CN107380118A - 一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，包含数据检测及控制终端以及与其连接的移动终端；所述数据检测及控制终端包含处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块、供电模块；利用多传感器在性能上的差异性与互补性，综合来自各个传感器的多种数据信息，采用融合方法进行数据分析，可以主动而准确地判断汽车的状态；系统采用传感器阵列进行数据采集有效的提高了检测效率及准确性，还可以利用无线网络同车主进行通信，及时报告汽车状况，提高了报警系统的可靠性；本发明提供一种三级放大结构的放大器电路，设计三重放大结构，显著提高放大器的转换速率，设计巧妙，值得推广。

Description

一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统

技术领域

本发明属于智能车辆监控领域，尤其涉及一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统。

背景技术

随着生活水平的提高，拥有私家车已成为家庭进入时尚、现代生活的标志之一。但是随着汽车数量的增多，盗窃分子也开始把目光投向作为高档消费品的汽车。虽然当前大多数汽车都装有原厂的防盗器件，市场上还有多种品牌的汽车附加防盗器，可是这些防盗装置不是只侧重于被动地处理遇警情况，就是对于报警器判断被盗过程的可靠性未有足够的重视，致使错报、漏报现象时有发生，给车主造成了很多不必要的麻烦。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，包含数据检测及控制终端以及与其连接的移动终端；所述数据检测及控制终端包含处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块、供电模块；所述监测模块通过信号处理模块连接处理器模块，所述报警模块、通讯模块、执行模块分别与处理器模块连接，所述供电模块分别与处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块连接，用于提供其所需电能；所述监测模块包含微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列，以及分别与微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列一一对应连接的多路复用开关；

所述信号处理模块包含依次连接的模数转换电路、运算放大器电路；

所述运算放大器电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

作为本发明一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统的进一步优选方案，所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601。

作为本发明一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统的进一步优选方案，该系统还包含时钟模块和数据存储器模块，所述时钟模块和数据存储器模块分别与处理器模块连接。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统在综合分析汽车被盗的多种方式的基础上，利用多传感器在性能上的差异性与互补性，综合来自各个传感器的多种数据信息，采用融合方法进行数据分析，可以主动而准确地判断汽车的状态；

系统采用传感器阵列进行数据采集有效的提高了检测效率及准确性，还可以利用无线网络同车主进行通信，及时报告汽车状况，提高了报警系统的可靠性；

本发明提供一种三级放大结构的放大器电路，设计三重放大结构，显著提高放大器的转换速率，设计巧妙，值得推广。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

图2是本发明的运算放大电路电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示， 一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，包含数据检测及控制终端以及与其连接的移动终端；所述数据检测及控制终端包含处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块、供电模块；所述监测模块通过信号处理模块连接处理器模块，所述报警模块、通讯模块、执行模块分别与处理器模块连接，所述供电模块分别与处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块连接，用于提供其所需电能；所述监测模块包含微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列，以及分别与微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列一一对应连接的多路复用开关；

所述信号处理模块包含依次连接的模数转换电路、运算放大器电路；

如图2所示，所述运算放大器电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

其中监测模块由多组传感器及信号处理电路构成，用于车况信息的采集，并将采集的数据信号加以处理后传输至处理器模块。

处理器模块接收来自各个传感器的信息进行数据融合，处理的结果是将警报分级。处理器模块根据不同等级的警报触发不同的报警信号和操作，并通过通讯模块将事态判定结果传输给车主；当判定态势严重时，可以控制执行模块直接阻断汽车的点火电路，使汽车不能发动。

报警模块接收处理器模块的指令，利用声音、闪光进行报警。

执行模块以通过通讯模块接收的车主指令为最高优先权，车主可以方便地进行"汽车锁死"、"警报解除"等操作。

利用通讯模块能够实现数据通讯功能。系统将分级的报警信息以短信息形式通过GSM/CDMA网络传递给车主，以提醒车主留意汽车的安全；同时车主可以利用手机短信对汽车进行远程控制。

检测模块传感器的选择

为实现合理选择传感器件的目的，现对汽车失窃方式加以分析。总的来说窃贼最常用的盗窃手段有以下几种方法：

①整车搬运法：使用拖车直接将车辆拖走，或将整车装入其它运载工具运走。此种窃盗方式所需时间相当短，窃贼能迅速离开现场。

②破坏车体法：窃贼在无人看守的停车地点，直接以工具破坏汽车门锁或玻璃强行进入车中，以接电方式将车辆驶走。

③复制钥匙或开锁高手：将钥匙复制或用开锁工具打开车门，直接将车开走。

④窃取车载物件：窃贼拆卸车体外部零件，或砸碎车窗盗窃车内物品。

窃贼的这些行为会引起车体振动、倾斜等现象，同时还伴有中心波长为9~10μm的红外辐射等人体生物信息。根据窃贼盗窃汽车所引发的异常现象，选择恰当的监测器件进行数据采集，并采用适当的数据处理算法，就可以实现准确预警的目的。

为了能够提取足够的信息，实现对监测目标的准确判断，选择传感器应遵循一些基本原则：合理选择传感器并加以优化组合，以实现系统高精度、低成本的需求；选用不同种类、不同功能的传感器，发挥各个传感器的优势，信息共享，降低虚报、漏报的可能性；选用多个同种类的传感器，合理布局，去除监测死角，提高系统的可靠性。基于以上的分析，选用以下传感器构成防盗系统的监测模块：

①微波多普勒传感器。利用多普勒效应制成的传感器可以用来探测人体或物体的移动，该传感器在人或物体靠近时接收器接收的频率发生变化，当频率变化至设定值时，可以判断为有人或物体进入防盗系统的预警范围；

②振动传感器。利用加速度检测器件制成的振动传感器，能够对车体特殊频段的振动进行监测，在车体被外力破坏的情况可以产生警报；

③倾角传感器。倾角传感器监测车体相对于初始位置是否出现倾角变化，如果这种角度的变化是以特定频率出现或达到设定的阈值，就可以判断为汽车整体被搬运。

④热释电红外传感器。热释电红外传感器只对中心波长为9~10μm的红外线辐射敏感，能够检测到人体辐射的红外信息，可以用作人体入侵车内的监测器件；

⑤霍尔开关器件。通过霍尔开关器件可以对汽车的车门、发动机舱盖及后备箱盖的非法开启进行监测。

以上几种传感器监测波频率的改变、车体振动、车体位态改变和人体生物信息等不同方面，再通过合理的布局去除监测死角，就能够获取汽车防盗所需的足够信息，最大程度地消除信息的不确定性，提高报警的可靠性

遇警信息的融合处理

多传感器信息融合是指协同使用多种传感器，并将各种传感信息有效地结合起来，形成高性能的感知系统来获取对环境的一致性描述的过程。同单一传感器相比，多传感器信息融合在降低信息的不确定性、提高系统获取信息的精确度、降低系统的成本、提高系统的反应速度等方面具有显著的优势，因此可以采用信息融合技术对监测模块采集的数据进行融合处理。

信息融合模型可以从功能、结构和数学模型等几方面来研究表示。功能模型从融合的过程出发，描述信息融合包括哪些主要功能、数据库，以及进行信息融合时系统各组成部分之间的相互作用过程；结构模型从信息融合的组成出发，说明信息融合系统的软、硬件组成，相关数据流，系统与外部环境的人机界面；数学模型则是信息融合算法和综合逻辑。

多传感器信息融合的功能模型可以分为检测级融合、位置级融合、属性级融合三个层次。而本防盗系统将报警级别划分为"整车搬运"、"车体破坏"、"非法开启"和"入车盗窃"四类，并利用不同的信息融合模型加以判断。其中"整车搬运"、"车体破坏"和"非法开启"是检测级的信息融合，是一个分布式检测系统，各组传感器监测目标相互独立、无冲突，可以将它们的信息利用结合法进行综合叠加； "入车盗窃"是属性级的融合，需对目标身份进行联合估计，可以利用指导法进行融合处理。

在检测级融合，系统的结构模型采用串行结构。即在微波多普勒传感器节点判断结果的基础上，分别与倾斜传感器、振动传感器及霍尔开关器件的检测信息融合，处理过程为：微波多普勒传感器的反应信号表明有人或物体接近。当人或物体的接近达到预警距离后，若倾斜传感器判断车体倾斜角度达到设定的阈值，表明有"整车搬运"情况；若振动传感器对车体特殊频段的振动也产生感应，则判断为"车体破坏"；如果安装于车门的霍尔开关器件做出反应，表明车门或前后舱盖被"非法开启"。

对于应用属性级融合的"入车盗窃"的判断过程采用树状结构。根据"车体破坏"或"非法开启"的节点判断结果，加上红外传感器的检测信息，就可以判断出是否有人进入车内。

Claims (3)

1.一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，其特征在于：包含数据检测及控制终端以及与其连接的移动终端；所述数据检测及控制终端包含处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块、供电模块；所述监测模块通过信号处理模块连接处理器模块，所述报警模块、通讯模块、执行模块分别与处理器模块连接，所述供电模块分别与处理器模块、监测模块、信号处理模块、报警模块、通讯模块、执行模块连接，用于提供其所需电能；所述监测模块包含微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列，以及分别与微波多普勒传感器阵列、振动传感器阵列、倾角传感器阵列、热释电红外传感器阵列、霍尔开关器件阵列一一对应连接的多路复用开关；所述信号处理模块包含依次连接的模数转换电路、运算放大器电路；

所述运算放大器电路包含第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；

所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端，第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；

所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极；

所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，其特征在于：所述多路复用开关的芯片型号为AMC4601。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感器信息融合技术的汽车防盗系统，其特征在于：该系统还包含时钟模块和数据存储器模块，所述时钟模块和数据存储器模块分别与处理器模块连接。