一种基于运动状态检测的智能防盗方法、系统和行李箱与流程

本发明涉及行李防盗领域，具体涉及一种基于运动状态检测的智能防盗方法、系统和行李箱。

背景技术：

随着国民经济的迅速发展以及人们生活水平的不断提高，出差旅行呈现常态化。在出差旅行过程中，行李误拿、错拿、被盗等现象时有发生，给人们的出行带来诸多不便。

目前，国内外对汽车、室内防盗方法的研究比较多，也推出了一些具有应用价值的产品，但是现在行李防盗的研究方面还处在初级阶段。现有技术中，有一种方案采用射频技术，包括阅读器和一个射频发射器，射频在7米之外时箱子里面的系统会接收不到射频信号，从而会报警，通过射频信号仅能判断行李与用户的距离，无法判断箱子的运动状态，也没有和手机端相连接，精度较差。如果在火车上行李被盗，在射频范围内是无法报警的，特别是在乘客上下车期间，行李箱可能因为报警不及时而无法找回。另外用户去洗手间时若超过一定距离也会误报警。另一种方案基于gps定位，此方案范围大，误差大，精确度低，不能及时发现被盗，且在室内gps信号很差，无法起到防盗作用。所以现有的防盗行李箱已无法满足人们的需要，急需一种行李箱防盗系统来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于运动状态检测的智能防盗方法、系统和行李箱，用以解决现有技术不能对行李箱有效监测以及准确判断行李箱是否被盗的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种基于行李箱运动状态检测的智能防盗方法，包括以下步骤：

设定行李箱在空间坐标系中设定方向上的加速度阈值；

实时检测所述行李箱在所述空间坐标系中设定方向上的实际加速度；

当所述实际加速度大于所述加速度阈值时，发出报警信息。

进一步的，设定行李箱与设定参照物的距离阈值，并实时检测所述行李箱和所述设定参照物的实时距离，当所述实际加速度大于所述加速度阈值且所述实时距离大于所述距离阈值时，发出报警信息。

进一步的，得到所述实际加速度的过程包括：

实时检测所述行李箱在所述空间坐标系中设定方向上的实时加速度和实时旋转角速度；

对所述实时加速度和实时旋转角速度滤波处理后数据融合，得到融合数据；

整合所述旋转角速度和融合数据，得到所述实际加速度。

进一步的，所述滤波处理是卡尔曼滤波处理。

进一步的，所述设定方向包括相互垂直的x、y、z三个方向。

相应的，本发明还提供了一种基于行李箱运动状态检测的智能防盗系统，包括处理单元、报警单元和用于检测加速度的运动状态检测单元；所述处理单元采样连接所述运动状态检测单元，所述处理单元控制连接所述报警单元。

进一步的，还包括距离检测模块，所述处理单元采样连接所述距离检测模块。

进一步的，所述运动状态检测单元还包括角速度检测模块。

进一步的，还包括通讯单元，所述通讯单元通过无线通讯和远程终端进行信息交互，所述处理单元连接所述通讯单元。

本发明还提供了一种基于运动状态检测的智能防盗行李箱，所述行李箱应用了基于行李箱运动状态检测的智能防盗系统，包括处理单元、报警单元和用于检测加速度的运动状态检测单元；所述处理单元采样连接所述运动状态检测单元，所述处理单元控制连接所述报警单元。

进一步的，还包括距离检测模块，所述处理单元采样连接所述距离检测模块。

进一步的，所述运动状态检测单元还包括角速度检测模块。

进一步的，还包括通讯单元，所述通讯单元通过无线通讯和远程终端进行信息交互，所述处理单元连接所述通讯单元。

本发明的有益效果是：通过监测行李箱在设定坐标方向上的加速度是否大于设定阈值，从而判断行李箱是否被移动，解决了现有技术不能对行李箱有效监测以及准确判断行李箱是否被盗的问题。

同时通过检测行李箱和周围物体的距离，并考虑了由于移动造成的旋转角度的变化，对得到的数据进行综合分析计算，将得到的结果与设定阈值进行比较，进而判断行李箱是否被移动；当行李箱被移动时可及时发出警报声并发送报警信息到远程终端，以提醒行李箱主人，避免造成财务损失。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构图；

图2是本发明实施例2的结构图；

图3是本发明实施例2行李箱静止时在三个坐标方向上的实际加速度的原始数据；

图4是本发明实施例2中实际加速度的原始数据滤波后的数据；

图5是本发明实施例2中行李箱移动时经过滤波的实际加速度；

图6是本发明实施例2中对数据进行运算得到实际加速度的过程示意图；

图7是本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本发明所述方法是通过实时检测行李箱在空间坐标系中x、y、z三个方向上的实际加速度，并与设定阈值进行比较从而判断行李箱的运动状态，能够在行李箱被盗时发出报警信息，提醒行李箱所有人。为了使判断结果更加可靠，本发明还考虑了测量行李箱与周围参照物的距离，综合判断行李箱是否被移动。

加速度可以通过加速度传感器测量得到，但是由于行李箱所处的运输环境容易导致测量结果不准确，干扰较大，因此本发明所述实际加速度是通过测量行李箱在三个坐标上的加速度以及旋转角速度综合得到的，其测量精度更加可靠。

实现本发明所述方法的系统不是唯一的，下面给出了两个具体的实施例来对本发明进行说明。

实施例1

图1中运动状态检测单元包括加速度传感器以及旋转角速度传感器(陀螺仪)，系统还包括超声波传感器。上述传感器均连接处理单元，处理单元连接有蜂鸣器，当处理单元判断行李箱被移动时控制蜂鸣器报警。

实施例2

图2中运动状态检测单元包括加速度传感器以及旋转角速度传感器(陀螺仪)，系统还包括超声波传感器。上述传感器均连接处理单元，处理单元连接通讯单元以及蜂鸣器；通讯单元通过无线方式和手机进行通讯，可以向手机发送报警信息，手机也可以向通讯单元发送控制指令，例如蜂鸣器误动时控制蜂鸣器停止；当处理单元判断行李箱被移动时控制蜂鸣器报警，蜂鸣器可以由手机控制停止报警，或者在行李箱上设置停止开关。

本发明所述系统并不限于图1和图2中所示结构，可以对传感器类型或者数量进行改变，例如使用mpu6050代替加速度传感器和旋转角速度传感器(陀螺仪)；处理单元的等效替换，例如选择单片机或者plc；对无线通讯方式的具体选择，例如蓝牙、4g网络或者向手机发送短信等方式。

如图3所示为实施例2中行李箱静止时在三个坐标方向上的实际加速度的原始数据，由于硬件本身的原因、环境因素以及重力加速度的影响，原始数据极不稳定，在静止的时候，原始数据会不断变化，无法用于后续的处理。

如图4所示是对行李箱静止时实际加速度的原始数据经卡尔曼滤波算法处理之后得到的数据图，图中数据变得稳定，漂移现象得到改善，与实际的运动状态更为接近，能够反映出行李箱的加速度变化。

如图5所示，通过模拟行李箱进行随机的运动，发现在翻转行李箱的过程中，由于箱子与重力加速度方向的夹角发生变化导致x、y、z三个方向的加速度会同时变化；在100-300秒时间段内，对行李箱进行推拉，此时x、y轴方向的加速度数值随着箱子与重力加速度方向的夹角以及拉动箱子力度的变化而变化，z轴的加速度基本保持稳定；在320秒时，箱子进行自由落体运动，y轴方向的加速度会在重力加速度的附近保持稳定状态，x轴加速度处于0附近。通过实验，测试多种情况下数据的变化，根据静止时滤波后的数据和移动数据找出三个方向上的加速度阀值。

系统通过实时检测三个方向的实际加速度，判断三个方向实际加速度是否大于加速度阈值，从而判断行李箱的运动状态。因为在火车启停过程中产生的抖动会引起加速度瞬间变化，此时行李箱是处于安全状态的，为了避免火车行驶对系统造成的干扰，系统可以通过超声波传感器测量行李箱与周围物体的距离，在火车启停过程中能够监测行李箱的移动距离，当超过一定的阈值时才会发出警报。同时，系统通过算法对加速度数据进行处理，并将新产生的数据与前五次的平均值进行对比，过滤掉因火车运动造成的瞬间的加速度变化，从而消除火车运动对系统造成的干扰。

图3、图4和图5中坐标系中红色曲线代表在x轴上的加速度；蓝色曲线代表在y轴上的加速度；黑色曲线代表在z轴上的加速度。

图6所示为数据进行运算得到实际加速度的过程示意图。对测量到的加速度和角速度进行卡尔曼滤波处理得到角度；对角速度、角度进行pid控制算法运算后叠加，得到处理后的数据即为行李箱在x、y、z方向上的实际加速度，kd、kp是pid控制的相关参数。

图7为系统流程图，包括以下步骤：

测量行李箱静止时在空间坐标系中三个方向上的实际加速度，滤波处理后得到三个方向上的加速度阈值；

实时测量行李箱在空间坐标系中三个方向上的实际加速度，并判断是否大于加速度阈值；

如果不大于则继续测量；如果大于则发出报警信息。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，通过监测行李箱的运动加速度以及由于移动造成的旋转角度的变化，并对得到的数据进行综合分析计算，将得到的结果与设定阈值进行比较，有效判定行李箱是否被移动。

但本发明不局限于所描述的实施方式，例如在对测量数据进行处理得到实际加速度的过程中，并不限于实施例中描述的过程，可以是等效的调整几个步骤的顺序，一样可以得到需要的值，或者改变报警的具体方式，例如没有设置蜂鸣器，报警信息以短信的方式发送到手机上以提醒行李箱主人，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。