【正文】 盜竊行為的可靠性未有足夠重視 。 由于監(jiān)測(cè)模塊可以充分地利用多種傳感器在性能上的差異性與互補(bǔ)性、以及多個(gè)同類(lèi)而不同位置的傳感器在空間上的差異性，使得其收集來(lái)的來(lái)自各個(gè)傳感器的傳感信 息極具針對(duì)性 。防盜系統(tǒng)報(bào)警的警報(bào)是采用 GSM 等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，即時(shí)直接傳送給車(chē)主的 。也是汽車(chē)學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 安防產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展方向。但是各 種傳感器在性能上的差異與互補(bǔ)性卻提示我們通過(guò)綜合分析來(lái)自各個(gè)傳感器的信息，來(lái)獲取有效、可靠、完整的信息。多傳感器信息融合的基本原理就像人腦綜合處理信息的過(guò)程一樣，它充分地利用多個(gè)傳感器的資源，通過(guò)對(duì)各種傳感器及其觀測(cè)信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時(shí)間上的互補(bǔ)與冗余信息依據(jù)某種優(yōu)化準(zhǔn)則組合起來(lái)，產(chǎn)生對(duì)觀測(cè)環(huán)境的一致性解釋和描述。多傳感器對(duì)環(huán)境進(jìn)行測(cè)量，獲取大量 信息，這些信息有很大的冗余性。 (3)獲取復(fù)雜的信息。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） (5)提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。 3 信息融合的級(jí)別 按照信息抽象的五個(gè)層次，融合可分為五級(jí)，即檢測(cè)級(jí)融合、位置級(jí)融合、屬性 (目標(biāo) )級(jí)融合、態(tài)勢(shì)評(píng)估與威脅估計(jì)。在多傳感器分布檢測(cè)系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器對(duì)所獲得的觀測(cè)先進(jìn)行一定的預(yù)處理，然后將壓縮的信息傳送給其他傳感器，最后在某一中心匯總和融合這些信息，產(chǎn)生全局檢測(cè)判決。分布式多傳感器結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)單個(gè)傳感器的性能要求，降低造價(jià)。在分布式檢測(cè)系統(tǒng)中，由于融合中心只能得到經(jīng)過(guò)壓縮后的觀測(cè)信息，因此相對(duì)于集中式檢測(cè)會(huì)有性能損失。對(duì)于單傳感器跟蹤系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要是按時(shí)間先后對(duì)目標(biāo)在不同的時(shí)間的觀測(cè)值即檢測(cè)報(bào)告的融合，主要有集中式、分布式、混合式和多級(jí)式結(jié)構(gòu)。傳感器的檢測(cè)報(bào)告和目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)都被送入融合中心，在那里進(jìn)行時(shí)間和空間的融合。 (3)目標(biāo)識(shí)別級(jí)的融合。 在特征級(jí)融合方法中，每個(gè)傳感器觀測(cè)一個(gè)目標(biāo)并完成特征提取以獲得來(lái)自每個(gè)傳感器的特征向量。 在數(shù)據(jù)級(jí)融合方法中，對(duì)于同等量級(jí)的傳感器原始數(shù)據(jù)直接進(jìn)行融合，然后基于融合的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和身份估計(jì)。對(duì)于圖像傳感器，數(shù)據(jù)融合一般涉及到圖像畫(huà)面元素級(jí)的融合，因而數(shù)據(jù)級(jí)融合也常成為像素級(jí)融合。威脅估計(jì)是利用態(tài)勢(shì)評(píng)估估計(jì)的將要發(fā)生和已經(jīng)發(fā)生的事件和一些先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)事件出現(xiàn)的程度和事態(tài)的嚴(yán)重性的判斷。從分布檢測(cè)的角度看，檢測(cè)級(jí)融合的結(jié)構(gòu)主要有分散式結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)、串行結(jié)構(gòu)、樹(shù)狀結(jié)構(gòu)和帶反饋并行結(jié)構(gòu)。在具體應(yīng)用中，可按照某種規(guī)則將這些分離的字系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，看成一個(gè)大系統(tǒng)，并遵循大系統(tǒng)中的某種最優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)確定每個(gè)子系統(tǒng)的工作點(diǎn)。 圖 為串行結(jié)構(gòu)， N個(gè)局部節(jié)點(diǎn) S1, S2,?， SN 分別接受各自的檢測(cè)后，首先 S1節(jié)做出局部判決 U1,然后將它通信到節(jié)點(diǎn) S2，而 S2則將它本身的檢測(cè)與 U1 融合形成自己的判決 U2，以后，重復(fù)前面的過(guò)程，信息繼續(xù)傳遞、融合，直道節(jié)點(diǎn) SN。為了減小傳輸數(shù)據(jù)的帶寬，我們?cè)诒O(jiān)測(cè)模塊中利用硬件進(jìn)行該級(jí)別的融合處理。 系統(tǒng)首先將微波多普勒傳感器作為第一級(jí)監(jiān)測(cè)器件。 “整車(chē)搬運(yùn)”和“車(chē)體破壞”這兩個(gè)警報(bào)等級(jí)屬于信息融合中的檢測(cè)級(jí)融合，可以利用串行結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述 ： 距離檢測(cè)節(jié)點(diǎn) S1 接收到檢測(cè)信息后，做出有“人或物體接近”的局部判決 U1，然后分別根據(jù)各自的 S2節(jié)點(diǎn) (傾斜檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、振動(dòng)檢測(cè)節(jié)點(diǎn) )的局部判決 U2，可以得出融合判決的結(jié)果 U0，對(duì)應(yīng)各自的監(jiān)測(cè)范圍，做出“整車(chē)搬運(yùn)”或“車(chē)體破壞”的判斷。在這種方法中，每個(gè)傳感器觀測(cè)一個(gè)目標(biāo) ： 距離傳感器監(jiān)測(cè)入侵的距離，振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)是否有車(chē)體的破壞，霍爾器件監(jiān)測(cè)是否有車(chē)門(mén)的開(kāi)啟，熱釋電紅外傳感器監(jiān)測(cè)人體的紅外信息。其中電源模塊與汽車(chē)蓄電池相連，為系統(tǒng)提供所需的能量來(lái)源 。 系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)中遵循了以下的 基本設(shè)計(jì)原則 ： (1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)的常規(guī)用法。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是 ： 軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。 (6)單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮器件驅(qū)動(dòng)能力。 系統(tǒng)選用的微處理器 (MSP43OF149APM )、各種傳感器的敏感元件 (微波多普勒傳感器、傾斜傳感器、振動(dòng)傳感器、熱釋電紅外傳感器、霍爾器件等 )及其處理電路、報(bào)警執(zhí)行模塊所需電壓值為 5V 或 ，需要電壓轉(zhuǎn)換電路為各種器件提供穩(wěn)定可靠的電源。 LM2576系列芯片輸入電壓范圍為 ～37V，有 , 5V, 12V, 15V 四種固定電壓輸出 類(lèi)型，以及一種電壓輸出可調(diào)節(jié)類(lèi)型，輸出電壓變化范圍小于177。 LM2576 僅需要四個(gè)外部元件就可以完成電壓的轉(zhuǎn)換，并還具有休眠、熱保護(hù)、限流保護(hù)等功能。 Rl選用的精度為 1%的金屬膜電阻，阻值為 1K。 (4)根據(jù)負(fù)載電流、反向電壓，確定二極管型號(hào)為 1N5822。將其集成在各個(gè)傳感器電路的線路板上，不但可以為傳感器提供可靠的電源供給，而且通過(guò) ADP3330 的 SB引腳可以控制 ADP3330 的開(kāi)啟與關(guān)閉，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感器的開(kāi)閉控制。 （二）防盜系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模塊 防盜系統(tǒng)的 監(jiān)測(cè)模塊由微波多普勒傳感器組、振動(dòng)傳感器組、霍爾器件組和熱釋電紅外傳感器組組成，用于汽車(chē)防盜信息的采集以及數(shù)據(jù)的初步融合處理。微波傳感器的基本原理是根據(jù)微波反射、透射、散射、干涉等物理特性的改變以及被測(cè)材料的電磁 特性的相對(duì)變化，通過(guò)對(duì)微波基本參數(shù)變化的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)波源的發(fā)射波投射到運(yùn)動(dòng)的物體上時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，反射波或散射波的頻率會(huì)發(fā)生變化。因此將微波多普勒測(cè)速傳感器用于汽車(chē)防盜系統(tǒng)，就可以在汽車(chē)周?chē)O(shè)置一個(gè)全方位的預(yù)警監(jiān)測(cè)空間。其中， A圖 為 HB100 信號(hào)采集及處理電路， U1 為微波多普勒發(fā)生 /接收模塊， U2 為 相關(guān)阻容器件構(gòu)成濾波、放大電路， Rd5, Rd6, Cd5 用于設(shè)定輸出電壓 信號(hào)的中心值，并將監(jiān)測(cè)電路的上電時(shí)間進(jìn)行延遲以防止系統(tǒng)由于過(guò)早 啟動(dòng)引起誤報(bào)警。 這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器信息的初步融合，而且該信號(hào)可以作為其它傳感器的開(kāi)啟信號(hào)，與開(kāi)關(guān)電源聯(lián)合使用能夠?qū)崿F(xiàn)降低系統(tǒng)功耗的功能。 2 利用加速度傳感器對(duì)車(chē)體振動(dòng)與傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè) 對(duì)車(chē)體的振動(dòng)與傾斜狀況進(jìn)行測(cè)量，可以對(duì)竊賊采用拖吊法盜竊車(chē)輛以及破學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 壞車(chē)體的現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)警。因此可以利用 ADXL202E同時(shí)對(duì)車(chē)體的振動(dòng)和傾斜角度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 在采用數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只要利用微處理器的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器端口分別采集信號(hào)的工作周期脈寬 T1和工作周期的時(shí)間長(zhǎng)度 T2，利用公式 ()就可以得出被測(cè)加速度的值。 第二種方法可以對(duì)輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大，但頻率響應(yīng)特性較低。 T2引腳外接 625kΩ的 RSET電阻，將輸出 的數(shù)字信號(hào)的周期確定為 5ms，即頻學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 率為 200Hz。 而對(duì)于振動(dòng)的測(cè)量，則需要 10～ 200Hz 的較寬信號(hào)范圍。另外，從 XFILT、 YFILT端口輸出的模擬信號(hào)無(wú)帶負(fù)載的能力，可以將帶通濾波后的信號(hào)送入電壓跟隨器，以提高其 帶負(fù)載的能力。將微處理記錄的 16 次振幅采樣值的絕對(duì)值求和，就可以得到 40ms 內(nèi)振動(dòng)的能量。 圖 霍爾效應(yīng)原理圖 如圖 l，寬為ω，厚為 d的 N 型半導(dǎo)體薄片，位于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的磁場(chǎng)中， B 垂直于 1—— ω。在這 兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生霍耳電場(chǎng) EH。該類(lèi)傳感器的功耗非常低， A3209E 的功耗低達(dá) 400 μ W，特別適合低功耗場(chǎng)合 ，在掌上電腦等電池供電的手持設(shè)備上有著廣泛的應(yīng)用。斬波技術(shù)雖然可以提高信號(hào)的穩(wěn)定性，也會(huì)造成信號(hào)頻響的延遲，但由于 A3210E 系列傳感器采用了較高的采樣頻率，提高了采樣的速度，就相對(duì)減小了響應(yīng)延遲的影響。輸出旁路電容 C2為輸出的跳變信號(hào)提供能量。如果認(rèn)為車(chē)的前后門(mén)的警報(bào)等級(jí)不同，可以將圖 中代表兩個(gè)前門(mén)的信號(hào)以及后門(mén)信號(hào)分別融合，然后將各自的結(jié)果送至中央處理模塊，中央處理模塊不同的權(quán)值進(jìn)行融合處理，具體處理方法可根據(jù)用戶(hù)的要求分別處理。由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，所以在近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于各種防盜報(bào)警器電路系統(tǒng)中。在硅片表面上貼上截止波長(zhǎng)為 7～ 10μ m的濾光片，于是就得到只對(duì)人體溫度范圍敏感的熱釋電紅外線傳感器。該傳感器是利用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測(cè)紅外線的，采用靈敏元互補(bǔ)的方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器工作穩(wěn)定性。 圖 熱釋電紅外傳感器的工作原理圖 熱釋電紅外傳感器的工作原理圖如圖 。 D 圖 為窗口式比較器，將 RE200B 輸出的電壓信號(hào)與設(shè)定的閑值相比較，比較的結(jié)果是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入中央處理模塊 。 （三） 防盜系統(tǒng)的報(bào)警執(zhí)行模塊 多傳感器信息融合汽車(chē)防盜系統(tǒng)的報(bào)警執(zhí)行模塊主要用于執(zhí)行遇警后的報(bào)警操作和汽車(chē)自鎖操作，含 GSM 報(bào)警、聲光報(bào)警和汽車(chē)自鎖幾個(gè)部分。 1 報(bào)警執(zhí)行模塊的 GSM 報(bào)警 (1) GSM 系統(tǒng)概述 GSM系統(tǒng)是根據(jù)歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì) (ETSI)指定的 GSM技術(shù)規(guī)范研制而成的第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)?；緲I(yè)務(wù)按功能可分為電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)。同一附加業(yè)務(wù)可以應(yīng)用到若干基本業(yè)務(wù)中。TC35 模塊集成 了基帶處理單元和 RF 射頻模塊，對(duì)外提供 40pin 的 ZIP 連接器，用戶(hù)通過(guò)該連接器就可以實(shí)現(xiàn)包括系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)輸入輸出、語(yǔ)音輸入輸出和電源輸入等功能。 系統(tǒng)的語(yǔ)音報(bào)警音源存貯于掩膜型語(yǔ)音芯片的存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器又可以劃分為多個(gè)段 (劃分的段數(shù)應(yīng)小于 124 個(gè) )，并且不同的段能夠組合成多個(gè)語(yǔ)音組以對(duì)應(yīng)不同的鍵值，外部輸入信號(hào)控制“ Key” 引腳輸入不同的鍵值，就可以回放不同的語(yǔ)音組合。兩個(gè)“ FLAG”標(biāo)志位引腳低電平有效，可以接發(fā)光二極管用以顯示工作狀態(tài)。 閃光報(bào)警及汽車(chē)自鎖的原理圖如圖 所示。 圖 閃光報(bào)警及汽車(chē)自鎖原理圖 4 汽車(chē)防盜系統(tǒng)的中央處理模塊 由微處理器及其外圍設(shè)備組成的中央處理模塊是汽車(chē)防盜系統(tǒng)的核心部分。另外，該系列單片機(jī)在超低功耗和功能集成等方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)。此外，它的中斷源較多，使用靈活方便，當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求將它喚醒只需 6μ s。 適應(yīng)汽車(chē)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境 ： MSP430FLASH 系列產(chǎn)品中有適用于汽車(chē)工業(yè)級(jí)應(yīng)用的 溫度范圍 (40oC～ 125 oC)的型 —— MSP430F149APM。 為 C 和匯編語(yǔ)言最優(yōu)化設(shè)計(jì)的 CPU 結(jié)構(gòu) 。因此可以用相同的指令訪問(wèn) FLASH, RAM 和外圍模塊，也可以執(zhí)行 RAM 中的程序代碼。在轉(zhuǎn)換和控制緩沖器的輔助下，ADC12 模塊可以在沒(méi)有 CPU 干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)高達(dá) 16 路 ADC 轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)。 定時(shí)器 Timer A, Timer B： Timer A 是 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，并且?guī)в腥凡东@ /比較器。 串行通信模塊 ： 單片機(jī) MSP430F149 有兩個(gè)串行通信模塊 USARTO 和USARTI。 P1 和 P2 端口擁有中斷功能。同時(shí)各端口大多數(shù)都有復(fù)用功能可以通過(guò)軟件選擇第二功能。 （一） 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)概述 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。 在程序設(shè)計(jì)時(shí)，往往存在著時(shí)間與空間的矛盾。比如，目前程序存儲(chǔ)器的容量己不是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，我們可以利用存儲(chǔ)器的空間實(shí)現(xiàn)程序響應(yīng)速度的加快。做到這一點(diǎn)往往需要使用高級(jí)語(yǔ)言，采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思想。算法是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，它決定了程序的正確性和程序的質(zhì)量。根據(jù)程序的流程圖，進(jìn)行編寫(xiě)源程序。程序優(yōu)化就是縮 短代碼的長(zhǎng)度，加快運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。 第三防盜系統(tǒng)警報(bào)級(jí)別的劃分和報(bào)警執(zhí)行模塊對(duì)應(yīng)報(bào)警操作也需要軟件的控制才能得以完成。單片機(jī)在系統(tǒng)上電并進(jìn)行初始化以后，進(jìn)入低功耗模式以降低系統(tǒng)功耗?？梢钥闯鱿到y(tǒng)功耗情況 取決于中斷服務(wù)程序的時(shí)間。事件觸發(fā)是指微處理器等待微波多普勒傳感器接入端口―― 口的中斷信號(hào)，以觸發(fā)相應(yīng)的事件處理操作。其中，霍爾器件和紅外監(jiān)測(cè)子程序是指端口 , , 和 的設(shè)置，由于 MSP430F149 的 P2端口具有中斷能力，將 , 設(shè)置為 I/O 端口模式，端口方向?yàn)檩斎耄?P2端口的中斷允許寄存器相應(yīng)位置位，選擇信號(hào)上升沿為觸發(fā)沿。當(dāng)要打開(kāi)所需的監(jiān)測(cè)模塊時(shí)， CPU 相對(duì)應(yīng)的端口置“ 1，開(kāi)啟監(jiān)測(cè)模塊的供電電源，使監(jiān)測(cè)模塊開(kāi)始工作。報(bào)警模式 3是車(chē)體 破壞報(bào)警，當(dāng)車(chē)窗等部件被外力破壞后，系統(tǒng)發(fā)出短消息“車(chē)體破壞” 。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 結(jié)論 經(jīng)過(guò)近兩年的不懈努力，本課題從方案的確定、系統(tǒng)模型的構(gòu)建、元器件的選擇、原理圖的設(shè)計(jì)、 PCB 線路板設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，到系統(tǒng)原型機(jī)的制作完成，主要進(jìn)行了以下幾方面的工作 ： (1)根據(jù)汽車(chē)的被盜模式構(gòu)建了汽車(chē)防盜系統(tǒng)的信息融合模型 ，從理論上提出了汽車(chē)防盜的新思路。 (3)根據(jù)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，利用工 AR公司的“ Embedded Workbench”集成開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊功能?？偨Y(jié)近兩年來(lái)的工作，對(duì)這個(gè)課題還有以下幾點(diǎn)展望 ： (1)系統(tǒng)模型的更新。 (2)監(jiān)測(cè)模塊傳感器組的選擇和布局。系統(tǒng)軟件在隨系統(tǒng)模型更新、硬件器件的替代而修改的同時(shí)，應(yīng)該不斷進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)行速度和占用更少的系統(tǒng)資源 。 學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 致謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，院領(lǐng)導(dǎo)老師為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)建了盡可能好的設(shè)計(jì)環(huán)境，給了我們?cè)谠O(shè)計(jì)方面的極大的幫助，并從各