CN104835277A - 一种封闭环境下基于rssi的入侵检测机制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及金融和贵重物品防盗领域，公开了一种封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制。包括：1、封闭环境下选择一对一的发射天线与传感器节点，发射天线按照发射周期发射电磁波，传感器节点接收信号，提取RSSI值传给主机，主机将此RSSI值与原有的基准值范围进行匹配。2、如果主机检测到提取的RSSI值满足原基准值的范围要求，则继续保持省电模式检测。如果主机检测到提取的RSSI值低于原基准值范围或出现波动时，则立即触发警报装置并启动剩余发射天线与传感器节点。本发明能对封闭环境进行实时监控，在有异物入侵的情况下及时报警，大大提高了贵重物品的安全性，具有灵敏度高、简单实用和省电省资源等优点。

Description

一种封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制
技术领域
本发明涉及一种封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制。适用于无线通信、网络传输设备，属于无线通信及金融、贵重物品安全防范防盗领域。
背景技术
随着经济社会的发展，对文物、贵重艺术品、珠宝等贵重物品的展览日益增加，与之同时，相应的安防工作也越来越重要，这些贵重物品在陈列和展览时一般都放在透明的陈列柜内，单纯使用人员进行看管需浪费大量的人力财力，使用视频对其进行监控，也需要人员在监控画面前守候和查看，耗费一定的人力物力，同时由于人难免有懈怠的情况，所以也存在一定的安全风险。
RSSI(Received Signal Strength Indication)代表接收天线的信号接收强度指示，其测量参数范围一般为0～255，这一测量值一般不包括天线增益或传输***的损耗。目前的理论经常通过接收到的RSSI值测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位，如无线传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术和算法。
防盗报警***就是用探测器对建筑内外重要地点和区域进行布防。它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法人侵时，及时向有关人员示警。譬如门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的人侵，红外探测器可感知人员在楼内的活动等。一旦发生人侵行为，能及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号。
以红外线报警机制为原理的红外线报警器是目前防盗报警行业运用最广泛的产品，主要分为主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有移动的物体触犯了这根肉眼看不见的红线时，探头检测到异常就会报警。
以上防盗产品简单易操作，但也有其不足之处。日常生活中，入侵活动相对较少，红外线报警器在空闲时候仍然不停发出红外线，既不省电造成资源浪费，也会产生辐射危害人员安全，而且如果需要保证一定范围的无死角监测时，就必须运行多个传感器发射多根红外线，硬件成本大大增加。
本专利发明了一种新的封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，完美地改进了以上***的缺点，空闲时只需要保留一对一的发射天线与传感器节点收发信号，由于使用的信号是电磁波，可以在封闭环境下覆盖整个区域，节省电量、成本降低的同时也保证了检测的性能。
发明内容
为了改进以前方法的缺点，提高入侵检测机制的资源利用率，本发明提出了一种依据接收信号强度的改变检测入侵的方法。该方法利用了RSSI的便于接收、便于提取以及对异物敏感的优点，能在封闭环境下有效检测到异物入侵。
本发明一种封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，包括：
101、在一个封闭环境下，围绕房间设置多个发射天线、多个无线传感器节点，传感器节点与主机相连接。主机主要包括警报装置。
102、RSSI基准值范围调试。选择一对一的发射天线与传感器节点，发射天线不间断发送电磁波，传感器节点接收信号，提取出RSSI值传给主机，主机储存并记录RSSI基准值的波动范围。
103、省电模式监测。发射天线按照发射周期发射电磁波，传感器节点接收信号，提取RSSI值传给主机。
104、主机将此RSSI值与原基准值范围进行匹配，检测RSSI值是否在基准值波动范围内。
104-1、如果主机检测到提取的RSSI值满足原基准值的范围要求，则继续保持省电模式检测。
104-2、如果主机检测到提取的RSSI值低于原基准值范围或出现较大波动时，判断为有异物入侵，立即启动警报装置通知相关人员，同时启动剩余发射天线与传感器节点，发射天线不间断发射电磁波，传感器节点接收信号并提取RSSI值传回主机。
本发明利用RSSI容易被影响，可以快速反映出入侵物的思想，通过其值的变化来检测是否存在入侵，与现有技术中采用红外线报警机制进行检测相比，本发明使用简单易测量的RSSI值对封闭环境进行入侵检测，提高了实用性能和检测率，降低了成本，省电的同时又避免人力物力的浪费。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明做进一步详细说明，其中：
图1为封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制主要场景设置参考图；
图2为封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制操作流程示意图。
具体实施方式
为了对封闭环境下进行入侵检测以保护我们的贵重物品，为了改进以前方法的缺点，提高检测性能和资源利用率，本发明提出一种依据接收信号强度的变化检测入侵的方法。该方法利用了RSSI的便于接收、便于提取以及对异物敏感的优点，能在封闭环境下有效检测到异物入侵。
以下将结合附图，通过详细说明一个优选的封闭环境下入侵检测机制的具体实施例，对本发明进行详细地描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不能用于限制本发明的保护范围。
如图1所示，提出一种基于RSSI的入侵检测机制实施例，包括：在一个封闭环境1下，围绕房间设置多个发射天线2、多个无线传感器节点3，传感器节点与主机4相连接。主机主要包括警报装置5。
封闭环境1通常为一个密闭的房间。
发射天线2可以发射固定频率的电磁波。
无线传感器节点3可以包括接收天线与转换芯片。
优选地，RSSI值的测量提取视具体信号要求而定，目前使用较为广泛的是选择基于Zigbee的硬件平台作为无线通信平台，使用TI公司的无线收发芯片CC2430等完成发射源和接收天线之间的通信以及RSSI的采集。其芯片兼容IEEE802.15.4规范，其输出功率可通过软件编程设置8个功率输出级，其中，0dBm为芯片的默认输出功率。收发天线采用全向天线，接收到发射源发射的数据包之后，再将数据包按照一定标准转化为相应的RSSI值。
主机4通常为主流PC机。
警报装置5可以简单理解为一个警报器。
参见图2，提出本发明的入侵检测机制流程图，包括：
步骤101、在一个封闭环境1下，围绕房间设置多个发射天线2、多个无线传感器节点3，传感器节点与主机4相连接。主机主要包括警报装置5。具体实施例见图1。
步骤102、RSSI基准值范围调试。选择一对一的发射天线2与传感器节点3，发射天线2不间断发送电磁波，传感器节点3接收信号，提取出RSSI值传给主机4，主机4储存并记录RSSI基准值的波动范围。
优选地，一般来说，电磁波在均匀环境下传播时，提取的RSSI基准值只与距离有关，环境不变时，RSSI只会微小变化，波动范围视具体的封闭环境情况而定。
步骤103、省电模式监测。发射天线2按照发射周期发射电磁波，传感器节点3接收信号，提取RSSI值传给主机4。
优选地，发射周期具体视设备和精度而定。
步骤104、主机将此RSSI值与原基准值范围进行匹配，检测RSSI值是否在基准值波动范围内。
步骤104-1、如果主机4检测到提取的RSSI值满足原基准值的范围要求，则继续保持省电模式检测。
步骤104-2、如果主机4检测到提取的RSSI值低于原基准值范围或出现较大波动时，判断为有异物入侵，立即启动警报装置5通知相关人员，同时启动剩余发射天线2与传感器节点3，发射天线2不间断发射电磁波，传感器节点3接收信号并提取RSSI值传回主机4。
优选地，上述步骤中电磁波在非均匀环境下传播时，提取的RSSI值还与遮挡物的电导率有关系。当有异物入侵时，异物的电导率比空气的电导率大，导致RSSI在传播过程中剧烈衰减，因此检测到的RSSI值会急剧减小。
优选地，本实施例中，以上所述异物或入侵物可以理解为人。
优选地，本实施例中，预设设置主机还包括定位芯片，当警报装置被触发时，主机启动剩余发射天线2与传感器节点3，发射天线2不间断发射电磁波，传感器节点3接收信号并提取RSSI值传回主机4，主机4利用收到的大量RSSI值对入侵物进行定位。
优选地，本实施例中，定位芯片使用的定位算法可包括层析成像算法、RSSI三角测距算法或者TRM-FMM室内定位算法等。
优选地，本实施例中，预设设置封闭环境内还包括远红外摄像头，主机4获得定位点后，控制远红外摄像头对定位点进行精确拍摄，传回清晰图像，从而有利于相关人员掌握入侵物的信息。
所应理解的是，以上所举实施方式或者实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所做的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，其特征在于，包括：
101、在一个封闭环境下，围绕房间设置多个发射天线、多个无线传感器节点，传感器节点与主机相连接。主机主要包括警报装置。
102、RSSI基准值范围调试。选择一对一的发射天线与传感器节点，发射天线不间断发送电磁波，传感器节点接收信号，提取出RSSI值传给主机，主机储存并记录RSSI基准值的波动范围。
103、省电模式监测。发射天线按照发射周期发射电磁波，传感器节点接收信号，提取RSSI值传给主机。
104、主机将此RSSI值与原基准值范围进行匹配，检测RSSI值是否在基准值波动范围内。
104-1、如果主机检测到提取的RSSI值满足原基准值的范围要求，则继续保持省电模式检测。
104-2、如果主机检测到提取的RSSI值低于原基准值范围或出现较大波动时，判断为有异物入侵，立即启动警报装置通知相关人员，同时启动剩余发射天线与传感器节点，发射天线不间断发射电磁波，传感器节点接收信号并提取RSSI值传回主机。
2.根据权利要求1所述封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，其特征在于，步骤102中：
一般来说，电磁波在均匀环境下传播时，提取的RSSI基准值只与距离有关，环境不变时，RSSI只会微小变化，基准值的波动范围视具体的封闭环境情况而定。
3.根据权利要求1所述封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，其特征在于，步骤104-2中：
所述异物或入侵物可以理解为人。
4.根据权利要求1所述封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，其特征在于，所述主机还可以包括：
定位芯片，用于当警报装置被触发时，主机启动剩余发射天线与传感器节点传回大量RSSI值，并利用RSSI值对入侵物进行定位。且定位芯片使用的定位算法可包括层析成像算法、RSSI三角测距算法或者TRM-FMM室内定位算法等。
5.根据权利要求1所述封闭环境下基于RSSI的入侵检测机制，其特征在于，所述封闭环境内还可以包括：
远红外摄像头，用于主机获得定位点后，控制远红外摄像头对定位点进行精确拍摄，传回清晰图像。
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