《基于震动传感器和摄像头的汽车防盗报警系统的研究与设计》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于震动传感器和摄像头的汽车防盗报警系统的研究与设计

范文

雷源春何建威

摘要：随着经济快速发展，汽车的保有量越来越大，汽车的停车问题越来越严重，很多时候汽车停车后处于无人看守状态。汽车车窗被砸、人为对车辆进行伤害事情时有发生，有窃贼砸碎车窗盗取车内财物，事发后失主报案也很难挽回经济损失，本文针对这一事实，在车身安装震动传感器，当有人砸车时震动传感器检测的信息，经放大处理后加到微处理器，由中央处理器发出指令控制安装在车身上的摄像头进行拍照，并把记录视频信息存放在储存器中；储存的视频信息提供给公安部门作为重要线索；与此同时，电脑发出声光报警信号加到车身的车灯和扬声器，发出声光报警，威慑不法分子。

关键词：传感器；微处理器；摄像头；汽车报警

1 信息采集硬件组成及工作过程

信息采集的基本任务是将汽车受到侵害的信息转换成可被处理的电信号，由安装在汽车车身不同部位的四个震动传感器模块完成，每个传感器模块有震动传感器，温度补偿，信号放大，抗干扰混叠滤波器，AD转换组成。模块产生数字信息加到中央处理器CPU，CPU对输入的信息进行分析处理，判断汽车是否受到侵害。

信息采集硬件结构如图1所示，其中包括震动传感器及温度补偿电路，模拟信号调理电路，数据采集、数据处理电路，通信接口和供电电源。

信号工作流程是：原始信号由安装在车身不同部位的四个震动传感器提供，传感器输出信号经温度补偿、信号放大滤波后进入多通道同步ADC转换成数字量，再由内嵌于数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）中的阀值算法处理得到相关汽车是否受到侵害参数，计算结果将由SPI（Serial Peripheral Interface）或SCI（Serial Communication Interface）输出供摄像头和声光报警系统用。

2 震动传感器及其补偿电路

本系统选用的ICS3022型压电式硅震动计，这种震动计的内部敏感单元由悬臂梁和检验质量块组成，当感受到震动时悬臂梁会产生一定的形变，根据半导体的压电效应，这种形变而变化会产生硅悬臂梁电势的变化，通过检测单元即可转换成变化的电信号，从而得到随震动变化而变化的传感器输出信号。但压电式微震动传感器的缺点是温度漂移系数大，为了为提高系统的可靠性，需要为传感器提供温度补偿电路以传感器的不足，压电式硅微震动计内部电路可以等效成一个桥式电路，如图2所示。输入输出关系式如下

理论上当传感器在震动为0时R1·R3=R2·R4，这时电桥处于平衡状态，输出等于0。但工程中无法做到绝对相等，输出并不为0，这就是零位偏移误差，补偿的方法很简单，调节电桥桥臂电阻值使R1·R3与R2·R4尽量相等，比如当R1·R3大于R2·R4时，可增大R4或减小R3来减小零位偏移误差。

ISC3022震动计出厂时各桥臂电阻为固定值，无法调整，但可以通过在引脚间并接电阻或直接在引脚上串联电阻的方法来改变R3、R4的电阻值。当温度发生变化时，各桥臂电阻也会发生变化，设电阻R1～R4的温度系数分别为T1，T2，T3，T4，相对于25oC变化的温度为ΔT，公式（1.1）就呈现出如下形式

3 软件延时检测处理

由于汽车停放的环境比较复杂，比如汽车停放在人流量比较大的路边，由于人流量大，难免有人不小碰到汽车的车身，行人主观上没有侵害汽车的意识，如果报警系统启动，会引起行人的反感，这样也可能导致系统频繁启动，达不到预期的目的。怎样解决这个问题，行之有效的方法是采用软件延时，当中央处理器检测到震动信息时，不立即启动录像和声光报警系统，而是延时100毫秒，再检测是否有震动信号输入，延时再检测过程重复两到三次，如果有人故意侵害汽车，如砸车，震动会延续几秒时间或更长时间。连续检测到三次震动信息，处理器确认有人故意侵害汽车，启动录像和声光报警。

4 视频记录与声光报警

视频记录部分主要有像素为500万摄像頭，光敏电阻，电源，flash快速存贮芯片以及红外发光二级管阵列组成。其工作过程如下：

由震动传感器检测到震动信息，加到中央处理器，中央处理器经延时处理后确认汽车受到侵害，输出控制指令加到摄像头，与此同时，中央处理器输出指令加到声光报警器，为节约成本声光报警利用安装在汽车上的车灯和扬声器，摄像头开始录像，并把视频记录在flash芯片中，记录时间最少维持20秒钟，超过20秒钟由中央处理器控制，如果震动信号没有停止，摄像头的录像继续维持，如果录像20秒钟后，中央处理器没有检测到震动信号，则停止录像，同时停止声光报警。晚上由于没有灯光环境下，普通摄像头的成像效果差，很难达到记录视频效果与目的。为了提高夜晚的视频记录效果，采用黑白摄像头，用光敏电阻判断是白天还是夜晚，夜晚时点亮红外发光二极管，提高视频记录的清晰度。在黑夜怎样保证录像视频的清晰度，如果记录的视频不清晰，不能分辨出人物，解决这个问题我们采取以下措施：

（1）采用高像素摄像头。

（2）采用黑白镜头；实践证明，在夜晚黑白摄像头的清晰度比彩色摄像头好。

（3）在镜头的周围安装红外发光二极管，辅助聚集，保证摄像质量。

（4）使红外发光二极管只在夜晚工作，白天不工作。

5 视频测试效果

6 结语

摄像头通常固定在前排挡风玻璃位置，不法分子在对汽车实施侵害时，他的方位不一定在车的前端，我们用接近开关可以判断侵害者的位置，但摄像头必须要自动旋转到侵害者实施侵害的方位并进行视频记录。制作能360度自动旋转摄像头具有一定困难，侵害者不一定只在前端实施侵害，如果摄像头不能旋转到位，就算判断出方位，也不能对侵害者进行录像。

参考文献：

[1]徐宏伟.常用传感器技术及应用[J].电子工业出版社，2017.6.

[2]索雪松，纪建伟.传感器与信号处电路[J].水利水电出版社，2008.3.

[3]Newbold，Richard.数字信号处理及应用[J].机械工业出版社，2015.9.

[4]王川北，刘强，屈召贵.深入浅出USB系统开发——基于ARM Cortex.M3 北京航空航天大学出版社，2012.9.

[5]拉芙（RobertLove）.Linux内核设计与实现（原书第3版）[J].机械工业出版社2011.6.

[6]摩斯博格（Mosberger，D.），艾拉尼安（Eranian，S.），梁金昆，等译.IA.64 linux内核设计与实现[J].清华大学出版社，2004.11.

[7]朱虹.数字图像技术与应用[J].机械工业出版社，2011.5.

[8]Linux系统命令及其使用详解https：//wenku.baidu.com/view/d21cf78a6529647d27285212.html？sxts=1528276747927.

[9]Camera driver&V4L2驱动架构介绍.来源https：//blog.csdn.net/wh_19910525/article/details/18077971.

[10]XC.2440开发板使用手册.百度文库.https：//wenku.baidu.com/view/d1a6e23a03d8ce2f00662362.html？from=search.

项目来源：广州科技职业技术学院课题（项目编号2016ZR15）

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。