描述

用今年的技術(shù)解決了一個世紀之久的問題——機器學(xué)習(xí)與自行車竊賊。

多年來，自行車車主不得不忍受自行車被盜的恐懼。這個問題的唯一解決方案是無聊的舊自行車鏈條，雖然有效，但屬于上個世紀的東西。

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，保護它免受可能的小偷 - 21 世紀的風(fēng)格。

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邊緣脈沖的機器學(xué)習(xí)

我們用來實現(xiàn) ML 的平臺是 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)和塊類型。

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

對我們最有效的是通過對所有三個軸上的加速度進行平均來預(yù)處理板上的加速度計輸出——由它們引起的敲擊和振動并沒有真正的方向。然后，我們將兩個峰值之間的時間作為抽頭之??間的時間，并將其輸出為五個抽頭序列的四個數(shù)字（第一個和第二個峰值之間的時間，以毫秒為單位，第二個和第三個，...）。

.json 示例中的時間值示例。

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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 個軸（4 個峰到峰時間）。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 個訓(xùn)練周期，學(xué)習(xí)率為 0.005，最小置信度為 0.60。通過這些設(shè)置，我們能夠獲得 96.4% 的準確率。

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：

藍牙連接

lock-app藍牙連接的工作流程如下：

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

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，應(yīng)用程序等待來自鎖的確認消息，然后應(yīng)用程序中的狀態(tài)才會改變。

原生應(yīng)用

應(yīng)用程序是用編程語言 React Native 開發(fā)的。它由三個屏幕組成。第一個允許用戶連接 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列表。用戶還可以通過長按設(shè)備名稱來查看設(shè)備的更多詳細信息，例如電池電量和與設(shè)備的距離。

第二個屏幕用于地圖。當(dāng)用戶鎖定設(shè)備時，會在此屏幕上創(chuàng)建一個標記。我們還可以手動創(chuàng)建標記并通過按下標記來存儲位置。最后一個屏幕保留用于應(yīng)用設(shè)置（注冊、登錄）。我們可以通過點擊應(yīng)用程序底部的導(dǎo)航器在屏幕之間導(dǎo)航。

3D打印自行車支架

我們設(shè)計了一個簡單的 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上的幾乎任何位置。您只需要一臺 3D 打印機和一些橡皮筋。安裝點的設(shè)計方式使得可以使用單個橡皮筋，但如果您想要額外的安全性，您可以將它們加倍。

一個簡單而有效的案例。

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

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

這三個部件都安裝在自行車上。

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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上。

這一切是如何結(jié)合在一起的

整個包的工作方式如下：

1.您連接到您的鎖。

2. 您鎖定您的鎖，這也會在您當(dāng)前的位置上放置一個標記。

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

4.然后您可以通過應(yīng)用程序或正確的點擊順序解鎖它。

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，鎖沒有任何鎖 :) 我們做了基礎(chǔ)工作，因此添加您自己的鎖定機制相當(dāng)簡單。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制。

該項目的 ML 部分運行得非常好，并且水龍頭通過自行車車架傳輸，因此可以在距離 Arduino 幾厘米的地方進行水龍頭。實驗 ：）

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