商丘工學院機械工程學院 徐雁波 李 威 賈 磊

多傳感器信息融合技術(shù)的汽車防盜系統(tǒng)研究

商丘工學院機械工程學院 徐雁波 李 威 賈 磊

結(jié)合當前市場上汽車防盜器普遍存在的誤報、監(jiān)測距離和擾民等問題，本文采用多傳感器監(jiān)測，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)分析，對汽車防盜系統(tǒng)進行了進一步的研究，有效地提高了汽車防盜系統(tǒng)的精準率和可靠性。

多傳感器；信息融合；防盜系統(tǒng)

0 引言

隨著汽車保有量逐年增加，以及電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感器技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通訊、計算機處理技術(shù)和智能控制技術(shù)等被廣泛應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)，使其產(chǎn)品向智能程度高的網(wǎng)絡(luò)式方向發(fā)展。目前市場上有些汽車防盜系統(tǒng)采用單點監(jiān)控，遇到情況容易出現(xiàn)錯報、漏報等現(xiàn)象，并不加分析產(chǎn)生報警信息。而多傳感器系統(tǒng)在性能差異和互補的基礎(chǔ)上，采用數(shù)據(jù)融合的方法，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造數(shù)據(jù)中心，精準判斷汽車所在的狀態(tài)，降低報警器的誤報率，加強防盜系統(tǒng)的可靠性，并結(jié)合無線通訊技術(shù)向車主發(fā)送相關(guān)信息。

1 多傳感器信息融合技術(shù)

1.1 多傳感器信息融合技術(shù)原理

多傳感器信息融合是指協(xié)同使用多種傳感器，如不同位置的多個同類或不同類的傳感器，并將這些傳感器所提供的局部環(huán)境的不整的信息加以綜合，形成與系統(tǒng)環(huán)境一致性的完整描述。目的主要是基于各傳感器分離獲取的監(jiān)測信息，進行優(yōu)化組合得到更準確的信息。運用數(shù)據(jù)融合技術(shù)綜合處理來自多個傳感器的數(shù)據(jù)信息和相關(guān)信息，可以獲得比運用單個，孤立的傳感器更加詳細而精確的結(jié)論。

1.2 多傳感器信息融合技術(shù)功能模型

當前，多傳感器信息融合的一般功能模型是后續(xù)工作的關(guān)鍵。在多傳感器信息融合領(lǐng)域，已經(jīng)有許多學者在這方面做出了一些努力研究，其中最具代表性的是美國軍事實驗室理事聯(lián)合會數(shù)據(jù)融合工作組提出的JDL模型。

JDL模型是一個有效的、跨越多個運用領(lǐng)域的模型，它確定了適用于信息融合的過程、功能、技術(shù)種類和特定技術(shù)，包括對象評估、態(tài)勢評估、威脅評估和過程評估。

在信息融合系統(tǒng)中，根據(jù)信息的特點，可分為數(shù)據(jù)層信息、特征層信息和決策層信息。傳感器檢測到的數(shù)據(jù)在融合中心被處理時，可以在某一層，也可以在多層，但最終的融合結(jié)果都要傳送到融合數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)可以從高層次的融合結(jié)果對低層次的進行調(diào)整。

2 傳感器信息的選擇

多傳感器信息融合技術(shù)主要就是利用多種傳感器進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、提取信息、實現(xiàn)監(jiān)測控制。在傳感器的選擇方面應(yīng)遵循一定的原則：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；選用不同種類的傳感器，以實現(xiàn)互補，信息共享，降低虛報漏報的概率；選用多個同種類的傳感器，合理布局，做到監(jiān)測無死角，提高系統(tǒng)可靠性。所以，在汽車防盜系統(tǒng)監(jiān)測模塊中常選用以下幾種傳感裝置。

1)微波多普勒傳感器：當人或物體靠近多普勒傳感器接收器時，波源的發(fā)射波投射到運動的物體上，反射波或散射波的頻率會發(fā)生變化，再經(jīng)多普勒檢測、放大、限幅等措施，可以得到一個相對應(yīng)的輸出電平，即可以判定人或物體是否靠近。

2)振動傳感器：一些不法分子進行盜竊大多都是對車體進行破壞（如砸壞玻璃），該傳感器能夠?qū)圀w振動進行監(jiān)測，在受到外力破壞時，可以通過聲音或閃光報警。

3)傾角傳感器：當車體遭到破壞以后，車體相對于初始位置會出現(xiàn)傾角變化，所以，該傳感器可以監(jiān)測車體傾角變化，從而判斷為汽車整體被搬運或拖吊情況。

4)熱釋電紅外傳感器：人體可以放射出峰值為9～10μm的遠紅外線，該傳感器可以過濾7～10μm的紅外線，所以對人體輻射的紅外信息較為敏感，可以監(jiān)測人體是否侵入車內(nèi)。

5)霍爾開關(guān)器件。通過霍爾開關(guān)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。

這五種傳感器從人體移動引起波頻率的改變、車體振動引起的頻段變化、車體位態(tài)改變和人體輻射的紅外線等不同方面來監(jiān)測入侵的情況，再通過合理的布局，就能夠采集汽車防盜所需全部信息，最大程度地消除信息的不確定因素，提高報警的準確率，從而減少誤報的可能性。

3 多傳感器信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)

在多傳感器系統(tǒng)中，需要多個傳感器提供相應(yīng)的信息，在對不確定信息的融合數(shù)據(jù)分析過程中，目前，一些較成熟的融合算法有Kalman濾波、貝葉斯估計、Dempster-Shafer證據(jù)理論、模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。本文所提出的汽車防盜系統(tǒng)是根據(jù)融合算法本身的特點，將模糊推理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行分析，得到所需要的結(jié)果數(shù)據(jù)。

模糊推理系統(tǒng)缺乏自學習、自組織和自適應(yīng)的能力，信息采集后，通過控制器輸入并被模糊化成一定關(guān)系，根據(jù)這個模糊關(guān)系推理得到處理后的信息，左后將這一信息進行清晰化處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人類大腦而產(chǎn)生的一種信息處理技術(shù)，在很多領(lǐng)域有所應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用大量的神經(jīng)元處理采集的信息，通過加權(quán)的形式與其他神經(jīng)元聯(lián)接，采用并行結(jié)構(gòu)和并行處理機制，具有很強的非線性映射能力，處理信息的能力較強。與模糊推理系統(tǒng)形成互補，在多傳感器信息融合方面，兩者的結(jié)合解決了信號處理和自動推理的難題。

根據(jù)模糊邏輯器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)，在處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點時，要形成不同層，即輸入層、隱層和輸出層。輸入層不進行數(shù)據(jù)分析，該層主要是輸入5個傳感器采集的信息，是特征向量的基本要素。隱層則采用激勵函數(shù)或傳遞函數(shù)對數(shù)據(jù)進行融合分析，提取能夠?qū)?yīng)系統(tǒng)狀況的參數(shù)信息。輸出層是網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)的輸出變量，實現(xiàn)模糊值到清晰值的轉(zhuǎn)化，確定系統(tǒng)識別的結(jié)果信息。

4 多傳感器信息融合的汽車防盜系統(tǒng)

對于多傳感器信息融合的防盜系統(tǒng)主要有傳感器模塊、電源模塊、中央處理模塊和警報響應(yīng)模塊。

其中傳感器組模塊由微波多普勒傳感器、振動傳感器、傾角傳感器、熱釋電紅外傳感器和霍爾開關(guān)器件組成，它們主要是對車輛環(huán)境周圍監(jiān)測，提供相關(guān)信息；電源模塊是通過車載蓄電池降壓提供電能；中央處理模塊主要對所有輸入的信息進行計算處理并發(fā)出指令給警報響應(yīng)模塊。警報響應(yīng)模塊主要接收中央處理器的信息，根據(jù)指令執(zhí)行動作（聲音、閃光報警、與車主通訊、鎖死點火系統(tǒng)或切斷油路等）。

5 結(jié)束語

隨著市場對汽車防盜系統(tǒng)要求的提高，本文對多信息融合技術(shù)的汽車防盜報警系統(tǒng)進行了研究，對比傳統(tǒng)的汽車防盜報警系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)報警的靈敏性和可靠性，同時在功能、成本、可擴展性和后期維護上都有很大的改進，應(yīng)用范圍得到了更大的擴展。

[1]歐陽林群.基于多傳感器信息融合技術(shù)的防盜報警系統(tǒng)研究[J].武夷學院學報,2008(4).

[2]張兢,路彥和.基于多傳感器信息融合技術(shù)的防盜系統(tǒng)研究[J].中國測試技術(shù),2006(3).

[3]陳曉琴.基于多傳感器信息融合技術(shù)的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計[J].制造業(yè)自動化,2010(12).

徐雁波（1986—），男，河南睢縣人，助教，主要從事汽車檢測技術(shù)研究工作。