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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、現代生活的標志之一。但是隨著汽車數量的增多，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、漏報現象時有發生，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據信息，采用融合方法進行數據分析，可以主動而準確地判斷汽車的狀態。并且系統還可以利用無線網絡同車主進行通信，及時報告汽車狀況，提高了報警系統的可靠性。

    防盜系統的結構

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

    其中監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，并將采集的數據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據融合，處理的結果是將警報分級。中央處理模塊根據不同等級的警報觸發不同的報警信號和操作，并通過通訊模塊將事態判定結果傳輸給車主；當判定態勢嚴重時，可以控制執行模塊直接阻斷汽車的點火電路，使汽車不能發動。

    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。

    執行模塊以通過通訊模塊接收的車主指令為最高優先權，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數據通訊功能。系統將分級的報警信息以短信息形式通過GSM/CDMA網絡傳遞給車主，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

    為實現合理選擇傳感器件的目的，現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。根據竊賊盜竊汽車所引發的異常現象，選擇恰當的監測器件進行數據采集，并采用適當的數據處理算法，就可以實現準確預警的目的。

    為了能夠提取足夠的信息，實現對監測目標的準確判斷，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化組合，以實現系統高精度、低成本的需求；選用不同種類、不同功能的傳感器，發揮各個傳感器的優勢，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，去除監測死角，提高系統的可靠性。基于以上的分析，選用以下傳感器構成防盜系統的監測模塊：

    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]。傾角傳感器監測車體相對于初始位置是否出現傾角變化，如果這種角度的變化是以特定頻率出現或達到設定的閾值，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、發動機艙蓋及后備箱蓋的非法開啟進行監測。

    以上幾種傳感器監測波頻率的改變、車體振動、車體位態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來獲取對環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、提高系統獲取信息的精確度、降低系統的成本、提高系統的反應速度等方面具有顯著的優勢，因此可以采用信息融合技術對監測模塊采集的數據進行融合處理。

    信息融合模型可以從功能、結構和數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，描述信息融合包括哪些主要功能、數據庫，以及進行信息融合時系統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，說明信息融合系統的軟、硬件組成，相關數據流，系統與外部環境的人機界面；數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，各組傳感器監測目標相互獨立、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，系統的結構模型采用串行結構。即在微波多普勒傳感器節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"車體破壞"或"非法開啟"的節點判斷結果，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不會出現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測范圍。其監測結果具有很高的準確性、可靠性和實時性，有傳統汽車防盜系統難以比擬的優勢。

    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的監測方法還可以利用于社區安防、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，應該是安防系統的發展方向之一。

    參考文獻

    [1]丁鎮生編著。傳感及其遙控遙測技術應用[M]。北京：電子工業出版社2003.227-229。
    [2]Analog Devices, Inc. Low-Cost±2 g Dual-Axis Accelerometer with Duty Cycle Output[DB].       
    [3] 丁鎮生編著。傳感及其遙控遙測技術應用[M]。北京：電子工業出版社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：電子工業出版社 2000.2-47。