毫米波雷達傳感器人員監控站臺預警應用,隨著無線電技術的快速發展,毫米波雷達逐漸成為智能安全系統的一個重要研究領域。毫米波雷達傳感器在智能安全系統中發揮著重要作用,具有抗干擾能力強、精度高、遠程測量等優點。目前,基于毫米波雷達傳感器移動目標檢測和跟蹤算法的毫米波人員監控雷達越來越多地應用于平臺預警、行人監測、智能安防、智能養老、智能社區等智能安全監控領域。
毫米波,工作在毫米波段(millimeterwave),工作頻率在 30~300GHz,波長在1~10mm之間的電磁波。毫米波的波長介于微波和紅外線之間,因此毫米波雷達具有微波雷達和光電雷達的一些優點。除毫米波雷達外,人員監控傳感器還包括激光雷達、超聲波雷達、攝像頭等。
相機探測范圍廣、監測信息量大,可遙測,但數據計算量大,傳輸帶寬大,易受天氣影響、遮擋物影響,且不能直接獲取深度信息,且容易泄露個人隱私。
超聲波雷達測距方法簡單,成本低,但其傳輸速度易受天氣影響,超聲波散射角大、方向性差,在測量遠距離目標時,其回波信號較弱,影響測量精度。
激光雷達測量精度高,但容易受到自然光或熱輻射的影響。當自然光強或輻射區域時,激光雷達會大大削弱,激光雷達成本高,工藝水平要求高。
毫米波雷達傳感器可直接獲取深度信息,無光、熱、霧、煙、受灰塵等外部環境因素影響,抗干擾能力強,環境適應性好,不會泄露個人隱私。其測量精度和穩定性優于攝像頭和超聲雷達,工藝水平要求和成本低于激光雷達,具有較高的商業應用價值。
一、智能安防:人員計數及軌跡跟蹤
人員監測雷達是基于毫米波線性調頻脈沖毫米波雷達模塊,采用毫米波線性調頻脈沖毫米波雷達模塊FMCW、MIMO等技術,有測距、測速精度高、測角分辨率高、虛警率低,可實現室內測速精度高、測角分辨率高、虛警率低.準確監控室外多場景、多目標人員、準確定位和穩定跟蹤,有效區分人與非人物,統計目標人數,穩定輸出多個目標人之間的距離、速度和角度等信息。
1.人員監測與數量統計
人員監測和數量統計是現有多個場景中不可缺少的數據,如機場、商場、連鎖店.車站、博物館、在會議室等場合,人員發現庫存和數據估計在安全管理和提高整體服務水平方面發揮著重要作用。在現有的人員計數應用中,主要包括攝像頭識別、紅外識別、傳統人工清點、自動清點機械設備和rfid門禁系統等。然而,這些方法受到成本、準確性和實施難度的限制,使得人員計數的應用難以平衡經濟性和準確性。毫米波雷達傳感器的使用可以彌補人員計數的這些缺陷,具有廣闊的應用前景。
毫米波雷達傳感器通過對監測區域內移動目標人員反射的電磁波的計算和分析,可以獲得目標人員當前的速度和位置,并在輸出目標人員速度和位置的同時實現軌跡跟蹤。此外,通過對目標人員位置的分析,可以判斷目標人員是否進入繪制的監測區域,統計和輸出各區域監測的目標數量。
2.虛警消除與跟蹤跟蹤
綜合毫米波雷達傳感器人員監測雷達FMCW、MIMO使用靜態物體消除算法等技術.人與非人物區分算法.多徑干擾消除算法和多目標跟蹤算法,有效區分人和其他物體,消除虛假檢測,實現室內環境中多目標的跟蹤識別。
靜態物體消除算法主要用于消除室內環境中靜態物體(如墻體、桌椅等),該算法涉及信號處理模塊和數據處理模塊。通過消除零多普勒通道目標,可以過濾靜態物體,避免靜態物體對運動目標的干擾。
人與非人物的區分算法主要用于人與微動物(如旋轉電風扇、浮動窗簾等)的區別。人與非人物的區分算法將統計人與微動物的特征,提取有效特征,區分目標,只輸出目標人員的跟蹤結果。
多徑干擾消除算法主要用于消除室內場景中目標運動帶來的虛假檢測點,避免這些虛假檢測點被毫米波雷達傳感器誤認為目標進行跟蹤輸出,造成虛假警報問題。該算法將根據室內環境面積和毫米波雷達傳感器獲得的原始檢測點信息(如距離、速度、角度和信噪比等),做出綜合判斷,判斷原檢測點是否為虛假點,從而過濾掉,大大降低室內環境多徑引起的虛擬警報問題。
多目標跟蹤算法主要用于準確定位和穩定跟蹤室內環境中的多個運動目標。該算法首先有效地聚類原始檢測點,獲得不同的目標簇,然后通過擴展卡爾曼濾波算法跟蹤不同的簇,獲得穩定的運動目標軌跡。
二、站臺預警:站臺端頭入侵監測預警
隨著“四橫四縱”高鐵網絡基本建成,各樞紐車站站臺、通道數量增加,運營車輛數量增加,發車間隔縮短,人流密度同步增加,站臺區上下車時人員聚集嚴重。此外,還會有乘客試圖通過站臺端頭逃票入侵鐵路線路,這不僅會給乘客帶來很大的安全風險,還會影響鐵路運營秩序。
目前,站臺端頭的保護一般采用值班人員全天候值班的方式。每個車站只能增加檢查人員的數量、提高檢查頻率,確保運行安全。但基于人工檢查,在緊急情況下通過對講機進行對講.電話等形式實現了對站房安全管理的集中監督,存在檢查盲區、警情傳遞慢、不及時處理的缺點。鑒于這種形式,站臺端入侵報警系統應運而生。站臺端入侵報警系統可實現站臺端全天候、自動監控,節省人力和物力資源。結合視頻系統,可隨時調出報警記錄相應時間的歷史視頻,方便證明入侵,限制平臺旅客的行為,發揮威懾作用。
作為高鐵站臺端頭入侵預警系統的技術核心,毫米波雷達傳感器入侵人員監控雷達的測量靈敏度和準確性決定了整個入侵預警系統的及時性和可靠性。人員監控雷達毫米波采用MMIC綜合射頻方案穩定性好、成本適宜;組合MIMO多天線設計,波束合成(DBF)技術,回波定向強.覆蓋范圍廣;創新列優化調整分配功率,實現更大增益,保證雷達測量的靈敏度和準確性。此外,雷達還具有自動啟動校準和溫度補償功能,抗干擾能力強,中心頻率不漂移,確保雷達監測不受風影響、光照、溫度變化和煙、霧、灰塵等外部環境因素的干擾進一步保證了雷達測量的準確性和穩定性。
根據站臺需要,在需要進行入侵檢測的站臺端設置垂直于軌道方向的多個人員監控雷達檢測防線,實時跟蹤監測區域內入侵人員的軌跡,配合攝像頭進行實時監控,方便管理中心工作人員實時監控預警和后續違法舉證。當有人非法穿越或破壞一道防線時,毫米波雷達傳感器可以立即檢測入侵信息,通過入侵報警主控器或當地報警語音說服警察情況;當有人非法穿越或破壞第二道防線時,雷達可以立即檢測入侵信息,通過入侵報警主控器將報警傳輸到后端平臺管理中心,管理中心接收和處理報警信號,客戶端顯示入侵報警的站臺端位置;同時,管理中心和現場外部聲音報警開始報警,終端監控圖片彈出在計算機屏幕上。指揮中心值班人員可通過語音對講機說服撤退,說服不成功時,通知站臺工作人員立即趕到現場處理。同時,管理中心和現場外部聲音報警開始報警,終端監控圖片彈出。