描述

用今年的技術(shù)解決了一個(gè)世紀(jì)之久的問(wèn)題——機(jī)器學(xué)習(xí)與自行車(chē)竊賊。

多年來(lái)，自行車(chē)車(chē)主不得不忍受自行車(chē)被盜的恐懼。這個(gè)問(wèn)題的唯一解決方案是無(wú)聊的舊自行車(chē)鏈條，雖然有效，但屬于上個(gè)世紀(jì)的東西。

我們向您介紹：TapLock。一把鎖，可以安裝在你鋼鐵野獸的任何地方，保護(hù)它免受可能的小偷 - 21 世紀(jì)的風(fēng)格。

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邊緣脈沖的機(jī)器學(xué)習(xí)

我們用來(lái)實(shí)現(xiàn) ML 的平臺(tái)是 Edge Impulse。它允許非常用戶友好的交互，并允許您自定義 ML 鏈中的許多參數(shù)和塊類(lèi)型。

對(duì)于輕敲檢測(cè)，我們使用了可在 Arduino Nano 33 BLE 感應(yīng)器上找到的加速度計(jì)。默認(rèn)情況下，Edge 脈沖記錄三個(gè)單獨(dú)的軸 5000 毫秒，并將其顯示為基于時(shí)間的軸向加速度圖。

對(duì)我們最有效的是通過(guò)對(duì)所有三個(gè)軸上的加速度進(jìn)行平均來(lái)預(yù)處理板上的加速度計(jì)輸出——由它們引起的敲擊和振動(dòng)并沒(méi)有真正的方向。然后，我們將兩個(gè)峰值之間的時(shí)間作為抽頭之??間的時(shí)間，并將其輸出為五個(gè)抽頭序列的四個(gè)數(shù)字（第一個(gè)和第二個(gè)峰值之間的時(shí)間，以毫秒為單位，第二個(gè)和第三個(gè)，...）。

.json 示例中的時(shí)間值示例。

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然后將該數(shù)據(jù)作為 .json 文件導(dǎo)入 Edge 脈沖，窗口大小為 1 ms 和 4 個(gè)軸（4 個(gè)峰到峰時(shí)間）。我們使用了原始數(shù)據(jù)處理模塊和 Keras 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模塊。我們稍微改變了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使用了 500 個(gè)訓(xùn)練周期，學(xué)習(xí)率為 0.005，最小置信度為 0.60。通過(guò)這些設(shè)置，我們能夠獲得 96.4% 的準(zhǔn)確率。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的結(jié)果。

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不同的敲擊序列（具有等效的莫爾斯電碼）使用如下：

藍(lán)牙連接

lock-app藍(lán)牙連接的工作流程如下：

1. Arduino在藍(lán)牙上公開(kāi)宣傳自己，應(yīng)用程序檢查本地名稱是否正確。如果它找到一個(gè)設(shè)備，它是最后一個(gè)連接的設(shè)備，它會(huì)選擇它作為優(yōu)先級(jí)。

2. 應(yīng)用程序檢查其本地保存的文件，該文件包含有關(guān)上次鎖定/解鎖狀態(tài)和地圖圖釘?shù)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信息。

3. 應(yīng)用程序讀取當(dāng)前 Arduino 狀態(tài)（鎖定/解鎖）并更新其文件。

4. 當(dāng)我們想改變鎖狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用程序等待來(lái)自鎖的確認(rèn)消息，然后應(yīng)用程序中的狀態(tài)才會(huì)改變。

原生應(yīng)用

應(yīng)用程序是用編程語(yǔ)言 React Native 開(kāi)發(fā)的。它由三個(gè)屏幕組成。第一個(gè)允許用戶連接 arduino 并鎖定/解鎖設(shè)備。設(shè)備在不同的視圖中表示為可滾動(dòng)列表。用戶還可以通過(guò)長(zhǎng)按設(shè)備名稱來(lái)查看設(shè)備的更多詳細(xì)信息，例如電池電量和與設(shè)備的距離。

第二個(gè)屏幕用于地圖。當(dāng)用戶鎖定設(shè)備時(shí)，會(huì)在此屏幕上創(chuàng)建一個(gè)標(biāo)記。我們還可以手動(dòng)創(chuàng)建標(biāo)記并通過(guò)按下標(biāo)記來(lái)存儲(chǔ)位置。最后一個(gè)屏幕保留用于應(yīng)用設(shè)置（注冊(cè)、登錄）。我們可以通過(guò)點(diǎn)擊應(yīng)用程序底部的導(dǎo)航器在屏幕之間導(dǎo)航。

3D打印自行車(chē)支架

我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的 3D 打印支架，可以安全地容納您的 Arduino Nano，并允許您將其安裝在自行車(chē)上的幾乎任何位置。您只需要一臺(tái) 3D 打印機(jī)和一些橡皮筋。安裝點(diǎn)的設(shè)計(jì)方式使得可以使用單個(gè)橡皮筋，但如果您想要額外的安全性，您可以將它們加倍。

一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的案例。

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微控制器可以安裝在自行車(chē)車(chē)架上的任何位置，并且應(yīng)該能夠讀取您在車(chē)架上輕敲的任何信號(hào)。

注意：在項(xiàng)目的當(dāng)前階段，為 Arduino Nano 供電的解決方案是連接到您的自行車(chē)的移動(dòng)電源，通過(guò) USB 電纜連接

這三個(gè)部件都安裝在自行車(chē)上。

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. 我們建議使用橡皮筋和/或鴨帶將其固定在自行車(chē)上。

這一切是如何結(jié)合在一起的

整個(gè)包的工作方式如下：

1.您連接到您的鎖。

2. 您鎖定您的鎖，這也會(huì)在您當(dāng)前的位置上放置一個(gè)標(biāo)記。

3.“鎖定狀態(tài)”LED 亮起（一個(gè)功能，以后可以擴(kuò)展，例如將執(zhí)行器連接到一些引腳以接合鎖）

4.然后您可以通過(guò)應(yīng)用程序或正確的點(diǎn)擊順序解鎖它。

5. “解鎖狀態(tài)”LED 亮起。

正如您現(xiàn)在可能已經(jīng)猜到的那樣，目前，鎖沒(méi)有任何鎖 :) 我們做了基礎(chǔ)工作，因此添加您自己的鎖定機(jī)制相當(dāng)簡(jiǎn)單。您唯一需要更改的是輸出“鎖定”狀態(tài)的引腳并將其連接到您的機(jī)制。

該項(xiàng)目的 ML 部分運(yùn)行得非常好，并且水龍頭通過(guò)自行車(chē)車(chē)架傳輸，因此可以在距離 Arduino 幾厘米的地方進(jìn)行水龍頭。實(shí)驗(yàn) ：）

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