CN106408824A - 基于mems陀螺仪的智能防盗报警侦测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于MEMS陀螺仪的智能防盗报警侦测方法及装置，通过三轴MEMS陀螺仪检测被布防物件各个方向的旋转角速度，角速度对时间积分计算出旋转角度变化量，当短时间内旋转角度变化量大于预设的安全角度值时，判定发生警情。依据此方法的基于MEMS陀螺仪的智能防盗报警装置，包括主机与分机。该装置主机的MEMS陀螺仪检测各方向的角速度数据，微处器对数据进行处理，当依据前述判定方法判定发生警情时，则微处理器发出报警指令，触发声音报警，亦发无线信号给分机，触发分机声音报警,实现主机与分机双向报警。分机可以通过无线信号收发模块发送指令给主机，控制主机的布防、撤防等功能。
Description
技术领域
本发明属于应用电子领域，具体为一种基于MEMS陀螺仪的智能防盗报警侦测方法及装置。
背景技术
外出旅行时，人们通常会携带许多行李及贵重物品，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。现在市场上的防盗产品有许多品种，但用于旅行中物品的防盗则没有可靠的产品，这是由于旅行时候物品处于运动与静止的交替状态,车辆行进时物品也随之运动，并伴有颠簸与震动，因此难于判断预警。市场常见的几种报警器如：震动报警器、防丢器、光电报警器、GPS定位等均不能对旅行物品进行有效、准确、及时的报警，效果不好。
震动报警器，利用报警器上震动检测元件检测震动报警，当盗贼盗取被布防的静止物件时，检测元件会检测到震动而报警，但当被布防物件处于运动的状态时候，由于物件始终存在震动，则一直会不断的误报警，无法使用。
光电报警器，当盗贼打开旅行者箱、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，光敏元件报警器就可能失效。
利用防丢器防盗，目前市场上的防丢器主要是利用蓝牙与手机终端连接，当蓝牙连接中断时发出报警，但蓝牙连接稳定性受距离及周围环境空间影响较大，经常会产生误报警。例如在火车上去个厕所，由于厕所隔板的影响就可能会导致连接中断而误报警。另一方面如果盗贼盗取箱包后跑出十几米后才报警，则物品可能被转移，同时滞后的报警对于追回物品会造成很多困难与麻烦。据许多使用者反应，当手机App处于后台或者锁屏状态时，经常会出现不报警的情况。
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MEMS陀螺仪的智能防盗报警侦测方法及装置。该侦测方法是用三轴MEMS陀螺仪检测物件各方向旋转的角速度，进而计算出短时间内物件转动的角度变化量，当角度变化量大于预设的安全角度值时，判定发生警情。该装置的报警原理采用上述侦测方法，由主机与分机两部分组成，该主机放在行李中，当行李被盗窃时，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，本发明提出一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法，包括步骤：
1. 通过三轴MEMS陀螺仪检测被布防物件各个方向的旋转角速度；
2.微处理器接收各方向的角速度数据并计算预设间隔时间内的对应旋转角度变化量，并与预设的安全角度值进行比较判别；
3.当预设间隔时间内某方向对应的旋转角度变化量大于预设的安全角度值时，判定发生警情，则微处理器向声音报警模块发出报警指令，触发声音报警。 即检测到被布防物件预设间隔时间内任意方向对应的旋转角转动角度大于预设的安全角度值时，微处理器发出报警指令；
4. 预设的安全角度值，通常在0～90度之间确定，作为判定基准；
5. 预设间隔时间通常在0～5秒之间确定。
本发明同时提出一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法的装置，包括：主机（报警检测器）与分机（遥控器）。
主机，其特征在于：该机具有睡眠、间断发射、间断接收状态，包括：
无线信号收发模块（203），用于与该分机进行高速数据收发；
三轴MEMS陀螺仪模块（201），用于检测被布防物品的各个方向的旋转角速度，并将相关数据信号发送给微处理器（204）；
微处理器（204），用于接收MEMS陀螺仪检测的各轴的角速度数据及计算预设间隔时间内的对应旋转角度变化量, 与预设的安全角度值进行比较判别,当预设间隔时间内某对应的角度变化量大于预设的安全角度值时，则微处理器向声音报警模块发出报警指令，触发声音报警；同时也向无线信号收发模块（203）发出报警指令，发出报警信号给分机，启动分机声音报警。任意轴预设间隔时间内对应角度变化量大于预设的安全角度值时，微处理器均发出报警指令；
声音报警模块（202），用于接收微处理器（204）的报警指令后发出警报声或在电压过低时候发出报警声音提示；
电源（206），用于为主机的三轴MEMS陀螺仪（201）、微处理器（204）、无线信号收发模块（203）、声音报警模块（202）提供电力；
电源开关（205），主机较长时间不使用时候，断开电源。
分机,其特征在于：该分机具间断发射、间断接收状态，包括：
无线信号收发模块（301），用于与主机进行高速数据收发；
指令控制模块（303），用于手动发送控制指令给微处理器（304）；
微处理器（304），用于控制无线信号收发模块（301）间断发射状态与间断接收状态的转换和根据所述指令控制模块（303）发出的控制指令，打开或关闭主机的布防或撤防功能、声音报警功能及执行遥控报警功能；
声音报警模块（302），用于接收微处理器（304）的报警指令后发出警报声或在电压过低时候发出报警声音提示；
电源(306)，用于为分机的微处理器（304）、无线信号收发模块（301）、声音报警模块（302）指令控制模块（303）提供电力；
电源开关(305)，分机较长时间不使用时候，断开电源。
本发明与已有技术相比，其效果是积极和明显的。
本发明提出的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法的装置，利用三轴MEMS陀螺仪来检测装置的各个方向的角速度，并通过计算预设间隔时间内的对应旋转角度变化量, 与预设的安全角度值进行比较判别是否报警，彻底避免了交通工具运动状态的变化对防盗报警装置的影响。交通工具颠簸、转向、爬坡，下坡均不会触发误报警；被布防的置于行李架上的物件由于旅客放置行李触碰而引起的小幅度平移及摆动亦不会导致误报警；一旦物件被翻转或转动超过较大的角度（如：45度）,则可判断物件处于被盗的极高风险，会立刻触发报警，从而可以立刻采取措施避免物件被盗。从物件被非正常移动开始到报警时间不会超过3秒，非常及时，物件被盗的报警率非常高与准确，而误报率非常低，同时由于主机与分机采用无线通讯，避免了环境空间变化对通讯稳定性的影响，可以实现较远距离的双向报警与控制。因此是一种全新有效的智能防盗报警盗装置。可以大大提高旅行的质量，旅行疲劳时候尽可以放心休息，不必担心行李被盗。
附图说明
图1 为本发明提供的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法示意流程图。
图2 为本发明主机的方框图。
图3 为本发明分机的方框图。
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
施例及数据仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例提供的一种一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法示意流程图，该流程包括如下步骤：
101. 通过三轴MEMS陀螺仪检测被布防物件各个方向的旋转角速度；
102. 微处理器接收各方向的角速度数据并计算预设间隔时间内的对应旋转角度变化量，与预设的安全角度值进行比较判别；
103. 当预设间隔时间内某方向对应的旋转角度变化量大于预设的安全角度值时，判定发生警情，则微处理器向声音报警模块发出报警指令，触发声音报警；
上述预设的安全角度值，通常在0～90度之间确定，比如选45度作为判定基准；
上述预设间隔时间通常在0～5秒之间确定，比如选1.5秒；
上述的旋转角度变化量可以通过积分法获得：
积分法：设定t2是当前时刻，设定t1是当前时刻前某时刻，用t2-t1时间段的角速度对时间积分获得角度变化量。
通过上述预设的安全角度值、预设间隔时间的选定，我们就可以判断当被布防的物件1.5秒内任方向转动的角度超过45度时，物件即处于被盗的高风险状态，判定发生警情。
如图2、图3是一种基于基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法的防盗报警装置的方框图，包括主机和分机。
图2为主机的主要组成部分，201为三轴MEMS陀螺仪，202为声音报警，203为无线信号收发模块，204为微处理器，205为电源开关，206为电源。
微处理器204，采用一个8位的微处理器，主要完成收发控制、数据编译码、报警声音输出、电压检测及对转动信号的检测计算等功能。
无线信号收发模块203接收发射合一，工作频率为国际通用数传频段433MHz,FSK调制，采用DDS+PLL频率合成技术，发射功率+10dbm,工作电压2.7V,接收待机状态为8uA,数传速率可达20Kbit/s，用来接收分机发来的布防\撤防信号、遥控报警信号、静音信号及用来发射报警信号给分机，实现双向报警。
三轴MEMS陀螺仪201，用来测定被布防行李的旋转角速度，并将数据传送给微处理器204，微处理器204计算预设间隔时间1.5秒内对应旋转轴的旋转角度变化量，并与预设的安全角度值45度进行比较，当变化量大于预设安全角度值45度时候发出报警指令报警。
实现无线通信：微处理器204与无线信号收发模块203之间有多条信号线，CS是控制无线信号收发模块203的信道转换控制端。DIN是无线信号收发模块203的数据输入端。DOUT是无线信号收发模块203的数据输出端。PWR_UP是无线信号收发模块的工作控制端，PWR_UP加高/低电平，无线信号收发模块203进入工作状态/节电待机状态。TXEN是无线信号收发模块的接收和发射转换控制端，高/低电平分别控制模块工作在发射状态/接收状态。
开机初始化：通电后微处理器204复位，输出控制电平使无线信号收发模块203工作在接收状态，主机处于撤防状态。
布防/撤防功能：收到分机布防信号，进入防盗警戒状态，120秒内无旋转角度报警信号，进入睡眠，在睡眠状态下若有旋转角度报警信号，则发信号给声音报警模块（202），触发主机声音报警，同时发信号给分机，触发分机声音报警，同时分机转为间断发射状态，主机转为间断接收状态。当收到分机遥控撤防信号，防盗警戒状态解除，关闭声音报警。
静音功能：布防状态下收到分机静音遥控信号，发生报警时候主机不发出声音，仅仅发出信号给分机，触发分机声音报警。
电源缺电报警：当电源205电压低于3V时，声音报警202发出缺电报警声音提示，然后主机转入撤防状态，并间断发缺电报警信号给分机。
图3为分机的主要组成部分， 302为声音报警，301为无线信号收发模块，303为指令控制、304为微处理器，305为电源开关，306为电源。
微处理器304，采用一个8位的微处理器，主要完成收发控制、数据编译码、报警声音输出、指令控制、电压检测等功能。
无线信号收发模块301接收发射合一，工作频率为国际通用数传频段433MHz,FSK调制，采用DDS+PLL频率合成技术，发射功率+10dbm,工作电压2.7V,接收待机状态为8uA,数传速率可达20Kbit/s，用来接收主机发来的报警信号、及用来发射布防、撤防、静音、遥控报警信号给主机。
实现无线通信：微处理器304与无线信号收发模块301之间有多条信号线，CS是控制无线信号收发模块301的信道转换控制端。DIN是无线信号收发模块301的数据输入端。DOUT是无线信号收发模块301的数据输出端。PWR_UP是无线信号收发模块的工作控制端，PWR_UP加高/低电平，无线信号收发模块301进入工作状态/节电待机状态。TXEN是无线信号收发模块的接收和发射转换控制端，高/低电平分别控制模块工作在发射状态/接收状态。
开机初始化：通电后微处理器304自动复位，通过比较器检测电源306电压，若电压正常且无指令控制303操作时，微处理器304进入睡眠状态。
遥控报警：按指令控制303中的K1键，微处理器304输出控制电压使无线信号收发模块发射报警编码信息给主机，主机收到信号后，触发主机声音报警。
遥控布防：按指令控制303中的K2键，分机发射布防信息编码，然后进入接收状态，主机收到分机布防信号，进入防盗警戒状态，接到主机回复的确认信息，声音报警302输出对应的声音提示，。
遥控撤防：按指令控制303中的K3键，分机发射撤防信息编码，然后进入接收状态，主机收到分机撤防信号，解除布防状态，接到主机回复的确认信息，声音报警302输出对应的声音提示，然后进入睡眠状态。
遥控关闭主机声音报警功能：布防完成后，按指令控制303中的K4键, 分机发射静音信息编码，主机收到分机静音遥控信号，发生报警时候主机不发出声音，仅仅发出信号给分机，触发分机报警。
电源缺电报警：当电源306电压低于3V时，声音报警302发出缺电报警声音提示，并自动发出撤防信息编码，将主机布防撤销防止误报警。
以上装置非常适合旅行时行李的防盗报警，使用时将主机置于行李中，行李安置好后，用分机遥控布防，主机收到信号后布防并回复信号给分机，分机发出声音提示布防成功。主机布防成功后开始检测行李的状态，当检测到行李1.5秒内有大于45度的任意方向的转动后，主机发出报警声音并发信号给分机，触发分机声音报警。布防后如果想解除，按分机撤防按钮即可，主机收到信号后解除布防，同时回复分机信号，分机收到确认信号发出声音提示，提示撤防成功。在晚间布防后为了避免影响其他旅客，布防后可以按分机静音按钮，发生报警时主机不发出声音，仅分机发出报警声音。如遇紧急情况，可按分机遥控报警按钮，立刻遥控主机发出声音报警。此装置布防后，不论在火车、汽车在行进中，或是停车时，当行李被盗窃时，均可以在2～3秒内发出有效报警，彻底避免交通工具运动状态的变化对防盗报警装置的影响，交通工具颠簸、转向、爬坡、下坡均不会触发误报警；被布防的置于行李架上的物件由于旅客放置行李触碰而引起的小幅度平移及摆动亦不会导致误报警；一旦物件被翻转或转动超过较大的角度（如45度）,则可判断物件处于被盗的极高风险，会立刻触发报警，从而可以立刻采取措施避免物件被盗。从物件被非正常移动开始到报警时间不会超过3秒 ,非常及时，可以有效的防止行李被盗。同时由于本装置采用的判别方法是基于行李0～2秒内被转动的角度超过45度报警，交通工具特别是汽车的颠簸、转向均不可能在0～2秒有内超过此角度的变化，因此交通工具的颠簸、转向、爬坡、下坡均不会引起误报警;另外行李在行李架上，由于其他乘客放置行李触碰，会导致小幅的转动与位移，但由此引起的转动角度，不会超过45度，亦不会引起误报警。因此本装置的报警及时性与准确性非常高，非常适合旅行时使用，长途旅行乘坐火车疲劳时，可以放心的睡觉，不用担心停靠站时行李被盗或被其他乘客误拿，使旅行变得轻松。
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、缩减功能、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法，其特征在于：通过侦测被布防物件短时间内的旋转角度变化量是否大于预设的安全角度值，判定是否发生警情。
2.如权利要求1所述的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法，其特征在于：通过三轴MEMS陀螺仪，检测被布防物件各个方向的旋转角速度。
3.如权利要求2所述的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法，其特征在于通过微处理器接收各方向的角速度数据，并计算预设间隔时间内的对应旋转角度变化量，与预设的安全角度值进行比较判别，当预设间隔时间内某方向对应的旋转角度变化量大于预设值时，判定发生警情。
4.如权利要求3所述的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法，其特征在于：预设安全角度值、预设间隔时间预先设定好，作为判定基准。
5.一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法的装置，包括主机（报警检测器）与分机（遥控器），其特征在于：
该主机具有睡眠、间断发射、间断接收状态，包括：无线信号收发模块（203）、三轴MEMS陀螺仪模块 (201)、微处理器(204)、声音报警模块(202)、电源(206)、电源开关(205)、壳体；
无线信号收发模块（203），用于与该分机进行高速数据收发；
三轴MEMS陀螺仪模块(201)，用于检测被布防物品的各个方向的旋转角速度，并将相关数据信号发送给微处理器（204）；
微处理器（204）,用于接收MEMS陀螺仪(201)检测的各轴的角速度数据及计算预设间隔时间内的对应旋转轴的旋转角度变化量, 与预设的安全角度值进行比较判别,当预设间隔时间内某轴对应的旋转角度变化量大于预设的安全角度值时，则微处理器（204）向声音报警模块(202)发出报警指令，触发声音报警,同时也向无线信号收发模块（203）发出报警指令，发出报警信号给分机，启动分机声音报警；
声音报警模块(202)，用于接收微处理器（204）的报警指令后发出警报声或在电压过低时候发出报警声音提示；
电源(206)，用于为主机的三轴MEMS陀螺仪(201)、微处理器（204）、无线信号收发模块（203）、声音报警模块(202)提供电力；
电源开关(205)，主机较长时间不使用时候，手动断开电源，
该分机具有间断发射与间断接收状态，包括：
无线信号收发模块（301），用于与主机进行高速数据收发；
指令控制模块（303），用于手动发送控制指令给微处理器（304）；
微处理器（304），用于控制无线信号收发模块（301）间断发射状态与间断接收状态的转换和根据所述指令控制模块（303）发出的控制指令，打开或关闭主机的布防或撤防功能、声音报警功能及执行遥控报警功能；
声音报警模块（302），用于接收微处理器（304）的报警指令后发出警报声或在电压过低时候发出报警声音提示；
电源(306)，用于为分机的微处理器（304）、无线信号收发模块（301）、声音报警模块（302）指令控制模块（303）提供电力；
电源开关（305），分机较长时间不使用时候，断开电源。
6.如权利要求5所述的一种基于MEMS陀螺仪智能防盗报警侦测方法的装置，其功能可以进行缩减，其特征在于，取消主机的无线信号发射功能，取消分机的无线信号接收功能，报警时仅主机报警。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170215 |