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支持服務SERVICE

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微波安防周界報警雷達原理與應用
2016-11-05

微波安防雷達原理與應用

安防雷達工作原理

微波安防雷達是利用電磁波遇到物體反射的原理來工作的。雷達主動發射特定頻率的電磁波,覆蓋雷達正前方一定區域,在此區域內的具有一定面積的物體反射電磁波,被雷達接收后,放大、處理,從而檢測出目標:


科技的發展,現在的雷達可以做得很小巧,典型的定角雷達,其外形尺寸為240×195×58mm,和一本16開的書本差不多大小。

微波雷達的特性及適用性

雷達是檢測電磁波的反射來工作的,決定了它的如下特性:

1. 直線探測

所謂直線探測,意思是電磁波繞射能力很差,被遮擋后就無法有效檢測探測范圍內的目標,如下圖:



對于遮擋效應,也有一些辦法來減小不利影響,例如適當架高雷達,使雷達發射的電磁波對地平面有一定的傾角,這樣可以減小遮擋效應。如下圖:



上圖中,雖然遮擋仍然存在,但是離開遮擋物體一定距離后,電磁波仍然能夠覆蓋較大區域,對監視范圍內進行探測。

2. 區域探測

電磁波經天線發射后,其覆蓋范圍是由天線特性決定的,具有一定的張角,例如下圖中場景雷達示意圖:



圖中,雷達發射的電磁波覆蓋了約120度角的范圍,在此范圍內的活動目標,雷達均能探測出目標相對雷達的距離,速度,與雷達軸線的夾角,因而安防系統能夠確定目標的具體方位和坐標,并根據系統設定判斷目標的危險級別,若有目標靠近被保護建筑或者設備,安防系統立即啟動相應預案,發出對應級別的告警信息。

場景監視雷達還可以描繪、記錄目標入侵軌跡,以便安保人員采取適當措施及時應對。

場景監視雷達的應用示意圖如下:



上圖中,安防系統將危險品倉庫、原料區、生產區、成品庫和辦公區劃分為不同級別的區域,其中危險品倉庫區,工作時間內有人靠近,系統立即提示,工作時間之外,任何人靠近,系統立即發出警告,并驅動攝像機追蹤錄像。

市場存在的周界報警產品的特性

安全防范系統按其作用范圍和位置,可以劃分為二類,周界安防和區域安防。這二種類型既可以單獨存在,也可以組合應用,取決于具體應用環境。周界安防的作用在于,沿被保護區域的邊界建立一道閉合的“防護墻”,一旦發生非法入侵,安防系統立即報警,提醒安保人員及時處理。而區域防護的特性是“重點”防護,區域安防系統監視整個防區,一旦有人或物體靠近重點目標,系統即發出警告。

目前,國內外應用較多的周界安防系統可以分為以下幾種類型:

閉路電視監控;

光線型:紅外對射、激光對射;

線纜:振動電纜、振動、泄漏電纜;

微波對射型;

閉路電視監控系統(CCTV是一種重要的安全防范系統,主要由攝像機、監視器、控制平臺、錄像/回放設備等組成。閉路電視監控系統通常不是作為實時監控手段,而是事后調取錄像,追查線索時使用。

此外,受環境光線,視角,視場,解析度等因素制約,安防系統中視頻監控技術需要其他檢測手段配合,才能發揮最佳性能。

閉路電視監視系統的主要缺陷有:

1. 無法做到實時偵測,通常是事后調取錄像,追查線索。

2. 無法主動定位入侵點。

3. 偵測范圍小,受天氣、光線影響大。

4. 報警算法可靠性低。

光線安防系統,紅外對射原始實現手段,它的工作原理在檢測區域內成對安裝傳感器,一發一收,建立一道虛擬防護墻,當有物體穿越,阻斷紅外線時,接收傳感器檢出光強變化,輸出信號。為降低霧霾的干擾,有些光線型安防系統將紅外線升級為激光,效果有所改善。

光線型安防系統的缺陷較大,主要有:

1. 誤報率高,飛鳥,昆蟲,飄落的樹葉,擺動的樹枝等都可能引起誤報。

2. 防護范圍小。由于紅外/激光的直線傳播特性,光線型安防系統只能建立一個非常有限的探測區域,很容易被入侵者越過。

3. 無測距能力。

線纜防范系統是目前比較成熟的產品主要有振動電纜方案,泄漏電纜方案,振動光纜方案。振動電纜安裝在金屬護欄,通過感測壓力形變感測入侵行為。

泄漏電纜則通常是地下1米,外表不露痕跡隱蔽性好。這兩種方案都沒有定位功能,侵入發生時,無法及時確定侵入點,不能及時采取措施制止侵入行為。此外,由于振動電纜對振動敏感,且電纜張緊度隨溫度變化而變化,因此誤報率高,維護成本高。泄漏電纜則存在施工復雜,地面受潮積水后影響系統工作的問題。

振動光纜是近幾年投入使用的新產品,與上述2種電纜相比,振動光纜能夠測距。

振動光纜也是安裝于柵欄上,防護區域小,易于識別和繞過,這是其不足之處。

微波對射傳感器是近幾年發展起來的新技術,作用原理是在一對傳感器之間建立一到有一定寬度和高度的微波墻,一旦有物體穿越,即刻能檢測到。微波對射傳感器的主要缺陷是不能提供入侵點位距離信息,波束比較胖,應用范圍受限制。受地表雜草、樹枝晃動影響大,需要定期清理雜草、樹枝。

區域安全防范系統,目前還沒有好的解決方案。受鏡頭、攝像機視場、攝像機指向等因素制約,視頻技術不能提供實時、全區域監控,圖像識別自動跟蹤報警技術有極大的局限性,尚不能實現較大的室外監視。

總而上述防護系統各有優缺點沒有哪一套系統能夠獨立解決全部問題

微波安防雷達與其他類型的探測技術的比較

方式

性能

視頻

紅外對射激光對射

振動電纜振動光纜

泄露電纜

微波雷達

全范圍主動探測

惡劣天氣影響

中等

防穿越能力

區域監測能力

系統漏報率

中等

系統誤報率

中等

目標追蹤能力

系統造價

監視雷達安防系統

微波監視雷達安防系統是以微波場景監視雷達為核心探測器,實現區域內運動目標檢測,結合可見光攝像機、遠紅外攝像機或者熱成像攝像機捕捉入侵目標的近景特寫,完成入侵目標的識別,為安保人員提供及時、準確的信息,從而實現區域內的安全防護。監視雷達安防系統原理框圖如下:



監視雷達安防系統根據環境特點靈活配置雷達和攝像機的數量,從而實現監視區域的完全覆蓋。如上文所述,場景監視雷達能夠探測監視范圍內的多個目標的距離、速度和方位角,經系統解算后,繪制到系統顯示界面上,方便工作人員全面了解全場動態,及時做出判斷和采取應對措施

微波監視雷達安防系統應用如下圖:



上圖中,監視雷達安裝在需要監測的設備附近,監視雷達360°角全范圍掃描監視區域,最大監視距離可達1Km,系統能夠同時跟蹤多個批次的目標,根據需要標示目標軌跡。系統也可以設定警戒圈,入侵目標進入一定范圍內系統自動彈出警示信號,提醒值班人員執行相應操作。

系統顯示界面如下圖:



上圖為系統軟件實際工作界面。圖中白色線為掃描線,系統工作時,掃描線順時針旋轉。掃描線掃過的區域,目標信息將同步更新。如果需要,系統可以提供軌跡跟蹤功能,如下圖:


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