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    引言

    隨著生活水平的提高，擁有私家車已成為家庭進入時尚、現(xiàn)代生活的標志之一。但是隨著汽車數(shù)量的增多，盜竊分子也開始把目光投向作為高檔消費品的汽車。雖然當前大多數(shù)汽車都裝有原廠的防盜器件，市場上還有多種品牌的汽車附加防盜器，可是這些防盜裝置不是只側重于被動地處理遇警情況，就是對于報警器判斷被盜過程的可靠性未有足夠的重視，致使錯報、漏報現(xiàn)象時有發(fā)生，給車主造成了很多不必要的麻煩。

    基于傳感器信息融合技術的汽車防盜系統(tǒng)在綜合分析汽車被盜的多種方式的基礎上，利用多傳感器在性能上的差異性與互補性，綜合來自各個傳感器的多種數(shù)據(jù)信息，采用融合方法進行數(shù)據(jù)分析，可以主動而準確地判斷汽車的狀態(tài)。并且系統(tǒng)還可以利用無線網(wǎng)絡同車主進行通信，及時報告汽車狀況，提高了報警系統(tǒng)的可靠性。

    防盜系統(tǒng)的結構

    基于多傳感器信息融合的防盜系統(tǒng)采用模塊化結構。在選用保證系統(tǒng)功能的基本模塊的基礎上，可以根據(jù)用戶需求的不同，增減模塊或傳感器的數(shù)量，以適應個性化產品的需求。系統(tǒng)主要由監(jiān)測模塊、中央處理模塊、報警模塊、執(zhí)行模塊和通訊模塊組成，系統(tǒng)結構簡圖如圖1所示。

    其中監(jiān)測模塊由多組傳感器及信號處理電路構成，用于車況信息的采集，并將采集的數(shù)據(jù)信號加以處理后傳輸至中央處理模塊。

    中央處理模塊接收來自各個傳感器的信息進行數(shù)據(jù)融合，處理的結果是將警報分級。中央處理模塊根據(jù)不同等級的警報觸發(fā)不同的報警信號和操作，并通過通訊模塊將事態(tài)判定結果傳輸給車主；當判定態(tài)勢嚴重時，可以控制執(zhí)行模塊直接阻斷汽車的點火電路，使汽車不能發(fā)動。

    報警模塊接收中央處理模塊的指令，利用聲音、閃光進行報警。

    執(zhí)行模塊以通過通訊模塊接收的車主指令為最高優(yōu)先權，車主可以方便地進行"汽車鎖死"、"警報解除"等操作。

    利用通訊模塊能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。系統(tǒng)將分級的報警信息以短信息形式通過GSM/CDMA網(wǎng)絡傳遞給車主，以提醒車主留意汽車的安全；同時車主可以利用手機短信對汽車進行遠程控制。

    檢測模塊傳感器的選擇

    為實現(xiàn)合理選擇傳感器件的目的，現(xiàn)對汽車失竊方式加以分析。總的來說竊賊最常用的盜竊手段有以下幾種方法：

    ①整車搬運法：使用拖車直接將車輛拖走，或將整車裝入其它運載工具運走。此種竊盜方式所需時間相當短，竊賊能迅速離開現(xiàn)場。

    ②破壞車體法：竊賊在無人看守的停車地點，直接以工具破壞汽車門鎖或玻璃強行進入車中，以接電方式將車輛駛走。

    ③復制鑰匙或開鎖高手：將鑰匙復制或用開鎖工具打開車門，直接將車開走。

    ④竊取車載物件：竊賊拆卸車體外部零件，或砸碎車窗盜竊車內物品。

    竊賊的這些行為會引起車體振動、傾斜等現(xiàn)象，同時還伴有中心波長為9~10μm的紅外輻射等人體生物信息。根據(jù)竊賊盜竊汽車所引發(fā)的異常現(xiàn)象，選擇恰當?shù)谋O(jiān)測器件進行數(shù)據(jù)采集，并采用適當?shù)臄?shù)據(jù)處理算法，就可以實現(xiàn)準確預警的目的。

    為了能夠提取足夠的信息，實現(xiàn)對監(jiān)測目標的準確判斷，選擇傳感器應遵循一些基本原則：合理選擇傳感器并加以優(yōu)化組合，以實現(xiàn)系統(tǒng)高精度、低成本的需求；選用不同種類、不同功能的傳感器，發(fā)揮各個傳感器的優(yōu)勢，信息共享，降低虛報、漏報的可能性；選用多個同種類的傳感器，合理布局，去除監(jiān)測死角，提高系統(tǒng)的可靠性。基于以上的分析，選用以下傳感器構成防盜系統(tǒng)的監(jiān)測模塊：

    ①微波多普勒傳感器[1]。利用多普勒效應制成的傳感器可以用來探測人體或物體的移動，該傳感器在人或物體靠近時接收器接收的頻率發(fā)生變化，當頻率變化至設定值時，可以判斷為有人或物體進入防盜系統(tǒng)的預警范圍；

    ②振動傳感器[2]。利用加速度檢測器件制成的振動傳感器，能夠對車體特殊頻段的振動進行監(jiān)測，在車體被外力破壞的情況可以產生警報；

    ③傾角傳感器[2]。傾角傳感器監(jiān)測車體相對于初始位置是否出現(xiàn)傾角變化，如果這種角度的變化是以特定頻率出現(xiàn)或達到設定的閾值，就可以判斷為汽車整體被搬運。

    ④熱釋電紅外傳感器[3]。熱釋電紅外傳感器只對中心波長為9~10μm的紅外線輻射敏感，能夠檢測到人體輻射的紅外信息，可以用作人體入侵車內的監(jiān)測器件；

    ⑤霍爾開關器件[4]。通過霍爾開關器件可以對汽車的車門、發(fā)動機艙蓋及后備箱蓋的非法開啟進行監(jiān)測。

    以上幾種傳感器監(jiān)測波頻率的改變、車體振動、車體位態(tài)改變和人體生物信息等不同方面，再通過合理的布局去除監(jiān)測死角，就能夠獲取汽車防盜所需的足夠信息，最大程度地消除信息的不確定性，提高報警的可靠性。

    遇警信息的融合處理

    多傳感器信息融合是指協(xié)同使用多種傳感器，并將各種傳感信息有效地結合起來，形成高性能的感知系統(tǒng)來獲取對環(huán)境的一致性描述的過程[5]。同單一傳感器相比，多傳感器信息融合在降低信息的不確定性、提高系統(tǒng)獲取信息的精確度、降低系統(tǒng)的成本、提高系統(tǒng)的反應速度等方面具有顯著的優(yōu)勢，因此可以采用信息融合技術對監(jiān)測模塊采集的數(shù)據(jù)進行融合處理。

    信息融合模型可以從功能、結構和數(shù)學模型等幾方面來研究表示[6]。功能模型從融合的過程出發(fā)，描述信息融合包括哪些主要功能、數(shù)據(jù)庫，以及進行信息融合時系統(tǒng)各組成部分之間的相互作用過程；結構模型從信息融合的組成出發(fā)，說明信息融合系統(tǒng)的軟、硬件組成，相關數(shù)據(jù)流，系統(tǒng)與外部環(huán)境的人機界面；數(shù)學模型則是信息融合算法和綜合邏輯。

    多傳感器信息融合的功能模型可以分為檢測級融合、位置級融合、屬性級融合三個層次。而本防盜系統(tǒng)將報警級別劃分為"整車搬運"、"車體破壞"、"非法開啟"和"入車盜竊"四類，并利用不同的信息融合模型加以判斷。其中"整車搬運"、"車體破壞"和"非法開啟"是檢測級的信息融合，是一個分布式檢測系統(tǒng)，各組傳感器監(jiān)測目標相互獨立、無沖突，可以將它們的信息利用結合法[5]進行綜合疊加； "入車盜竊"是屬性級的融合，需對目標身份進行聯(lián)合估計，可以利用指導法[5]進行融合處理。

    在檢測級融合，系統(tǒng)的結構模型采用串行結構。即在微波多普勒傳感器節(jié)點判斷結果的基礎上，分別與傾斜傳感器、振動傳感器及霍爾開關器件的檢測信息融合，處理過程為：微波多普勒傳感器的反應信號表明有人或物體接近。當人或物體的接近達到預警距離后，若傾斜傳感器判斷車體傾斜角度達到設定的閾值，表明有"整車搬運"情況；若振動傳感器對車體特殊頻段的振動也產生感應，則判斷為"車體破壞"；如果安裝于車門的霍爾開關器件做出反應，表明車門或前后艙蓋被"非法開啟"。其各自的結構形式如圖2所示。

    對于應用屬性級融合的"入車盜竊"的判斷過程采用樹狀結構。根據(jù)"車體破壞"或"非法開啟"的節(jié)點判斷結果，加上紅外傳感器的檢測信息，就可以判斷出是否有人進入車內，信息融合的過程見圖3(略）。

    結論

    利用多傳感器信息融合技術制成的汽車防盜系統(tǒng)不會出現(xiàn)單純使用震動傳感器的誤報情況，比單獨使用紅外傳感器擴大了監(jiān)測范圍。其監(jiān)測結果具有很高的準確性、可靠性和實時性，有傳統(tǒng)汽車防盜系統(tǒng)難以比擬的優(yōu)勢。

    結束語

    本文討論的基于傳感器信息融合技術汽車防盜系統(tǒng)的監(jiān)測方法還可以利用于社區(qū)安防、家庭防盜等多種場合。這種防盜手段具有非常廣闊的應用空間，應該是安防系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。

    參考文獻

    [1]丁鎮(zhèn)生編著。傳感及其遙控遙測技術應用[M]。北京：電子工業(yè)出版社2003.227-229。
    [2]Analog Devices, Inc. Low-Cost±2 g Dual-Axis Accelerometer with Duty Cycle Output[DB].       
    [3] 丁鎮(zhèn)生編著。傳感及其遙控遙測技術應用[M]。北京：電子工業(yè)出版社2003.218-222。
    [4] 何希才編著。傳感器及其應用[M]。北京：國防工業(yè)出版社2001.113-123。
    [5] 李科杰主編。新編傳感器技術手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社 2002.178-185。
    [6] 何有、王國宏、彭應寧等著。多傳感器信息融合及應用[M]。北京：電子工業(yè)出版社 2000.2-47。