傳感器在筆記本防盜器中的應用

0 　引　言

隨著社會經濟的不斷發展,筆記本日益普及,隨之帶來的PC 安全防盜問題也日漸顯著。在有些場合隨身攜帶筆記本很不方便,例如在乘火車旅行中,當主人去洗手間,此時如何防止、杜絕小偷盜走筆記本是個亟待解決的問題。如今應用廣泛的汽車防盜技術已很成熟,但相對成本較高,且無需考慮電源問題,而PC 防盜就必須解決這些問題;還要體積小,能隨時安裝在PC上。在此,提出僅使用2 個基于Simplici TI 通信協議的節點(帶有加速度傳感器) 進行點對點通信,完成防盜功能。

1 　總體方案

系統設計方案非常簡單。一般來講火車車廂全長26. 6 m ,而無線傳感器網絡(wireless sensor net2works ,WSN) 的通信距離在幾十米到幾百米之間,一般為30 m ,因此一個節點就可以完全覆蓋整個車廂。在系統中只有2 個節點(不需PC 協助) :節點1 作為發信者,節點2 作為收信者,組成最簡單的網絡,不需跳轉。系統的結構簡單,使得傳輸時延非常小,比較適合應用在上文中提到的場合。

1. 1 　方案實施

將火車車廂分為2 個區:1 區是PC 所在位置,即主人的座位,人未離開時,1 區是安全的;2 區是車廂內除去1 區的其余位置。當主人因事進入2 區時,1 區將成為盲區, PC 也將變得不安全。方案實施步驟如框圖1所示。

實施步驟:

(1) 小偷B 企圖移動電腦;

(2) 電腦的移動導致固定在上面的節點1 移動;

(3) 節點1 上的加速度傳感器獲取速度信息,節點1 上的RF 芯片將速度信息發送出去;

(4) 節點2 接收到信息,通過預定程序判斷速度PC 是否屬于異常移動,若是則觸發蜂鳴器進行報警,反之則不響應;

(5) 主人A 聽到報警后迅速回到座位,避免PC丟失。

1. 2 　防盜器原理

嚴格地講, 系統只有2 個節點: 節點1 (固定) 是一個帶有加速度傳感器的無線傳感模塊,用于采集、處理速度信息,然后射頻芯片將信息發送出去;節點2 (移動) 是一個帶有蜂鳴器的無線傳感模塊,用于判斷節點1 發送的速度信息是否超過既定閾值,以決定是否觸發蜂鳴器進行報警。

理想情況下火車在勻速行駛時加速度為零,但在轉彎、換軌等情況下將會有一定的三維加速度。設火車前進方向為x 軸、前進方向的左側為y 軸、上側為z 軸。考慮到車體較長,鐵軌較平等特點,且根據經驗知,在正常轉彎、換軌等情況下,車體主要為左右晃動和前后加速,上下震動很少。若設x 軸加速度為a x , y 軸加速度為a y ,z 軸加速度為a z ,則ax , ay 均大于零,而az 接近于零。當PC 相對于火車靜止時, 小偷若想移動它勢必會在3 軸上都引起加速度,這樣車體晃動引起的加速度會和人為移動引起的加速度疊加,從而干擾判斷給系統造成額外的計算負擔。據此可以選用az 作為判斷筆記本是否移動的判決對象, 因為一般情況下可以認為az 即為人為移動引起的加速度。

雖然車體震動引起的az 可以近似為零, 但在一些特殊情況下可能不為零。為了降低誤報率, 系統設定一定的緩沖值,使得防盜器能包容一些車體震動。但是為了能識別人為移動,這個緩沖值又不能超過人為移動引起的加速度,即為系統的判決閾值。