一种基于北斗双向通信功能的防盗方法及系统与流程

本发明涉及卫星定位及通信技术领域，具体涉及一种基于北斗双向通信功能的防盗方法及系统。

背景技术：

独立的gps接收模块是不具备交互通信功能的，单一gps接收器使用的定位方式为单点定位，在定位过程中gps模块只接收卫星信号并解码。要实现接收器间的通信需要配合额外的通信比如移动通信网络模块才能实现定位数据的发送与系统控制。相较于gps，北斗系统用户终端具有双向报文通信功能，用户可以一次传送40-60个汉字的短报文信息，因而北斗通信设备即能够定位，也能够将自己的位置通过北斗通信卫星发送给接收服务器。北斗卫星覆盖范围东经约70°~140°、北纬5°~55°，是覆盖中国本土的区域定位系统。目前可以应用于我国本土以及邻近海域。基于北斗卫星的防盗方法及装置也已有所研究。主要集中在依靠监测设备位置以及加速度判断设备是否被盗。但该类防盗方法仅适用于陆地上的设备。海洋中漂浮设备在海浪的推动下，会出现随机的加速度及位置变化，对防盗判断形成干扰，容易误报。因而需要研制出适合海洋存在随机位置波动情况下的防盗方法及系统。

中国专利cn103150874a，公开日2013年6月12日，一种基于北斗短报文功能的防盗方法和系统，提出了一种基于北斗短报文功能的防盗方法，包括步骤：预先设置报警信息接收地址；实时采集目标设备的姿态数据；根据所述加速度数据，判断所述载体是否处于静止状态，否，则判断加速度数据和位移是否超过预设值，是，则判定目标设备被盗，将报警信息通过北斗通信卫星或移动网络转发至所述报警信息接收地址。应用在海洋漂浮设备时，海浪推动目标设备移动，会引起防盗系统误报。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了保证运用于海洋的设备的安全，获取定位位置和短报文通信，实现防盗功能，避免3g模块覆盖范围有限以及gps无短报文通信等弊端导致目标设备不具有防盗功能。设计了一种基于北斗双向通信功能的能够实现防盗的避免因海浪推动导致误报的防盗方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于北斗双向通信功能的防盗方法，适用于安装全向加速度计的海洋设备，包括以下步骤：a）设置接收报警信息的服务器；b）采集目标设备的北斗定位数据和加速度数据，将定位数据以及加速度数据与预设判断条件对比，若符合判断条件则认为目标设备被盗并进入步骤c，反之，则重复本步骤；c）将报警信息通过北斗通信卫星或移动网络转发到步骤a中所设置的服务器。

作为优选，所述采集目标设备的北斗定位数据的方法为：采集目标加速度数据，判断目标设备是否静止，若否，则通过北斗通信卫星获取目标设备的当前定位数据，若是，则重复本方法。若监测到某一时段内目标设备的加速度始终为0，则可判定目标设备处于静止状态，此时不需要与北斗卫星通信获取定位数据，节省资源。

作为优选，所述采集目标设备的北斗定位数据的方法为：采集目标设备加速度数据，判断目标设备是否静止，若否，则取目标设备上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻为时段tx，将时段tx等分为n段，记为tx1~txn，以每个时段txi在时段初的加速度矢量与时段时间长度的积作为本时段的水平速度矢量vhi，i∈[1,n]，时段tx1~txn的水平速度矢量相加后取模，获得时段tx末尾时目标设备的水平速度值vh，判断vh是否高于设定阈值vhmax，若是，则通过北斗通信卫星获取目标设备的当前定位数据，若否，则判断目标设备在工作位置附近往复摆动，无需采集北斗定位数据，重复本方法。

作为优选，所述将定位数据以及加速度数据与预设判断条件对比的方法为：分别将定位数据以及加速度数据与各自的预设判断条件对比，若定位数据或者加速度数据符合对应的预设判断条件，则认为目标设备被盗并进入步骤c；所述对应定位数据的预设判断条件为预设位置范围，所述定位数据与预设判断条件对比的方法为：通过定位数据得出目标设备的地理位置，若目标设备的位置超出预设位置范围则判断目标设备被盗。

作为优选，所述加速度数据与预设判断条件对比的方法为：取目标设备上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻为工作时段t，将工作时段等分为n段，记为t1~tn，以每个时段tj在时段初的加速度矢量与时段长度的积作为时段tj末的速度矢量vhj，以时段tj-1末的速度矢量vhj-1和速度矢量vhj的矢量和的一半作为时段tj的速度矢量vaj，以时段tj的速度矢量vaj与时段长度t/n的积作为时段tj的水平位移矢量ej，将时段t1~tn的水平位移矢量相加后得到时段t末目标设备的位移矢量e，位移矢量e的模为|e|；获得时段t内目标设备的垂直速度函数，在时段t内对垂直速度函数的绝对值积分，获得时段t末尾时刻目标设备的垂直移动总量l，取k=|e|/l,所述预设判断条件为k的阈值kmax，若k的值大于阈值kmax，则判断目标设备被盗。目标设备垂直速度函数的获取方法为，在工作时段t内以频率fv对全向加速度计的垂直分量采样，将采样点的加速度值与1/fv的积作为采样点的垂直速度变化值，将采样开始时刻至采样点之间的全部采样点的垂直速度变化值的和作为采样点的垂直速度，从而获得每个采样点的垂直速度-时间数据对，将足够的垂直速度-时间数据对进行拟合，获得垂直速度函数。

作为优选，所述通过北斗通信卫星获取目标设备的当前定位数据的方法为：向北斗通信卫星发送北斗短报文，请求目标设备的当前定位数据；接收北斗通信卫星反馈的包含有目标设备的当前定位数据的北斗短报文。

作为优选，所述报警信息包括目标设备最新定位数据以及目标设备上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻时段内的加速度数据，接收服务器接收到报警信息后计算出目标设备的最新地理位置以及被盗的运动轨迹，推断出目标设备被盗后可能的移动方向及移动速度。

一种基于北斗双向通信功能的防盗系统，适用于前述的一种基于北斗双向通信功能的防盗方法，包括控制单元、数据处理单元、远程发射单元、本地定位单元、数据存储单元、远程接收单元、全向加速度计和供电单元，所述的远程发射单元、本地定位单元、远程接收单元、全向加速度计均与所述控制单元连接，所述控制单元通过数据处理单元进行数据运算及对比，控制单元分别通过所述远程发射单元以及远程接收单元向北斗通信卫星发射以及接收数据，控制单元通过本地定位单元解读接收到的定位数据获得目标设备的当前地理位置，控制单元通过全向加速度计获得目标设备的加速度矢量，所述控制单元按照以下步骤工作：a）设置接收报警信息的服务器；b）采集目标设备的北斗定位数据和加速度数据，将定位数据以及加速度数据与预设判断条件对比，若符合判断条件则认为目标设备被盗并进入步骤c，反之，则重复本步骤；c）将报警信息通过北斗通信卫星或移动网络转发到步骤a中所设置的服务器。

本发明的实质性效果是：监测目标设备的加速度以及位置，满足预设条件则主动发送设备地理位置信息以及最近一段时间的加速度信息，实现海洋设备的防盗及追踪；通过对比垂直加速度和水平加速度数据，降低因海浪推动导致的误报率。

附图说明

图1为本发明防盗系统的结构示意图。

图2为本发明防盗方法的流程框图。

图3为全向加速度计结构图。

其中，1、第一旋转轴，2、第一压力传感器对，3、内球壳，4、第二压力传感器对，5、支架，6、第三压力传感器对，7、第三旋转轴，8、外球壳，9、质量球，10、第二旋转轴，11、球状永磁铁，100、目标设备，200、远程发射单元，300、本地定位单元，400、远程接收单元，500、全向加速度计，600、控制单元，700、数据处理单元，800、供电单元，900、数据存储单元。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

如图1所示，为本发明防盗系统的结构示意图，远程发射单元200、本地定位单元300、远程接收单元400以及全向加速度计500均与控制单元600连接，控制单元600、数据处理单元700、远程发射单元200、本地定位单元300、数据存储单元900以及远程接收单元400均由供电单元800供电，控制单元600通过数据处理单元700进行数据运算及对比，控制单元600分别通过远程发射单元200以及远程接收单元400向北斗通信卫星发射以及接收数据，控制单元600通过本地定位单元300解读接收到的定位数据获得目标设备100的当前地理位置，控制单元600通过全向加速度计500获得目标设备100的加速度矢量。

如图3所示，为全向加速度计结构图，沿质量球9周围布置有3对压力传感器，分别为第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6，第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6均有两个同轴心的棒状压力传感器构成，第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6的棒状压力传感器的轴心两两正交且均基本相交于质量球9的质心，第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6的棒状压力传感器的外侧端均与内球壳3固定连接，第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6的棒状压力传感器内侧端均与质量球9抵接，内球壳3与外球壳8通过第一旋转轴1铰接，内球壳3与外球壳8之间留有间隙，第一旋转轴1一端穿出外球壳8并与球状永磁铁11固定连接，球状永磁铁11球心基本位于第一旋转轴1轴心线上，第一旋转轴1轴心线以及第二压力传感器对4的棒状压力传感器的轴心线均位于球状永磁铁11南北极分界面上，外球壳8与支架5通过第二旋转轴10铰接，支架5通过第三旋转轴7铰接安装在目标设备100上。球状永磁铁11首先起到铅锤作用，通过第一旋转轴1的径向力带动外球壳8沿第二旋转轴10或者第三旋转轴7少量旋转，能够使球状永磁铁11始终位于内球壳3正下方，即使得第一压力传感器对2的中轴线基本保持垂直；由于北斗覆盖的中国海域基本位于北半球，其区域内的地磁场基本沿南北方向，地磁场作用于球状永磁铁11能够推动内球壳3沿第一旋转轴1旋转，使得球状永磁铁11南北极沿地磁场方向，从而使得第三压力传感器对6中轴线基本沿南北方向，第二压力传感器对4中轴线基本沿东西方向。至此，第一压力传感器对2、第二压力传感器对4以及第三压力传感器对6均有比较固定的指向，而后通过棒状压力传感器监测到的压力变化值，即可合成出质量球9在南北方向上的、东西方向上的以及垂直方向上的受到的合力，质量球9的质量为已知，即可计算出质量球9在各个方向上的加速度，即可以获得目标设备100在各个方向上的加速度大小，将加速度大小与方向结合即可作出目标设备100在南北方向上的、东西方向上的以及垂直方向上的加速度矢量，将南北方向上的以及东西方向上的加速度矢量相加即可得到目标设备100在水平方向上的加速度矢量，将目标设备100在水平方向上的加速度矢量与垂直方向上的加速度矢量相加可以获得目标设备100的加速度矢量。

利用全向加速度计500可以监测目标设备100的运动状态以及运动情况，而后结合北斗通信卫星获得的定位数据，即可完成对目标设备100的防盗监控，具体方法如图2所示，为本发明防盗方法的流程框图，包括步骤：a）设置接收报警信息的服务器；b）采集目标设备100的北斗定位数据和加速度数据，将定位数据以及加速度数据与预设判断条件对比，若符合判断条件则认为目标设备100被盗并进入步骤c，反之，则重复本步骤；c）将报警信息通过北斗通信卫星或移动网络转发到步骤a中所设置的服务器。

作为采集目标设备100的北斗定位数据的方法第一个实施例：采集目标加速度数据，判断目标设备100是否静止，若否，则通过北斗通信卫星获取目标设备100的当前定位数据，若是，则重复本方法。若监测到某一时段内目标设备100的加速度始终为0，则可判定目标设备100处于静止状态，此时不需要与北斗卫星通信获取定位数据，节省资源。

作为采集目标设备100的北斗定位数据的方法第二个实施例：采集目标设备100加速度数据，判断目标设备100是否静止，若否，则取目标设备100上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻为时段tx，将时段tx等分为n段，记为tx1~txn，以每个时段txi在时段初的加速度矢量与时段时间长度的积作为本时段的水平速度矢量vhi，i∈[1,n]，时段tx1~txn的水平速度矢量相加后取模，获得时段tx末尾时目标设备100的水平速度值vh，判断vh是否高于设定阈值vhmax，若是，则通过北斗通信卫星获取目标设备100的当前定位数据，若否，则判断目标设备100在工作位置附近往复摆动，无需采集北斗定位数据，重复本方法。

将定位数据以及加速度数据与预设判断条件对比的方法为：分别将定位数据以及加速度数据与各自的预设判断条件对比，若定位数据或者加速度数据符合对应的预设判断条件，则认为目标设备100被盗并进入步骤c；对应定位数据的预设判断条件为预设位置范围，定位数据与预设判断条件对比的方法为：通过定位数据得出目标设备100的地理位置，若目标设备100的位置超出预设位置范围则判断目标设备100被盗。加速度数据与预设判断条件对比的方法为：取目标设备100上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻为工作时段t，将工作时段等分为n段，记为t1~tn，以每个时段tj在时段初的加速度矢量与时段长度的积作为时段tj末的速度矢量vhj，以时段tj-1末的速度矢量vhj-1和速度矢量vhj的矢量和的一半作为时段tj的速度矢量vaj，以时段tj的速度矢量vaj与时段长度t/n的积作为时段tj的水平位移矢量ej，将时段t1~tn的水平位移矢量相加后得到时段t末目标设备100的位移矢量e，位移矢量e的模为|e|；获得时段t内目标设备100的垂直速度函数，在时段t内对垂直速度函数的绝对值积分，获得时段t末尾时刻目标设备100的垂直移动总量l，取k=|e|/l,预设判断条件为k的阈值kmax，若k的值大于阈值kmax，则判断目标设备100被盗。

目标设备100垂直速度函数的获取方法为：在工作时段t内以频率fv对全向加速度计500的垂直分量采样，将采样点的加速度值与1/fv的积作为采样点的垂直速度变化值，将采样开始时刻至采样点之间的全部采样点的垂直速度变化值的和作为采样点的垂直速度，从而获得每个采样点的垂直速度-时间数据对，将足够的垂直速度-时间数据对进行拟合，获得垂直速度函数。

通过北斗通信卫星获取目标设备100的当前定位数据的方法为：向北斗通信卫星发送北斗短报文，请求目标设备100的当前定位数据；接收北斗通信卫星反馈的包含有目标设备100的当前定位数据的北斗短报文。报警信息包括目标设备100最新定位数据以及目标设备100上一次加速度为0且持续时间超过设定阈值t1的时刻开始至最新时刻时段内的加速度数据，接收服务器接收到报警信息后计算出目标设备100的最新地理位置以及被盗的运动轨迹，推断出目标设备100被盗后可能的移动方向及移动速度。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。