RU2582865C1 - Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582865C1 RU2582865C1 RU2014154107/08A RU2014154107A RU2582865C1 RU 2582865 C1 RU2582865 C1 RU 2582865C1 RU 2014154107/08 A RU2014154107/08 A RU 2014154107/08A RU 2014154107 A RU2014154107 A RU 2014154107A RU 2582865 C1 RU2582865 C1 RU 2582865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- memory
- outputs
- input
- inputs
- digital
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F18/00—Pattern recognition
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/02—Mechanical actuation
- G08B13/14—Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles
- G08B13/1409—Mechanical actuation by lifting or attempted removal of hand-portable articles for removal detection of electrical appliances by detecting their physical disconnection from an electrical system, e.g. using a switch incorporated in the plug connector
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2200/00—Indexing scheme relating to G06F1/04 - G06F1/32
- G06F2200/16—Indexing scheme relating to G06F1/16 - G06F1/18
- G06F2200/163—Indexing scheme relating to constructional details of the computer
- G06F2200/1636—Sensing arrangement for detection of a tap gesture on the housing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Biology (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Burglar Alarm Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам распознавания механического воздействия с использованием электронных средств. Техническим результатом является повышение безопасности при идентификации пользователя. Способ основан на сравнении на интервале времени анализа бинарного кода, формируемого из последовательности механических воздействий на чувствительный элемент - акселерометр, с одной или несколькими эталонными бинарными кодовыми комбинациями, хранимыми в памяти устройства. По результатам сравнения входной и эталонных последовательностей выносится решение о принадлежности входной последовательности к классу, соответствующему кодам пользователя (пользователей), или к классу, не соответствующему кодам пользователя (пользователей). Устройство содержит цифровой трехосный акселерометр, цифровой фильтр, дифференцирующее устройство, трехуровневый квантователь, счетчик, обнуляемый коррелятор, постоянное запоминающее устройство, в котором хранятся эталонные кодовые комбинации, и пороговое устройство. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам и устройствам распознавания с использованием электронных средств.
Известны способ и устройство для ввода сигналов в электронные устройства [1], которые используют акселерометр с более чем одной осью чувствительности и анализируют скорость изменения ускорения. Условием ввода сигнала является превышение оцененной скоростью изменения ускорения заданного порогового значения. Недостатком такого способа для идентификации пользователя является плохая повторяемость результатов входного кодового механического воздействия.
Известны способ и устройство для предотвращения краж цифровых устройств, содержащее несколько каналов с последовательно соединенными цифровым акселерометром, цифровым полосовым фильтром и микроконтроллером, анализирующим спектр сигнала ускорения [2]. При появлении в нем гармоник с частотами, предположительно соответствующими процессу хищения устройства, микроконтроллер вырабатывает логический сигнал на включение звукового сигнала тревоги. В [2] приводится одно из возможных условий обнаружения факта хищения: например при хищении устройства из работающего автомобиля в спектре сигнала акселерометра пропадают высокочастотные составляющие. К недостатку данного способа следует отнести большой объем выделяемой оперативной памяти на реализацию быстрого преобразования Фурье при его аппаратной реализации.
В качестве прототипа выбрано наиболее близкое по совокупности признаков устройство обнаружения прикосновений [3], чувствительным элементом которого является одно-, двух- или трехосный акселерометр. Данное устройство анализирует только модуль изменения ускорения и при превышении верхнего или нижнего порога вырабатывает логический сигнал обнаружения однократного или двукратного прикосновения, однако не учитывает направление ускорения внешнего воздействия. Поэтому его использование для идентификации пользователя ограничено механическими кодами типа N-кратного прикосновения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обнаружение заданного механического кода (последовательности легких ударов) в разных плоскостях и сопоставление его с эталонным (эталонными). Способ, реализуемый в предлагаемом устройстве, основан на преобразовании разности первого порядка (производной) от измеряемого ускорения в каждом из каналов в цифровой код с алфавитом (-1, 0, 1) и корреляционном обнаружении данного кода на интервале времени анализа. По результатам корреляционного анализа принимается решение о принадлежности последовательности сигналов с цифрового трехосного акселерометра к классу, соответствующему кодам пользователя (пользователей), или к классу, не соответствующему кодам пользователя (пользователей).
Алгоритм преобразования (квантования) цифрового сигнала акселерометра по оси чувствительности k, k={X, Y, Z} в код с алфавитом (-1, 0, 1) имеет следующий вид:
где ak,i и ak,i-1 - соответственно измеренные проекции ускорения на ось чувствительности акселерометра k, k={X, Y, Z) в моменты времени i и i-1; L и Н - соответственно нижний и верхний пороги квантования.
Верхний Н и нижний L пороги устанавливаются исходя из выбранного критерия качества. Например, в случае использования критерия Неймана-Пирсона пороги выбираются исходя из заданного уровня ложных тревог F и вероятности правильного обнаружения (распознавания) D.
В предположении о гауссовском законе распределения собственного шума акселерометра [4] и использовании критерия Неймана-Пирсона [5] пороги Н и L находятся из уравнений
где F - вероятность принятия пороговым устройством ложного решения о yk=±1 при отсутствии внешнего ускорения, σ - среднеквадратическое отклонение нормально распределенной случайной величины.
Если ускорение вдоль каждой из осей меняется медленно, на выходе квантователя действует значение 
, где «T» - символ транспонирования. При наличии скачкообразного изменения проекции ускорения на ось чувствительности k на выходе квантователя действует значение с 
, а знак (плюс или минус) зависит от направления приложенного внешнего ускорения.
Коррелятор вычисляет величину
где N - длина кодовой последовательности, 
- значения эталонного вектора в момент j-го воздействия, 
- значения вектора в момент j-го воздействия, полученные по (1).
Решающее правило для обнаружения механического кода имеет вид:
1. если R=1, то принимается решение об обнаружении кода, совпадающего с кодом (кодами) идентифицируемого пользователя;
2. R<1, то идентификации пользователя не происходит.
Пороговое устройство при выполнении равенства (3) вырабатывает логическую «1» и логический «0» - в противном случае. Сигнал логической «1» соответствует обнаружению заданного механического воздействия.
Функции автоматического сброса коррелятора при отсутствии внешних ускорений и формирования интервала нечувствительности (0,2…0,5 с) для исключения ложных срабатываний выполняет счетчик.
Для решения указанной выше технической задачи в устройство, содержащее последовательно соединенные цифровой трехосный акселерометр с выходами каналов Χ, Υ и Ζ, трехканальный цифровой фильтр подавления внутреннего шума и трехуровневый квантователь, репрограммируемое постоянное запоминающее устройство с входом программирования и пороговое устройство, на один вход которого поступает порог с репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, отличающееся тем, что введены трехканальное цифровое дифференцирующее устройство, входы которого соединены с выходами цифрового фильтра, а выходы - с входами квантователя, определяющее моменты скачкообразного изменения ускорения, счетчик с заданным модулем счета, регистрирующий количество скачкообразных изменений ускорения на интервале анализа в каждом из каналов, при этом на него поступают три линии с выходов трехуровневого квантователя, а выход подключен к репрограммируемому постоянному запоминающему устройству, и цифровой трехканальный коррелятор для сравнения входной и эталонных кодовых последовательностей, при этом к первым трем входам коррелятора подключены выходы дифференцирующего устройства, ко вторым трем входам подключены выходы репрограммируемого постоянного запоминающего устройства для передачи в коррелятор одного элемента эталонной кодовой комбинации, на вход сброса поступает сигнал с выхода счетчика, а выходной сигнал коррелятора поступает на второй вход порогового устройства, выходной логический сигнал которого определяет обнаружение либо необнаружение эталонной кодовой комбинации.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя, содержащего трехосный акселерометр 1 с цифровым интерфейсом, трехканальный цифровой фильтр 2, входы которого подключены к выходам каналов Χ, Y и Ζ акселерометра, а выходы - к входам цифрового дифференцирующего устройства 3. Выходы цифрового дифференцирующего устройства 3 подключены к входам трехуровневого квантователя 4, выходы которого подключены к входам счетчика 5 и трехканального коррелятора 7. Устройство также содержит репрограммируемое постоянное запоминающее устройство 6 с входом для записи данных об эталонной кодовой комбинации, выходы которого подключены к входам трехканального коррелятора 7, с входом для загрузки эталонной кодовой комбинации и пороговое устройство 8, на один из входов которого подается порог принятия решения с репрограммируемого постоянного запоминающего устройства 6, а на другой - вычисленное трехканальным коррелятором 7 значение.
Работу устройства 1 можно описать следующим образом. Сигналы с цифрового трехосного акселерометра 1 подвергаются цифровой фильтрации в фильтре 2 с целью уменьшения уровня собственных шумов акселерометра. Цифровое дифференцирующее устройство 3 формирует отсчеты, значение которых представляет собой разность первого порядка относительно последовательности отсчетов с трехосного акселерометра 1. Трехуровневый квантователь 4 преобразует данные отсчеты в каждом из каналов к конечному алфавиту (-1, 0, 1). С помощью трехканального коррелятора 7 определяется коэффициент корреляции эталонной кодовой последовательности, хранящейся в репрограммируемом постоянном запоминающем устройстве 6, и последовательности с выхода трехуровневого квантователя 4. Полученное значение сравнивается с порогом, поступающим с репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, в пороговом устройстве 8. При совпадении с порогом принимается решение о принадлежности механического кода пользователя к кодам идентифицируемых пользователей и формируется информационный сигнал высокого логического уровня. Для автоматического обнуления трехканального коррелятора 7 используется счетчик 5, который при отсутствии в течение заданного интервала времени отличных от нуля сигналов с выхода трехуровневого квантователя 4 формирует сигнал сброса. Текущее состояние счетчика увеличивается на единицу при поступлении символа алфавита «1» или «-1» и определяет адрес ячейки репрограммируемого постоянного запоминающего устройства 6, в которой хранится трехэлементный вектор эталонной комбинации (комбинаций).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. European Patent ер 1818755, Int. Cl. G06F 1/16, G06F 3/01. Tapping operation method and mobile electrical apparatus with the tapping operation function / Wu K.-C; Prior Publication Data 06.02.2006; Date of Patent 29.04.2009, Bulletin 2009/18.
2. US Patent No. 8,531,296, Int. Cl. G08B 13/14. Acceleration-based theft detection system for portable electronic devices / Wehrenberg Paul J; Prior Publication Data 01.11.12; Date of Patent 10.09.2013.
3. US Patent No. 8,326,569, Int. Cl. G01Ρ 15/00. Tap Detection / Lee J.M, Williams J.A.; Prior Publication Data 14.04.2011; Date of Patent 04.12.2012.
4. Mohn-Yasin, F. Measurement of noise characteristics of MEMS accelerometers / F. Mohn-Yasin, C.E. Korman, D.J. Nagel // Solid-State Electronics. - 2003. - Vol. 47. - Pp. 357-360.
5. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин. 3-е изд. - М.: Сов. радио, 1989 - 656 с.
Claims (2)
1. Способ идентификации пользователя посредством обнаружения заданного кодового механического воздействия, в котором определяют плоскость, амплитуду и направление ускорения внешнего механического воздействия, выполняют цифровую фильтрацию для снижения уровня шума датчика ускорения, производят дифференцирование измеренного ускорения, выполняют трехуровневое квантование результатов дифференцирования в число со знаком, полученную последовательность квантованных значений сравнивают с эталонной (эталонными), хранящейся (хранящимися) в памяти репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, и по коэффициенту корреляции входной последовательности и эталонной (эталонных) с помощью порогового устройства выносят решение об обнаружении заданного механического кода либо о его отсутствии.
2. Устройство обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя, содержащее последовательно соединенные цифровой трехосный акселерометр, трехканальный цифровой фильтр и трехуровневый квантователь, репрограммируемое постоянное запоминающее устройство с входом программирования и пороговое устройство, на один вход которого поступает порог с репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, отличающееся тем, что введены трехканальное цифровое дифференцирующее устройство, входы которого соединены с выходами цифрового фильтра, а выходы - с входами квантователя, счетчик с заданным модулем счета, на который поступают три линии с выходов трехуровневого квантователя, а выход подключен к репрограммируемому постоянному запоминающему устройству, и цифровой трехканальный коррелятор, при этом к первым трем входам коррелятора подключены выходы дифференцирующего устройства, ко вторым трем входам подключены выходы репрограммируемого постоянного запоминающего устройства, на вход сброса поступает сигнал с выхода счетчика, а выходной сигнал коррелятора поступает на второй вход порогового устройства.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154107/08A RU2582865C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154107/08A RU2582865C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2582865C1 true RU2582865C1 (ru) | 2016-04-27 |
Family
ID=55794719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014154107/08A RU2582865C1 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2582865C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631977C1 (ru) * | 2016-11-28 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ обнаружения механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1818755A2 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-15 | High Tech Computer Corp. | Tapping operation method and mobile electrical apparatus with the tapping operation function |
| RU2384861C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2010-03-20 | Юрий Владимирович Румянцев | Устройство измерения параметров волнения |
| RU2011149335A (ru) * | 2009-05-04 | 2013-06-10 | Виза Интернэшнл Сервис Ассосиэйшн | Прогнозирование и обработка транзакций на основе частоты |
-
2014
- 2014-12-29 RU RU2014154107/08A patent/RU2582865C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1818755A2 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-15 | High Tech Computer Corp. | Tapping operation method and mobile electrical apparatus with the tapping operation function |
| RU2384861C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2010-03-20 | Юрий Владимирович Румянцев | Устройство измерения параметров волнения |
| RU2011149335A (ru) * | 2009-05-04 | 2013-06-10 | Виза Интернэшнл Сервис Ассосиэйшн | Прогнозирование и обработка транзакций на основе частоты |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631977C1 (ru) * | 2016-11-28 | 2017-09-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ обнаружения механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8258932B2 (en) | Occupant detection system for vehicle | |
| KR101075516B1 (ko) | 펄스반복주기 변조형태 인식방법 및 이를 적용하는 인식장치 | |
| US10930100B2 (en) | Detecting unauthorized physical access via wireless electronic device identifiers | |
| WO2019185045A1 (zh) | 运输设备碰撞检测及预警防护方法 | |
| EP3782133A1 (en) | Determining when access control of an electronic lock should be performed | |
| Conning et al. | Analysis of measured radar data for specific emitter identification | |
| Mufandaidza et al. | Continuous user authentication in smartphones using gait analysis | |
| RU2582865C1 (ru) | Способ обнаружения заданного механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления | |
| EP3665484B1 (en) | Acceleration-based window glass break detection | |
| JP2010210500A (ja) | 侵入検知装置および侵入検知方法 | |
| RU2302655C1 (ru) | Способ обнаружения аномальных измерений без оценки функции тренда и устройство, его реализующее | |
| RU2697021C1 (ru) | Способ обеспечения требуемой вероятности ложных срабатываний устройства классификации сейсмических сигналов | |
| US10319201B2 (en) | Systems and methods for hierarchical acoustic detection of security threats | |
| KR101616886B1 (ko) | 단일 센서의 다중 이벤트 식별 방법 및 장치 | |
| RU2633986C2 (ru) | Способ динамического контроля состояния охраняемого объекта | |
| CN112437921B (zh) | 网络攻击检测的系统、方法和非暂时性计算机可读介质 | |
| RU2631977C1 (ru) | Способ обнаружения механического воздействия для идентификации пользователя и устройство для его осуществления | |
| CN112740234A (zh) | 用于授权的用户检测的神经形态系统 | |
| RU2663881C1 (ru) | Устройство определения времени прихода оптического сигнала | |
| Lee et al. | A novel electronic lock using ultrasound Morse code based on FIR filter | |
| Olivares et al. | Unraveling the decay of the number of unobserved ordinal patterns in noisy chaotic dynamics | |
| CN103871195A (zh) | 一种楼宇对讲报警方法、装置及系统 | |
| RU2236027C1 (ru) | Устройство классификации сейсмических сигналов | |
| Sokolov et al. | Building a Computer Model of an Acoustic Signal Recognition Device. | |
| Doukas et al. | Human distress sound analysis and characterization using advanced classification techniques |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161230 |