多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用分析

文靈

摘 要：為保證一些場所安全，防止未授權(quán)人員的進入，做好周界安防工作尤為重要，尤其隨著科技的發(fā)展，多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的優(yōu)勢越發(fā)明顯，在周界安防中的應(yīng)用越來越廣泛。本文對多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用進行分析，希望給多傳感器融合技術(shù)在該領(lǐng)域更好的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：多傳感器融合技術(shù)；周界安防；應(yīng)用；分析

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A

多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用多種傳感器技術(shù)，使得傳感器技術(shù)之間相互補充，優(yōu)勢得以充分發(fā)揮，促進周界安防防范性能的顯著提升，因此，有關(guān)多傳感器融合技術(shù)的在周界安防應(yīng)用的研究受到越來越多業(yè)內(nèi)人士的重視。

一、周界安防傳感器技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用在周界安防中，傳感器技術(shù)的實現(xiàn)主要借助一些傳感器，主要包括振動光纖傳感器、微波雷達傳感器、紅外對射傳感器等，接下來逐一進行探討。

1.振動光纖傳感器

振動光纖傳感器借助光學干涉理論，實現(xiàn)對特定范圍內(nèi)各類振動信號的采集，該種傳感器安裝隱蔽，具有較長的檢測距離，對各種形狀的周界具有較好的適應(yīng)能力，無論地下還是空中均能很好地布設(shè)，電磁干擾、輻射抵抗能力較強，尤其對于剪切圍欄、攀爬等非法入侵時產(chǎn)生的頻率敏感性較好，而且后期的保養(yǎng)與維護方便。不過此類傳感器技術(shù)存在一些不足，對目標的識別能力差，不僅誤警、漏警率高，而且防范范圍較為有限。尤其當飛鳥停落、無意觸碰、大風暴雨等會引起誤警的出現(xiàn)。另外，其無法檢測空中跨越及空中拋物進而導致漏警。

2.微波雷達傳感器

微波雷達傳感器利用發(fā)射與接收天線實現(xiàn)對特定、立體區(qū)域的探測，其發(fā)射的微波頻率為24GHz或10GHz，通過對防區(qū)中物體給微波造成的影響實現(xiàn)對非法入侵的探測。為提高探測區(qū)域的全面性，確保天線自身探測盲區(qū)被探測到，其臨近微波區(qū)域疊加在一起，形成“紡錘連接”結(jié)構(gòu)。在短距離防區(qū)探測中具有較高的應(yīng)用率，不過接收器、發(fā)射器距離的長短會給探測結(jié)果造成一定的影響，尤其受地表植物、動物移動等因素的影響產(chǎn)生誤報。

3.紅外對射傳感器

紅外對射傳感器主要借助發(fā)生器發(fā)射紅外線實現(xiàn)對入侵的探測。該種傳感器的優(yōu)點有：具有靈敏的感應(yīng)能力，而且不會給環(huán)境造成影響；不僅安裝簡單，而且容易維護；防衛(wèi)方式具有較強的隱蔽性，能夠在入侵者毫無察覺的情況下進行探測。不過遇到霧天或雨天等天氣時會影響報警系統(tǒng)的準確性，尤其當紅外安裝柱出現(xiàn)傾斜、形變時，會給紅外射線造成破壞，導致其無法進行預(yù)警。另外，該種傳感器對具體目標的識別能力較差，即，當植物生長、動物穿越時容易引起誤警，而且對掘地入侵、人員匍匐以及空中翻越等情況無法進行檢測。

二、周界安防多傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用

本質(zhì)上，多傳感器融合主要指信息的融合，以“目標識別”實現(xiàn)對周界的預(yù)警。為確保多傳感器融合技術(shù)在周界安防中更好的應(yīng)用，應(yīng)明確其不同信息流層面的作用。多傳感器融合技術(shù)主要包括傳感層、傳輸層、信息層、應(yīng)用層。

1.多傳感器融合技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

（1）傳感層

傳感層是多傳感器融合技術(shù)的基礎(chǔ)，紅外對射傳感器、微波探測器、光纖傳感器等均屬于傳感層，作用在于對監(jiān)控區(qū)域視頻信息、振動信息等的采集。實際應(yīng)用中傳感器信號由模擬信號、數(shù)字信號、光信號之分，借助傳輸層實現(xiàn)對采集信號的分析與判斷。

（2）傳輸層

傳輸層是傳輸傳感層信息的媒介，傳感層采集的不同信號的傳輸提供保證。事實上，不同的信號類型采用的傳輸方式不同，如使用同軸電纜、無線、以太網(wǎng)、光纖等，確保在不同監(jiān)控環(huán)境中，監(jiān)控區(qū)域信號的安全、完整的傳輸。

（3）信息層

信息層主要負責接收傳輸層傳輸?shù)男畔?，并對傳輸?shù)男畔⑦M行處理、判定，決定是否進行報警。需要注意的是當前端傳感器自身能夠?qū)π畔⑦M行處理，其輸出的即為報警信息，傳感信息處理器便依據(jù)報警策略實現(xiàn)對信息的判斷與融合。當前端處理器不對信息進行處理時，如光纖振動傳感器就無法處理信息，此時前端光纖傳感器借助光纜將信號傳輸給信息處理器，由信息處理器利用自身的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別算法，判斷振動信號，決定是否進行報警。另外，信息層中數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)負責不同傳感器報警信息的存儲，以方便用戶檢索。

（4）應(yīng)用層

應(yīng)用層包括視頻監(jiān)控平臺、信息服務(wù)器、信息化平臺系統(tǒng)等，主要功能在于實現(xiàn)權(quán)限管理、防區(qū)管理、聯(lián)動管理及報警策略管理等，尤其應(yīng)用中人們更關(guān)注可疑地點、時間、目標，一些可疑目標周界環(huán)境中會夾雜出現(xiàn)動物、人員、車輛等，因此，需要借助多個傳感器采集的信息，實現(xiàn)對可疑目標的有效分離，此時能夠?qū)崿F(xiàn)分辨目標的智能語音播報顯得尤為重要。

2.多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用的實現(xiàn)

多傳感器融合技術(shù)包括空間維度與時間維度兩項內(nèi)容，其中空間維度對應(yīng)報警的地點信息，而時間維度對應(yīng)報警的時間。其中時間維度融合重點內(nèi)容在于時間窗口內(nèi)報警策略的設(shè)定。一種情況：在相同時間窗口內(nèi)多個傳感器單元均進行了報警，才能判定為報警，而后允許將報警信號向應(yīng)用層傳輸；第二種情況：在相同時間窗口中其中一個傳感器發(fā)出了報警，即判定為報警；第三種情況處于第一種與第二種之間；其中第一種情況對單個傳感器漏報率具有較高要求；第二種情況要求單個傳感器具有較高的互補性，即，一種探測技術(shù)性能能夠?qū)α硪环N探測技術(shù)的不足加以很好的彌補。第二種情況具有較高的誤報率，因此，使用較低誤報率、互補性較強的探測器尤為關(guān)鍵，其中微波雷達與紅外對射結(jié)合應(yīng)用較為廣泛，可結(jié)合實際情況加以應(yīng)用。

空間維度融合主要在綜合分析周界安防特點的基礎(chǔ)上進行多維度的防護。例如，針對機場周界，在防止人員從圍網(wǎng)穿過的同時，還應(yīng)能夠避免人員高空拋物。詳細來講，空間防護包括地下、地面、低空三方面內(nèi)容，其中地下指對掘地入侵的報警；地面主要指對破壞、攀爬柵欄行為進行報警；低空指對低空飛行器、翻越、拋物等情況的報警。為達到預(yù)期的效果，需要結(jié)合具體的空間位置進行全面分析，選擇合適的傳感器。例如，為防止挖掘入侵可將光纖傳感器埋設(shè)在對應(yīng)的地理位置上；為防止地面入侵使用微波對射傳感器進行預(yù)防。

結(jié)論

多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用彌補了單一傳感器技術(shù)漏警、誤警情況的出現(xiàn)，提高周界安防質(zhì)量，因此，加強多傳感器融合技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。本文通過研究得出以下結(jié)論：

（1）單一傳感器技術(shù)在當前社會中應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)較為成熟，但存在一定的弊端，無論振動光纖傳感器、微波雷達傳感器還是紅外對射傳感器均具有存在漏警、誤警的可能，尤其無法對事物進行判斷，一定程度上影響周界安防質(zhì)量。

（2）針對單一傳感器存在的不足，多傳感器融合技術(shù)逐漸進入人們的視野，多傳感器融合技術(shù)系統(tǒng)包括傳感層、傳輸層、信息層、應(yīng)用層等，尤其在保證采集信息準確、無誤傳輸?shù)耐瑫r，配合使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)可提高對具體入侵事物的識別，使得周界安防質(zhì)量及水平的顯著提升。

（3）多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用中主要涉及空間維度與時間維度融合兩項內(nèi)容，其中空間維度主要包括地下、地表、低空等非法入侵的預(yù)警，而時間維度融合的重點在于實現(xiàn)對報警策略的合理設(shè)定，尤其應(yīng)保證不同傳感器正常工作的同時性能能夠相互彌補，確保報警判定的正確性。

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