行李被盗时及时发出警报又能够显著的减少防盗装置的误报。关闭该防盗装置必须通过蓝牙相连接的使用者的智能手机，能够防止防盗装置被不法分子恶意破坏或者关闭而不能正常工作。该防盗装置报警器的音量由小渐大，在装置被其他旅客误动时，旅行者能够在音量渐增的过程中及时排除险情，解除防盗装置的警报，避免对周围旅客造成太大影响。该防盗装置为一独立的整体，不依赖于箱包布置，其应用范围十分广泛，布防方式灵活多变，可以放置于任意的箱、包中进行布防，也可以直接摆放在贵重物品之上即可布防。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能行李防盗系统，包括智能手机1、蓝牙天线2、MEMS陀螺仪3、控制开关4、电源5、加速度计6、壳体7、微处理器8、报警器9。

本发明提出的智能行李防盗系统的运行过程如下：旅行者可以将防盗装置开启控制开关4后，置于箱、包上层行李中，放置好箱、包后，通过手机1连接上智能防盗装置蓝牙2，并通过手机1客户端点击确认开始布防，此时报警装置开始处于工作状态。正常情况下，MEMS陀螺仪3检测到较小的角速度并发送给微处理器8，微处理器8通过对比设定的安全值判断行李是否处于安全状态，而安全值的范围由加速度计6来决定，安全值的大小与加速度计6的获取的加速度数据成正比。当角速度值超过设定的安全值时，微处理器向使用者的智能手机客户端发出报警信息，并通过报警器9发出声音警报。

该智能行李防盗装置的运行机理具体如下：当旅客将行李箱、包放置于汽车行李舱或者火车的行李架时，行李箱、包相对于运动的交通工具是静止的。由于汽车和火车在正常运行中（包括转向时），各个方向的旋转角速度非常小，则与之相对静止的行李箱、包自身的各个方向的旋转角速度同样非常小；当不法分子打开行李箱、包偷盗其中物品或者挪动盗窃箱包时，行李的空间位置短时间内发生变化，行李相对于交通工具不再静止，在各个方向出现一定的角速度。因而，通过检测行李的角速度值并对比相应的安全值即可判断其是否被人挪动或者盗窃，正常情况下和非常情况下角速度差值较大，二者区分明显，因此，利用这个机理设计的行李防盗装置，准确程度很高，很少出现漏报或者误报。

测量物体角速度常用的传感器即是陀螺仪，当陀螺仪随物体运动时，其能够测量物体绕各个轴转动的角速度。MEMS（MicroElectroMechanicalsystems）陀螺仪，即微机械陀螺仪，利用科里奥利力设计而成（科里奥利力：旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）。MEMS陀螺仪具有体积小、重量轻、成本低、可靠性好、工作寿命超过10万小时等优点。因此，该防盗装置采用MEMS检测行李的旋转减速度信号。

但由于行李是放置在交通工具之上，而交通工具在某些状况下自身的姿态并不十分稳定，如汽车行驶在坎坷路段或者紧急制动时，车厢产生一定的俯仰角速度或者侧倾角速度，而在其中放置的行李的同样存在一定角速度，由此可知，行李角速度的安全值范围在不同工况下并不一致。为了尽可能的杜绝漏报和误报现象，可根据车身的运动状况适当调整角速度安全值的范围。车厢自身的运动状况变化，可以通过加速度计测量。微处理器通过对比加速度计数据和预设值，来判断车身处于静止状态、小幅振动状态还是颠簸状态。车身处于静止状态时，角速度安全值范围较小；车身处于小幅振动状态时，角速度的安全值范围可适当放宽；车身处于颠簸状态时，角速度的安全值范围可以设置的更大，甚至防盗装置不再设防（注：正常情况下，只有汽车的车身会出现颠簸状态，而汽车在行驶过程中，汽车行李舱是封闭的，乘客的行李处于绝对安全状态，防盗装置停止工作并不会使行李处于危险中）。

正常情况下，默认防盗装置处于小幅振动环境下，角速度的安全值设为中等水平。如果微处理器通过加速度计信号判断处于静止状态，微处理器将自行决定缩减角速度的安全值范围，在小幅振动环境下，微处理器又自行将安全值恢复为中等水平，这个过程不需要使用者参与，由微处理器内嵌程序根据传感器信号自行判断和发布指令。

当微处理器判断装置处于颠簸状态时，将此状况发送到使用者手机客户端，由使用者本人决定是否扩宽安全值的范围或者命令防盗装置处于休眠状态；使用者确认扩宽安全值范围或者命令防盗装置处于休眠状态后，如果微处理器通过加速度计判断颠簸状态已经减弱，现阶段只有小幅振动时，则自行恢复防盗装置的角速度安全值为默认的中等水平。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，包括壳体、电源、控制开关、加速度计、MEMS陀螺仪、微处理器、报警器、蓝牙天线，其特征在于：除控制开关外，所有零件均封装于壳体内部。

2.如权利要求1所述的一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，其特征在于：通过MEMS陀螺仪检测各个方向的角速度并同安全值对比，作为判断物品是否被盗的依据。

3.如权利要求2所述的一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，其特征在于：陀螺仪角速度安全值的范围由加速度计检测的加速度来决定，加速度较大时，安全值的范围较大，加速度较小时，安全值的范围则较小。

4.如权利要求1所述的一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，其特征在于：控制开关只用于开启防盗装置，必须通过相连接的手机才能关闭防盗装置。

5.如权利要求1所述的一种基于加速度计和MEMS陀螺仪的智能防盗装置，其特征在于：正常情况下，默认防盗装置处于小幅振动环境下，角速度的安全值设为中等水平；

如果微处理器通过加速度计信号判断处于静止状态，微处理器将自行决定缩减角速度的安全值范围，在小幅振动环境下，微处理器又自行将安全值恢复为中等水平，这个过程不需要使用者参与，由微处理器内嵌程序根据传感器信号自行判断和发布指令；

当微处理器判断装置处于颠簸状态时，将此状况发送到使用者手机客户端，由使用者本人决定是否扩宽安全值的范围或者命令防盗装置处于休眠状态；

使用者确认扩宽安全值范围或者命令防盗装置处于休眠状态后，如果微处理器通过加速度计判断颠簸状态已经减弱，现阶段只有小幅振动时，则自行恢复防盗装置的角速度安全值为默认的中等水平。