摄像雷达在周界安防中的应用研究

摄像雷达在周界安防中的应用研究

赵洪山

安徽四创电子股份有限公司 安徽合肥 230000

摘要：近年来，我国科学技术水平不断在提高，随着“雪亮工程”、“平安校园”、“科技强警”等一系列重大工程、项目的开展，以及奥运会、世博会等重大国际活动的举办，安防产业的重要性日益突出。周界防范在安防系统中的地位也越来越高，安装应用先进的周界探测报警系统就成为一种必要措施。为解决周界防范的误报率高、受天气影响大、易翻越等难题，本文摄像雷达报警系统，通过雷达目标探测与视频分析相结合的技术，对非法进入监控区域的目标进行监测、分析和跟踪，实现周界区域内的事件预警和精确防控，提升周界区域及重要区域的安全管控能力，落实了国家发展战略。

关键词：摄像雷达;周界安防;应用

引言

随着技术日新月异，传统视频监控系统已无法满足要地及要害部门的安全防卫工作，安防雷达可根据物体在探测区域的微波变化，获取物体类别与距离等信息，实现对防护区域高可靠预警。

1概述

周界防护系统广泛应用于各种企事业单位，比如政府办公场所、学校、工厂、养殖场、部队、监狱等。传统的周界安全防护系统包括物理防范的围栏、围墙以及电子围栏、震动传感器、视频等，容易受光学能见度影响，或者风、雨、雪、雾、冰雹、沙尘等恶劣天气影响，以及小动物、杂草丛生、树木等受复杂环境影响较大，导致安全防护系统漏报率高、误报率高，无法准确探测运动目标的距离、角度、速度等信息，造成周界防护系统形同虚设。因此，受诸多条件限制造成周界安全防护无法依赖于某一种安全防范技术，必须选择两种甚至两种以上的技术，将这些技术进行有机的融合，才能对周界实施有效的安全防范。传统的周界安全防护系统只能被动触发，视频传感器只能提供大致的目标区域，无法探测目标的距离、角度和速度等信息，不具备在目标进入防区前的预警功能。采用最新相控阵雷达技术和激光雷达技术的探测器，能在目标进入防区前进行探测预警，可通过对目标的距离、角度和速度的测量来判断目标的行为和类别，能够最大可能地减少误报警。

2雷达标定设计要求

基于摄像雷达的雷达模块主要应用于周界防范，对目标的跟踪和定位，所以对于雷达标定的可靠性、精度以及速度各方面的要求比较高。

2.1速度标定

雷达探测是针对移动目标进行探测，对目标移动的速度具有一定的要求，基于摄像雷达的雷达模块其机制是采用多频连续波测距原理，根据雷达与目标之间的频率多普勒效应。所以对于雷达的标定速度有非常高的精准度要求，这样才能实现最佳状态的预警机制。

2.2精度标定

雷达定位目标一般包括距离、方位、高度等信息，基于摄像雷达的雷达方位确定是通过双通道比相测角技术原理，进而测出目标入侵的方向。对于雷达指标来说，最大的影响因素是方位精度；而对于雷达目标的探测来说，最大的影响因素是定精度。所以说确保雷达的精度标定具有非常重要的作用。

2.3可靠性标定

摄像雷达是为了满足机场、边防、监狱、军事基地、住宅小区、学校、企业园区、政府部门等重要场所对安防区域实现在复杂环境下全天候、高精度、高可靠性的要求，实现实时监测进入检测区域目标的大小、距离、速度及方位角，完成对目标进行跟踪，因此对于雷达标定的可靠性设计也是必要的。

3摄像雷达在周界安防中的应用

3.1摄像雷达设备

摄像雷达设备采用雷达目标与图像融合技术，结合雷达和视频技术的优势，对复杂区域进行不同形态的探测。通过雷达获取入侵目标的距离、速度、方位角信息，同时对入侵目标进行滤波，将获取的目标参数与视频智能技术相结合，进行目标识别、分类，双重技术确认目标的真伪后，传递给后端报警平台。

3.2相控阵雷达

相控阵雷达利用纳秒级电磁微波进行目标特征检测，具有探测距离远、抗干扰能力高、检测速度快、检测结果准确性高、操作简单直观、安装方便、实用性强等优点。相控阵雷达报警原理相控阵雷达采用收发一体化技术，多天线相控阵复合结构，线性调频连续波体制。通过24G频段的电磁波对周界防区进行实时扫描，基于被测目标的距离域时延效应，速度域的多普勒效应，并结合多天线的相差，运用2FFT、目标聚类跟踪等多项数字信号处理技术，对防区内目标的距离、速度、角度进行精准测量，从而在周界防区内识别有效报警目标，并且将相关数据及警情信息上传到服务器。相控阵雷达的优势是不但能够发现防区内的目标，还能够精确给出目标的距离、角度、速度等参数，探测距离0~160m。相控阵电磁微波扫描是一定张角的区域，在应用到周界报警，需要控制报警信号在一定的区域。由于相控阵探测器能够测算距离和角度，所有可以建立以相控阵雷达为原点的极坐标系，在此基础上，可以根据现场情况，规划需要报警的防区，对规定区域外的信号不进行处理，防区以外的入侵目标，不会报警。由于电磁微波的传播特性，相控阵雷达发射的电磁微波在近距离也能无死角地覆盖，从而相控阵雷达能够无死角地探测最近距离的目标。同时多个相控阵雷达首尾相接，互相之间有一部分重叠区域，从而保证周界防区无漏洞。当相控阵雷达探测到目标后，输出目标相关信息给到控制模块，控制模块则启动视频分析模块，抽取视频进行分析。视频分析主要使用目标侦测和大小检测过滤功能，还包括对树叶、草等摇摆的过滤。具体方式是在相控阵雷达触发报警后，视频监控摄像机会分析视频监管区域，如有异常物体移动，视频将产生报警信号，然后通过算法过滤功能确定是否是人的运动。

3.3报警系统

摄像雷达报警系统提供目标实时监测和跟踪，实时监测进入检测区域目标，距离、速度和方位角信息，支持视频画面叠加雷达探测轨迹的同步展示。支持用户在视频画面中绘制任意形状、任意大小的防区范围，并可自动映射至雷达的检测区域中，屏蔽掉不需要监测的区域。当前端设备监测到入侵目标进入防区范围后，可在0.1s内响应报警，会发出报警声音警示，并抓拍图片。提供报警列表窗口，可根据报警时间查询历史报警记录，支持回放报警时间段的视频和雷达轨迹。

结语

传统安防技术手段相对单一，仅能实现入侵目标的探测或图像抓拍，存在误报率高、受天气影响大、易翻越等难题，已不能满足新形势下智能化安防的需要，本文的摄像雷达报警系统，研发基于高清视频和雷达技术的摄像雷达报警系统，以满足目标探测与目标可见的双重要求，在雨雪雾夜天气，同样实现对监测区域内目标的精确监测，在茂密植被遮挡下，同样实现对入侵目标的有效监测，解决现有安防技防手段在复杂环境下易失效，误报率高的问题。为安防监测预警提供新的技术手段。提升周界区域及重要区域的安全管控能力。

参考文献

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