CN109637065B - 电子设备防盗方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种电子设备防盗方法,包括:执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;确定所述位置关系满足预设条件,执行防盗报警。通过本公开提供的电子设备防盗,可提高用户试用电子设备时的操作便捷性。
Description
技术领域
本公开涉及防盗技术领域,尤其涉及电子设备防盗方法及系统。
背景技术
目前,在电子设备(例如手机、平板电脑等)的销售门店中,需要将电子设备提供给用户试用,由于电子设备价值较高,这些门店中的客流大,因此,各类销售店中都会使用电子设备防盗展示架。
现有的电子设备防盗展示架,通常将电子设备与防盗展示架通过不可拆卸的绳索连接,使得用户在试用电子产品时非常不便。
因此,在用户试用电子设备时,如何提高试用操作时便捷性,成为需要本领域技术人员解决的技术问题。
发明内容
本公开实施例提供一种电子设备防盗方法,包括:执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;确定所述位置关系满足预设条件,执行防盗报警。
可选的,所述方法,其中:确定所述锚点设备与所述信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与UWB所述信标模块的相对距离;确定所述位置关系满足预设条件为:所述相对距离大于预设距离。
可选的,所述方法,其中:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置;确定所述位置关系满足预设条件为:所述相对位置超过预设范围。
可选的,所述方法,其中:通过飞行时间法确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离。
可选的,所述方法,其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置为:所述UWB锚点设备中包括阵列天线,通过所述阵列天线获得到达相位差,从而确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对方向;通过飞行时间法确定所述锚点设备与所述信标模块的相对距离;根据所述相对方向和所述相对距离确定所述锚点设备与所述信标模块的相对位置。
可选的,所述方法,还包括:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常,执行防盗报警。
可选的,所述方法,其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信断开;或,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信信号强度低于预设值。
本公开实施还例提供一种电子设备防盗系统,包括:UWB锚点设备、UWB信标模块、位置确定模块、报警模块;所述UWB锚点设备,用于与所述UWB信标模块进行通信;所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;所述位置确定模块,用于确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;所述报警模块,用于确定所述位置关系满足预设条件,生成防盗报警指令。
可选的,所述系统,其中,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上包括:所述UWB信标模块,设置于所述电子设备中的PCB上,并与所述PCB上的控制模块、电源模块连接;或,所述UWB信标模块,设置在所述电子设备的外部,配置为通过报警电路与所述电子设备连接,以及当所述报警电路断开时执行断开报警。
可选的,所述系统,其中:所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述UWB锚点设备中;或,所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述电子设备中的PCB上。
本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能达到以下有益效果,避免电子设备与防盗展示架通过不可拆卸的绳索连接使得用户在试用电子产品非常不便。提高用户试用电子设备时的操作便捷性。
本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本公开而了解。本公开的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本公开的实施例一起用于解释本公开,并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1为现有技术中电子设备与防盗展示的连接关系示意图。
图2为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法的示意性流程图。
图3为本公开实施例提供的又一种电子设备防盗方法的示意性流程图。
图4为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中UWB信标模块与UWB锚点设备的通信流程示意图。
图5为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中UWB信标模块与UWB锚点设备的另一通信流程示意图。
图6为为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中UWB信标模块与UWB锚点设备的另一通信流程示意图。
图7为本公开实施例提供的又一种电子设备防盗方法的示意性流程图。
图8为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中阵列天线的结构示意图。
图9为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中阵列天线的另一结构示意图。
图10为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中阵列天线的另一结构示意图。
图11为本公开实施例提供的一种电子设备防盗方法中h和H的关系的示意图。
图12为本公开实施例提供的一种电子设备防盗系统的示意图。
具体实施方式
为了本公开的目的、技术方案、优点更加清楚,下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开的技术方案进行清楚、完成地描述。显然,所描述的实施例,仅是本公开的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本说明书中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
现有技术的电子设备防盗展示架,通常将电子设备与防盗展示架通过不可拆卸的绳索结构连接,可以参考图1,用户在试用电子产品时受到绳索结构(图1中黑色粗线部分)的约束,手持电子设备时无法较便捷的移动或走动,这样虽然解决了电子设备的防盗问题,但不利于用户的试用体验。
为解决现有技术中用户试用电子设备时操作便捷性不高的问题,根据本公开的一实施例,提供一种电子设备防盗方法,如图2所示,该方法包括:
S201、执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;
其中,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上,所述电子设备例如为手机、平板电脑等等。UWB信标模块可以是设置于所述电子设备的内部与所述电子设备构成一个完整的电子设备;或者,所述UWB信标模块,设置于所述电子设备外,通过粘胶固定在该电子设备上;又或者,所述UWB信标模块设置在所述电子设备的外部,配置为通过报警电路与所述电子设备连接,以及当所述报警电路断开时执行断开报警;这样,UWB信标模块的位置信息可以认为是电子设备的位置信息,UWB信标模块与UWB锚点设备之间的位置关系即为电子设备与UWB锚点设备之间的位置关系。
其中,执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,包括执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的UWB通信,也还可包括执行UWB锚点设备与UWB信标模板之间的非UWB通信。
例如,执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的UWB通信,先执行UWB锚点设备与UWB信标模块的连接通信,建立两者的UWB连接,以使得两者在建立连接之后发送和接收UWB测距信号、UWB测角信号等UWB测量信号进行UWB测量通信,从而使得根据这些UWB测量信号确定UWB锚点设备与UWB信标模块之间的位置关系。
例如,执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的非UWB通信先执行UWB锚点设备与UWB信标模块的连接通信,建立两者的蓝牙连接(或4G、5G等无线通信连接),以使得两者在建立连接之后发送和接收UWB测距信号、UWB测角信号等UWB测量信号进行UWB测量通信,从而使得根据这些UWB测量信号确定UWB锚点设备与UWB信标模块之间的位置关系。在这些实施例中,要求UWB锚点设备与UWB信标模块中还设置有蓝牙模块(或4G、5G等无线通信模块)。
其中,UWB锚点设备与UWB信标模块之间的连接通信可以是UWB连接,也可以是非UWB连接,但UWB锚点设备与UWB信标模块之间的测量通信为UWB测量。在非UWB的连接通信的模式下,可以节省UWB测量通信的信道资源;在UWB连接通信的模式下,UWB锚点设备与UWB信标模块之间可复用UWB信号,即一个UWB信号即做连接用途也做测量用途,从而提高效率。
其中,UWB锚点设备与UWB信标模块之间的连接通信中可以交换设备或模块的设备标识,可以发送准备测量的准备指令等等。
S202、确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;
例如,将所述UWB锚点设备设置于销售门店内,根据UWB锚点设备与UWB信标模块之间的UWB通信确定UWB锚点设备与UWB信标模块之间的位置关系,从而确定电子设备与所述UWB锚点设备的位置关系。
S203、确定所述位置关系满足预设条件,执行防盗报警。
其中,所述位置关系是所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系,由于UWB信标模板设置上电子设备上,所以UWB信标模板的位置可视为该电子设备的位置,所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系也即电子设备与所述UWB锚点设备的位置关系。
其中,防盗报警的执行设备可以是UWB锚点设备、可以是UWB信标模块或该电子设备,当然还可以是其他设备。其中,执行防盗报警的方式有多种,声音、语音、文字的等等形式。
其中,确定所述位置关系满足预设条件,执行防盗报警可包括:首次确定所述位置关系满足预设条件时执行防盗报警,或连续多次确定所述位置关系时执行防盗报警。又例如首次确认所述位置关系满足预设条件时,执行的防盗报警内容为提示用户将电子设备放置于安全区域,间隔一段时间后(例如5秒)再次确认所述位置关系仍满足预设条件时(即该电子设备仍然不在安全区域内),则执行的防盗报警内容为执行提示店员注意的报警声。
这样,通过本公开实施例提供的电子设备防盗方法,避免了现有技术中电子设备与防盗展示架通过不可拆卸的绳索连接,使得用户在试用电子产品时非常不便的问题。提高了用户试用电子设备时的操作便捷性。
可选的,确定所述锚点设备与所述信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与UWB所述信标模块的相对距离;确定所述位置关系满足预设条件为:所述相对距离大于预设距离。
例如,电子设备的销售门店为10米乘以10米的正方形区域,UWB锚点设备放置于销售门店中央处的展台处,所述预设距离为5米,当确定所述UWB锚点设备与UWB所述信标模块的相对距离大于5米时,执行防盗报警。
进一步可选的,通过飞行时间法确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离。参考图3,包括:
S301、执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;
S302、通过飞行时间法确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离;
其中,飞行时间法是指根据UWB锚点设备与UWB信标模块之间的UWB信号收发时间差确定距离的方法。可包括单程测距和双向测距。
S303、确定所述相对距离大于预设距离,执行防盗报警。
步骤S303中,例如,在一些实施例中,UWB信标模块将UWB测距数据提供给电子设备中的处理器,由电子设备执行测距计算和距离判断,并由电子设备执行防盗报警。而在另外一些实施例中,由UWB锚点设备或其他设备在获取距离判断结果后,测距执行防盗报警。
在上述步骤S302中,参考图4和图5,下面举例说明双向测距。
参考图4,在一些实施例中,UWB锚点设备在ta时刻向UWB信标模块发送第一连接信号,UWB信标模块在tb时刻收到该第一连接信号,并做测距准备。UWB信标模块在t1时刻发送第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t2时刻接收该第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t3时刻向UWB信标模块发送第二UWB测距信号,UWB信标模块在t4时刻接收到该第二UWB测距信号,UWB信标模块在t5时刻向UWB锚点设备发送携带t1时刻信息和t4时刻信息的UWB信号,UWB锚点设备在t6时刻接收到该t1时刻信息和t4时刻信息,UWB锚点设备本地已知t2时刻信息和t3时刻信息,因此,所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离为(t2-t1+t3-t4)*C/2,其中C为光速,UWB信号在空气中的飞行速度可近似为光速进行计算。在这些实施例中,不必须预设发送时刻t1和t3,UWB信标模块在向UWB锚点设备发送第一UWB测距信号时UWB锚点设备记录该发送时刻t1,UWB锚点设备在向UWB信标模块发送第二UWB测距信号时UWB锚点设备记录该发送时刻t3。在测距计算中,使用实际记录的发送时刻t1和t3并使用预设的发送时刻得到的结果准确度更高。
继续参考图4,在另外一些实施例中,UWB信标模块在t1时刻发送第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t2时刻接收该第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t3时刻向UWB信标模块发送第二UWB测距信号,第二UWB测距信号携带t2时刻信息和t3时刻信息,UWB信标模块在t4时刻接收到该第二UWB测距信号以及t2时刻信息和t3时刻信息;因此,所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离为(t2-t1+t3-t4)*C/2,其中C为光速,在这些实施例中,需预设发送时刻t3以使得UWB锚点设备在t3时刻向UWB信标模块发送第二UWB测距信号,并在第二UWB测距信号中携带预设的t3时刻信息。使用预设的发送时刻进行测距计算,可减少UWB信标模块和UWB锚点设备之间的通信次数,提高测距信道容量。
在另外一些实施例中,建立连接通信的连接信号也为UWB信号,复用UWB锚点设备和UWB信标模块连接信号作为测距信号。继续参考图4,UWB锚点设备在ta时刻向UWB信标模块发送第一连接信号,UWB信标模块在tb时刻收到该第一连接信号,UWB信标模块在t1时刻发送第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t2时刻接收该第一UWB测距信号,则所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离为(t2-t1+tb-ta)*C/2,其中C为光速。
在另外一些实施例中,参考图5,对比图4,UWB信标模块和UWB锚点设备可以互换,换言之,UWB信标模块与UWB锚点设备的连接通信和测距通信的信号发送和接收顺序不作限定。图5中,UWB信标模块在ta时刻向UWB锚点设备发送连接信号,其中,该连接信号可携带UWB信标模块的标识,以使得UWB锚点设备对该UWB信标模块执行测距通信。
在上述步骤S302中,参考图6,下面举例说明单程测距。
参考图6,UWB信标模块在ta时刻向UWB锚点设备发送同步信号,其中,该同步信号可携带UWB信标模块的标识。UWB锚点设备在tb时刻接收到该同步信号,将UWB锚点设备的本地时钟与UWB信标模块的本地时钟同步,UWB锚点设备在预设的t1时刻向UWB信标模块发送测距信号,其中测距信号携带预设的t1时刻信息,UWB信标模块在t2时刻接收到该测距信号,则所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离为(t2-t1)*C,其中C为光速。与双向测距不同的是,单程测距需要在测距之前执行时钟同步,例如可以周期性在UWB锚点设备和UWB信标模板之间执行时钟同步。
可以毫无疑义的知道,UWB信标模块与UWB锚点设备的连接通信和测距通信的信号发送和接收步骤包括多种组合,在此不再赘述。
通过UWB信标模块和UWB锚点设备的相对距离,执行防盗报警的方案,能便捷方便的应用在电子设备防盗的场景中。一个UWB锚点设备可以对多个UWB信标模块进行测距,从而实现对多个电子设备的防盗。
可选的,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置;确定所述位置关系满足预设条件为:所述相对位置超过预设范围。参考图7,包括:
S701、执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;
S702、确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置;
其中,所述相对位置的确定可通过一个UWB锚点设备实现,也可通过至少三个UWB锚点设备实现。在通过至少三个UWB锚点设备实现的实施例中,分别确定UWB信标模块与每个锚点设备的相对距离,或者确定UWB信标模块与每两个UWB锚点设备的距离差,根据至少三个距离/三个距离差可确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置。
S703、确定所述相对位置超过预设范围,执行防盗报警。
其中,所述相对位置可以二维或三维坐标的形式输出,并与预设范围进行比较,例如电子设备的销售门店为10米乘以10米的正方形区域,预设范围为(x,y),其中预设x的取值范围为[0m,10m],预设y的取值范围为[0m,10m],例如当确定的位置坐标为(-1m,8m),则确定所述相对位置超过预设范围,执行防盗报警。
在上述步骤S702中,所述相对位置的确定可通过一个UWB锚点设备实现,进一步可选的,所述UWB锚点设备中包括阵列天线,通过所述阵列天线获得到达相位差,从而确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对方向;通过飞行时间法确定所述锚点设备与所述信标模块的相对距离;根据所述相对方向和所述相对距离确定所述锚点设备与所述信标模块的相对位置。
其中,所述UWB锚点设备中包括阵列天线,通过所述阵列天线获得到达相位差,从而确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对方向。参考图8,所述阵列天线包括第一天线单元1011、第二天线单元1012、第三天线单元1013,UWB信标模块向UWB锚点设备发送的UWB信号为平面波,P1和P2平行,UWB信标模块发送的UWB信号相对于阵列天线中三个天线单元可产生两个入射角(图8中θ1和θ2),根据确定θ1的值,根据确定θ1的值,其中α1、α2、α3分别为第一天线单元1011、第二天线单元1012和第三天线单元1013接收UWB信标模块发送的UWB信号的接收相位,d1为第一天线单元1011和第二天线单元1012的间距,d2为第一天线单元1011和第三天线单元1013的间距,C为光速,ω为UWB信号的中心频率,π为圆周率。
具体的,图8中,以第一天线单元1011处为向量的起点,与第一天线单元1011和第二天线单元1012的垂线的夹角为θ1的所有向量构成一个锥面,即在图8中第一天线单元1011和第二天线单元1012的垂线的右侧构成一个锥面,同理,与第一天线单元1011和第三天线单元1013的垂线的夹角为θ2的所有向量构成另一个锥面,这两个锥面在空间中相交部分即为指向UWB信标模块所在方向的向量。因此,当阵列天线中的天线单元的数量为多个时,其中任两个天线单元可产生一个入射角,根据排列组合原理可知产生入射角的数量。因此,同一UWB信标模块发送的同一个UWB信号到达阵列天线时会产生多个入射角,分别确定每个入射角的值,根据多个入射角的值确定所述相对方向,这种根据相位差确定入射角角度从而确定相对方向的方法又称为到达相位差法(Phase difference of arrival,PDOA)。
其中,所述入射角为所述信号相对于所述阵列天线中两个天线单元连线的垂线的夹角。
进一步可选的,根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重和/或各所述入射角对应的第二权重确定所述相对方向;其中,所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关;其中,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第一区间,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第二区间,所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值,其中,所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍。
其中,所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关,具体的发明人发现在通过到达相位差法进行相对方向的测量时,存在因部分相对方向数据误差过大导致根据相对方向和相对距离确定的相对位置误差过大的问题。为解决该问题,发明人根据将上式中的(α1-α2)记为相位差y,则有当d和ω不变时,为常数,求微分,则则因此,当θ1=0°时,因测量得到的相位差y的误差造成所确定的入射角θ1的误差最小,当θ1=90°时,因测量得到的相位差y的误差造成所确定的入射角θ1的误差最大,其他入射角同理。因此,根据各所述入射角的绝对值确定各所述入射角的第一权重,绝对值大的,第一权重的值低,绝对值小的,第一权重的值高,其中第一权重值最低可以为零,即直接剔除该入射角的数据。例如,当θ的绝对值位于[0°,30°]区间时,该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为1;当θ的绝对值位于(30°,90°]区间时,该入射角(或表征该入射角的相位差)的第一权重为零。
其中,所述入射角对应的第二权重与所述入射角相对的所述天线单元的间距有关。例如,参考图8,入射角θ1相对的第一天线单元1011和第二天线单元1012之间的间距为d1,入射角θ2相对的第一天线单元1011和第三天线单元1013之间的间距为d2,入射角θ1对应的的第二权重与间距d1有关,入射角θ2对应的第二权重与间距d2有关。所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第二区间,所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值。例如,间距d1属于第一间距区间入射角θ1对应的第二权重属于第一区间[0.8,1],间距d2不属于第一间距区间入射角θ2对应的第二权重属于第二区间[0,0.2]。其中λ为UWB通信半波长。例如,当天线单元接收和发送的信号是中心频率为4Ghz的UWB信号,则通信半波长为3.75厘米左右。可选的,所述第一间距区间为通信半波长的0.8倍至1倍,即间。由于根据相位差法测量目标的方向时,当天线单元之间的间距过大(例如超过1个半波长)时,相位会发生翻转从而产生误差并且需要更多的计算量来处理误差,当天线单元之间的间距过小时,接收目标信号的相位差较大时,难以确定入射角。这样,进一步提高所述相对方向的精度。
其中,根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述相对方向,例如,入射角θ1对应的第一权重的值为K11,对应的第二权重的值为K12,入射角θ2对应的第一权重的值为K21,对应的第二权重的值为K22,分别处理有:θ1对应的最终权重值为K11×K12,θ2对应的最终权重值为K21×K22。例如,存在k个入射角时,分别根据各入射角对应的第一权重和第二权重,分别计算k个入射角的最终权重值,并根据k个入射角的最终权重值确定目标的方向。
这样,根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向,进一步提高对目标测向时的测向精度。
进一步可选的,所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关,具体包括:当所述入射角的绝对值不属于第一角度区间时,所述入射角对应的第一权重为零;所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第二区间,具体包括:当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重为零;所述根据各所述入射角、各所述入射角对应的第一权重和各所述入射角对应的第二权重确定所述目标的方向,具体包括:从各所述入射角中筛选出所述入射角对应的第一权重或所述入射角对应的第二权重不为零的可信入射角;对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理,确定所述相对方向。这样,提高卡尔曼滤波的平滑性的同时进一步提高了测向精度。
进一步可选的,所述可信入射角包括:θ1、θ2、θ3...θm;其中,在k时刻,所述信入射角包括:θ1k、θ2k、θ3k...θmk;所述对各所述可信入射角的进行卡尔曼滤波处理,具体包括:对所述对各所述可信入射角进行扩展的卡尔曼滤波处理;其中,所述扩展的卡尔曼滤波处理中状态转移方程为其中,为k时刻指向所述UWB信标模块所在方向的单位向量的状态预测值,为k-1时刻指向所述UWB信标模块所在方向的单位向量的状态最优估计值;其中,所述扩展的卡尔曼滤波处理中量测方程为zk=h(xk)+vk,其中vk为量测噪声,rk为在所述k时刻指向所述UWB信标模块所在方向的单位向量,所述其中,所述l1、l2、l3...lm分别为所述可信入射角相对的两个所述天线单元连线方向的单位向量。
具体的,扩展的卡尔曼滤波处理中的方程和计算过程如下:
xk=f(xk-1,uk)+wk...(1);
zk=h(xk)+vk...(2);
Pk′←(I-GkHk)Pk...(7);
上述式(1)为状态方程,xk为k时刻的状态值,uk为k时刻控制量的值,wk为k时刻的过程噪声;式(2)为量测方程,zk为k时刻的测量值,vk为k时刻的量测噪声;式(3)为状态转移方程,根据k-1时刻的状态最优估计值计算k时刻的状态预测值式(4)中P为协方差,表示状态方程中各状态量的相关性,根据k-1时刻协方差P的最优估计值Pk-1′计算k时刻的协方差P的预测值Pk,Q为过程噪声协方差,Q与wk有关,F为f(x,u)的雅克比矩阵;式(5)中的G为卡尔曼增益,R为量测噪声协方差,R与vk有关,Hk为h(x)的雅克比矩阵,在k时刻的卡尔曼增益Gk根据k时刻的Pk确定,其中k时刻的协方差P的预测值Pk根据式(4)确定;式(6)和式(7)是在根据式(1)至式(5)确定k时刻的协方差P的预测值Pk和卡尔曼增益Gk后,对k时刻的状态预测值和k时刻的协方差P的预测值Pk进行修正,得到k时刻的状态最优估计值和k时刻的协方差P最优估计值Pk′,k时刻的最优估计值用于k+1时刻的状态预测值和协方差P的预测值Pk+1的计算;其中式(6)中的Zk为k时刻从测量装置中量测得到的测量值。
例如,在一个实施例中,以UWB锚点设备中包括三个天线单元为例,设UWB信标模块处无控制量输入且目标在k-1时刻到k时刻之间的UWB信标模块的方向保持不变,即uk为零,目标当前时刻(即k时刻)的状态预测值等于上一时刻(即k-1时刻)的状态最优估计值,根据上述式(1)和式(3),有:
xk=xk-1+wk(8),
式(8)中,xk为在k时刻指向UWB信标模块所在方向方向的单位向量。状态方程中的f(x,u)的雅克比矩阵F=I,即上式(4)中Fk=Fk-1=I,则可通过上一时刻的Pk-1′确定当前时刻的Pk。参考图9,阵列天线包括第一天线单元1011(编号1011)、第二天线单元1012(编号1012)和第三天线1013(编号1013),设上述式(2)具体中的h(xk)如下:
式(10)中,设rk为k时刻指向UWB信标模块所在方向的单位向量,rk=[ak,bk,ck],ak 2+bk 2+ck 2=1,rk与图9中UWB信标模块发送的UWB信号的入射方向(即图9中互相平行的P1、P2、P3)方向相反,图9中,UWB信号的入射角有θ1、θ2和θ3,则在k时刻有θ1k、θ2k和θ3k。l1、l2、l3分别在入射角相对的两个天线单元连线方向且指向编号较大的天线单元方向的单位向量,l1=[l11,l12,l13],l2=[l21,l22,l23],l3=[l31,l32,l33];求h(xk)的雅克比矩阵Hk,则:
式(11)中的rk等于UWB信标模块所在方向在当前时刻(即k时刻)的状态预测值根据式(9)有则可确定当前时刻的Hk,从而确定当前时刻的Gk;此时确定Pk和Gk后,UWB锚点设备在当前时刻(k时刻)测量得到的θ1k、θ2k和θ3k,从而有
这样,根据上述式(1)(2)...(12),实现了由UWB信标模块所在方向的上一时刻状态最优估计值和当前时刻测量得到的多个入射角,确定UWB信标模块所在方向当前时刻最优估计值。具体的,wk和vk可根据经验预设为非零值,从而得到Qk-1和R,为了计算简单,可预设目标初始方向x初始为零向量。
在另外一些实施例中,所述可信入射角为m个,则在k时刻,所述可信入射角包括:θ1k、θ2k、θ3k...θmk;
具体的,在一些实施例中,UWB锚点设备中的天线阵列固定,所述l1、l2、l3...lm向量的方向已知并保持不变。而在另外一些实施例中,UWB锚点设备自身运动,阵列天线也在运动,此时可根据UWB锚点设备中的姿态传感器获取天线阵列的姿态角,从而确定所述l1、l2、l3...lm向量,并提供给卡尔曼滤波器。
上述实施例提供的测向方法,通过扩展的卡尔曼滤波处理,提高了目标方向数据的连续性,进一步提高所确定的相对方向的精度。其中,通过向量和矩阵的方式进行计算处理,相对于计算角度值,运算量更小,处理速度更快,从而可以在一次测向中,接收并处理更高频次的信号,从而更进一步提高测向精度。其中,可信入射角的数量越多,提高测向精度的效果越好。
进一步可选的,所述阵列天线中的天线单元具体为2n个,其中,n为大于或等于2的正整数;其中,(2n-1)个所述天线单元构成多边形阵列,一个所述天线单元设置于所述多边形阵列的中心处,以使得任意两个相邻所述天线单元的连线不平行。这样,相对这些连线的入射角不相等,从而提高天线单元的利用效率。
进一步可选的,所述多边形阵列具体为正多边形阵列。以进一步提高天线单元的利用效率。
进一步可选的,参考图10,所述阵列天线中的所述天线单元具体为六个,所述多边形阵列具体为正五边形阵列。
进一步可选的,所述阵列天线中的天线单元具体为十字型全向天线。以六个天线单元为例,参考图11,当天线单元发送和接收电磁波的方向图的中心(图11中的圆圈处)与基板的距离(图11中的h)占天线单元高度(图11中的H)的比例越大,则天线单元组成的天线阵列在接收和发送电磁波时,位于多边形中心处的天线单元,即图11中的α角越大。十字型全向天线的值较大,因此在多边形天线阵列中,位于中心处的十字型全向天线受遮挡影响小,因此,进一步提高了所述相对方向的精度。
在一些实施例中,可确定UWB锚点设备和UWB信标模块之间的连接信号的到达相位差,也可以是确定UWB锚点设备和UWB信标模块之间的测距信号的到达相位差。具体参考图4,UWB信标模块在t1时刻发送第一UWB测距信号,UWB锚点设备在t2时刻接收该第一UWB测距信号,确定该UWB测距信号的到达相位差,从而确定相对方向。
通过一个UWB锚点设备对一个或多个UWB信标模块进行测距和测向(即确定所述相对方向)时,测距数据的精度通常比较稳定且精度高,基于本发明的高精度测向方案,可得到高精度的位置数据,从而可实现一个UWB锚点设备对多个UWB信标模块的高精度定位,从而实现在销售门店中,对电子设备的高准确性防盗报警。
此外,UWB测距或测向的功耗非常低,适合对电子设备持续定位的应用场景中。
可选的,所述电子设备防盗方法,还包括:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常,执行防盗报警。
其中,所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信可以是UWB通信也可以是非UWB通信;可以是根据连接信号确定通信异常,也可以是根据测量(测距或测向)信号确定通信异常。
其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常可以是在确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系之前、之后,也可以是在确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系时判断通信是否异常。
可选的,所述电子设备防盗方法,其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信断开;或,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信信号强度低于预设值。
例如,在电子设备销售门店中,例如因UWB信标模块被暴力损坏时导致通信断开,例如因所述UWB信标模块被严重遮挡导致通信信号强度过低。通信断开和通信信号强度低于预设值均影响测距和测向。
基于同一发明构思,本公开实施例还提供一种电子设备防盗系统,参考图12,包括:UWB锚点设备1201、UWB信标模块1202、位置确定模块1203、报警模块1204;所述UWB锚点设备1201,用于与所述UWB信标模块1202进行通信;所述UWB信标模块1202设置于所述电子设备1200上;所述位置确定模块1203,用于确定所述UWB锚点设备1201与所述UWB信标模块1202的位置关系;所述报警模块1204,用于确定所述位置关系满足预设条件,生成防盗报警指令。
本公开实施例中的相对距离、相对方向、相对位置的确定可在位置确定模块1203中执行。位置确定模块1203可以是处理器,也可以是服务器。
图12中,所述位置确定模块1203和报警模块1204设置于UWB锚点设备1201内,与UWB锚点设备的1201的控制模块和电源模块连接,在另外一些实施例中,位置确定模块1203和报警模块1204还可设置于其他设备上。
这样,通过本公开实施例提供的电子设备防盗系统,避免了现有技术中电子设备与防盗展示架通过不可拆卸的绳索连接,使得用户在试用电子产品时非常不便的问题。提高了用户试用电子设备时的操作便捷性。
可选的,所述UWB信标模块1202设置于所述电子设备1200上为:所述UWB信标模块1202,设置于所述电子设备1200中的PCB上,并与所述PCB上的控制模块、电源模块连接;或,所述UWB信标模块1202,设置在所述电子设备1200的外部,配置为通过报警电路与所述电子设备1200连接,以及当所述报警电路断开时执行断开报警。
例如,所述UWB信标模块1202,设置于所述电子设备1200中的PCB上,并与所述PCB上的控制模块、电源模块连接,在这些实施例中,UWB信标模块1202集成在电子设备1200中。
例如,所述UWB信标模块1202,设置在所述电子设备1200的外部,配置为通过报警电路与所述电子设备1200连接,以及当所述报警电路断开时执行断开报警。在这些实施例中,UWB信标模块1202不集成在电子设备1200中,与电子设备1200分别为两个独立的设备。其中,所述报警电路可以是USB连接电路,UWB信标模块1202与电子设备1200通过USB连接,还可包括UWB信标模块通过USB供电;所述报警电路还可以是包含探针的电路回路,当UWB信标模块1202紧固在电子设备1200上时探针呈按压状态,电路回路导电,当UWB信标模块1202从电子设备1200上分离时,探针呈松弛状态,电路回路断开,则执行断开报警。
可选的,所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述UWB锚点设备中,或,所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述电子设备1200中的PCB上。
例如,参考图12,所述位置确定模块1203和所述报警模块1204具体设置于所述UWB锚点设备1201中,而在另外一些实施例中,所述位置确定模块1203和所述报警模块1204具体设置于所述电子设备1200中的PCB上,与电子设备1200中的控制模块、电源模块连接,即,集成在电子设备1200中。
电子设备防盗系统的实施例中的相关实现可参见前述电子设备防盗方法的实施例的介绍,电子设备防盗系统的实施例中的各相关模块和设备的功能和实现可参见前述电子设备防盗方法的实施例的介绍,在此不再赘述。
在本公开所提供的各个实施例中,应该理解到,所揭露的相关装置、模块和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块或功能单元可以集成在一个处理模块或处理单元中,也可以是各个模块或各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上模块或单元集成在一个模块或单元中。上述集成的模块或单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块或单元如果以软件功能模块或软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得计算机处理器执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (8)
1.一种电子设备防盗方法,包括:
执行UWB锚点设备与UWB信标模块之间的通信,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;
确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;
确定所述位置关系满足预设条件,执行防盗报警;
其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置;所述位置关系满足预设条件为:所述相对位置超过预设范围;
确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置为:
所述UWB锚点设备中包括阵列天线,通过所述阵列天线获得到达相位差,从而确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对方向;
通过飞行时间法确定所述锚点设备与所述信标模块的相对距离;
根据所述相对方向和所述相对距离确定所述锚点设备与所述信标模块的相对位置;
所述阵列天线包括多个天线单元,任两个天线单元能够产生一个入射角,所述入射角为UWB信号相对于所述阵列天线中两个天线单元连线的垂线的夹角;
其中,根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重和/或各所述入射角对应的第二权重确定所述相对方向;其中,所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关;其中,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第一区间,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第二区间,所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值。
2.如权利要求1所述的电子设备防盗方法,其中,
确定所述锚点设备与所述信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与UWB所述信标模块的相对距离;
确定所述位置关系满足预设条件为:所述相对距离大于预设距离。
3.如权利要求2所述的电子设备防盗方法,其中,
通过飞行时间法确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对距离。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的电子设备防盗方法,还包括:
确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常,执行防盗报警。
5.如权利要求4所述的电子设备防盗方法,其中,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信异常为:
确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信断开;或,确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块之间的通信信号强度低于预设值。
6.一种电子设备防盗系统,包括:
UWB锚点设备、UWB信标模块、位置确定模块、报警模块;
所述UWB锚点设备,用于与所述UWB信标模块进行通信;所述UWB信标模块设置于所述电子设备上;
所述位置确定模块,用于确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系;
所述报警模块,用于确定所述位置关系满足预设条件,生成防盗报警指令;
其中,所述位置确定模块确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的位置关系为:确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置;所述位置关系满足预设条件为:所述相对位置超过预设范围;
确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对位置为:
所述UWB锚点设备中包括阵列天线,通过所述阵列天线获得到达相位差,从而确定所述UWB锚点设备与所述UWB信标模块的相对方向;
通过飞行时间法确定所述锚点设备与所述信标模块的相对距离;
根据所述相对方向和所述相对距离确定所述锚点设备与所述信标模块的相对位置;
所述阵列天线包括多个天线单元,任两个天线单元能够产生一个入射角,所述入射角为UWB信号相对于所述阵列天线中两个天线单元连线的垂线的夹角;
其中,根据各所述入射角和各所述入射角对应的第一权重和/或各所述入射角对应的第二权重确定所述相对方向;其中,所述入射角对应的第一权重与所述入射角的绝对值负相关;其中,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第一区间,当所述入射角相对的两个所述天线单元的间距不属于第一间距区间时,所述入射角对应的第二权重属于第二区间,所述第一区间的任意值大于所述第二区间的全部值。
7.如权利要求6所述的电子设备防盗系统,其中,所述UWB信标模块设置于所述电子设备上,包括:
所述UWB信标模块,设置于所述电子设备中的PCB上,并与所述PCB上的控制模块、电源模块连接;或,
所述UWB信标模块,设置在所述电子设备的外部,配置为通过报警电路与所述电子设备连接,以及当所述报警电路断开时执行断开报警。
8.如权利要求6或7所述的电子设备防盗系统,其中:
所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述UWB锚点设备中;或,
所述位置确定模块和所述报警模块具体设置于所述电子设备中的PCB上。
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