基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

摘要：安防系統(tǒng)目前在各個(gè)領(lǐng)域中都是重要的保障系統(tǒng)，其根本作用在于防止出現(xiàn)事故，因此，安防技術(shù)的深入研發(fā)也變得越來越受關(guān)注。本文主要是分析了基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)，對其主要功能、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用情況進(jìn)行了簡要探究。

關(guān)鍵詞：安防系統(tǒng);關(guān)鍵技術(shù);毫米波雷達(dá)

引言：毫米波雷達(dá)成為新興的安防設(shè)備之一，其在目標(biāo)的定位、跟蹤以及測速等方面都有著強(qiáng)大功能。基于此，本文主要對毫米波雷達(dá)安防系統(tǒng)的具體情況開展的分析，希望能夠?qū)Π卜辣Ｕ项I(lǐng)域的發(fā)展有所幫助。

1.毫米波雷達(dá)

毫米波雷達(dá)是一種先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)，其運(yùn)用與安防領(lǐng)域的時(shí)間不長，基本原理是發(fā)射機(jī)結(jié)合雷達(dá)天線將電磁波進(jìn)行發(fā)射，發(fā)射軌跡上若是遇到障礙物會(huì)直接反射，反射回的電磁波到達(dá)接收機(jī)，進(jìn)而測定障礙物的實(shí)際位置，主要是通過時(shí)間差來獲得位置相關(guān)數(shù)據(jù)。在特大暴雨天氣時(shí)，毫米波雷達(dá)的性能會(huì)受到一定干擾，比如說其實(shí)際監(jiān)測的范圍會(huì)縮小，但基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)與其他傳統(tǒng)安防系統(tǒng)相比，仍舊存在著諸多優(yōu)勢，像是傳統(tǒng)許多安防設(shè)備的攝像視頻容易受到環(huán)境干擾而產(chǎn)生誤報(bào)，或是無法全天候運(yùn)行，而毫米波雷達(dá)則具有著較強(qiáng)抗干擾能力，且可以24小時(shí)無間斷運(yùn)行，同時(shí)在定位和追蹤方面也更為精準(zhǔn)。隨著技術(shù)的不斷更新，毫米波雷達(dá)安防設(shè)備的芯片集成度被提升，性能變得更為強(qiáng)大，同時(shí)降低了成本，這也使得該項(xiàng)類型安防系統(tǒng)更加受到歡迎，在各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中被運(yùn)用。毫米波雷達(dá)的工作頻譜變動(dòng)范圍在30GHZ-300GHZ之間，且波長比較小，對于墻板、取料以及衣服也有著穿透功能，探測效果較好，指向性也更佳，毫米波的分辨率是頗高的，其雷達(dá)設(shè)備與通信設(shè)備、傳感器設(shè)備、視頻設(shè)備等共同構(gòu)建出智能監(jiān)控安防系統(tǒng)，具有著較為遼闊的應(yīng)用前景。以往的毫米波雷達(dá)安防系統(tǒng)主要是運(yùn)用于軍事領(lǐng)域，在近幾年也開始運(yùn)用于民用安防，再加上雷達(dá)的成像理論技術(shù)也開始趨向于成熟和完善，對被監(jiān)測目標(biāo)的成像更加清晰和準(zhǔn)確，切實(shí)提升了毫米波雷達(dá)安防系統(tǒng)的運(yùn)用空間。

2.基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1毫米波雷達(dá)安防系統(tǒng)主要功能

基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)主要功能包括以下幾點(diǎn)：一是目標(biāo)的定位功能，實(shí)現(xiàn)360°的掃描，能提前發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并進(jìn)行準(zhǔn)確定位;二是目標(biāo)的分類功能，對定位到的目標(biāo)其可以進(jìn)行劃分，主要的標(biāo)準(zhǔn)是人、車以及動(dòng)物等，這種分類是基于智能識別技術(shù);三是防區(qū)的自由劃分功能，將防區(qū)進(jìn)行劃分并簡單配置，能夠促使安防工作更為有序，系統(tǒng)的安防效率更高，便于工作人員反應(yīng);四是視頻聯(lián)動(dòng)功能，不僅與攝像頭聯(lián)動(dòng)進(jìn)行拍攝，雷達(dá)還能夠?qū)z像頭進(jìn)行引導(dǎo)，對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤式拍攝;五是歷史回放功能，將監(jiān)控信息進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，在必要時(shí)可進(jìn)行歷史回放，發(fā)揮出雷達(dá)追蹤數(shù)據(jù)的真正價(jià)值;六是警報(bào)輸出功能，警報(bào)輸出提供API接口，同時(shí)也提供二次開發(fā)。

2.2FMCW技術(shù)

毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)近年來最新也是最為關(guān)鍵的技術(shù)就是FMCW技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)作用下的雷達(dá)與普通的脈沖雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)相似，都是包含了射頻模塊和數(shù)字信息處理模塊這兩項(xiàng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其原理是回波的信號會(huì)經(jīng)過混頻放大處理，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^窄且?guī)Р铑l信號形式，再將其送達(dá)到處理模塊進(jìn)行信號處理，處理的目的在于保留有用的信號，但將沒用的干擾進(jìn)行有效消除，同時(shí)，混頻信號被中頻放大后實(shí)施處理，能夠通過信號頻譜將速度信息和目標(biāo)距離信息等進(jìn)行提取，若是需要對多目標(biāo)進(jìn)行識別，則其信號處理方面的要求也會(huì)更高，采用的算法是十分有效和快速的，有效識別不同目標(biāo)[1]。

安防系統(tǒng)在采用了FMCW技術(shù)以后，能夠在規(guī)定的監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)全過程無間斷的覆蓋監(jiān)控，這種安防監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性是比較高的，且與傳統(tǒng)的紅外對射系統(tǒng)相比，其重量頗輕、體積頗小、距離盲區(qū)相對更小，也不存在著速度盲點(diǎn)，具有著高距離分辨力，還能夠更好地抵抗外部干擾。整體安防系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)連續(xù)特征的毫米波雷達(dá)墻，這個(gè)雷達(dá)墻的厚度與高度都是十分足夠的，基本沒有鉆越的可能性，與其他安防系統(tǒng)相比，其還能夠在監(jiān)管區(qū)域內(nèi)快速且準(zhǔn)確地定位入侵目標(biāo)，一旦發(fā)現(xiàn)了目標(biāo)還可進(jìn)行軌跡追蹤，定位入侵點(diǎn)，以便于安保人員根據(jù)定位來做出響應(yīng)，目標(biāo)的移動(dòng)方向、速度、距離以及角度等信息都是直接獲取，同時(shí)與視頻攝像頭形成聯(lián)動(dòng)，開始進(jìn)行24小時(shí)的連續(xù)性監(jiān)控，該系統(tǒng)與管理平臺是直接連接的，入侵的信息及目標(biāo)被監(jiān)控的畫面都會(huì)傳送到平臺上開始分析并進(jìn)行存儲(chǔ)，提升安保效果，避免事故的發(fā)生。毫米波雷達(dá)具有著360°全區(qū)域覆蓋的特征，只要是進(jìn)入到區(qū)域范圍內(nèi)且具有一定表面積的物體都一定會(huì)被探測到，同時(shí)其安防區(qū)域會(huì)被合理劃分，能夠及時(shí)或提前預(yù)警，這種雷達(dá)的探測距離也是比較長的，最長達(dá)到3千米，對于一些場地較大區(qū)域內(nèi)的安防工作是十分適合的。

3.基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

在油庫油田的安防工作中運(yùn)用毫米波雷達(dá)安防系統(tǒng)是十分適用的，由于油庫油田的安防范圍較大，且油屬于高價(jià)值物品和易燃物品，安防工作至關(guān)重要，實(shí)際采用該種安防系統(tǒng)時(shí)，安防操作人員可以對整體覆蓋區(qū)域進(jìn)行劃分，比如說劃分為預(yù)警區(qū)、安全區(qū)以及威脅區(qū)等等，安全區(qū)的安防不做贅述，而預(yù)警區(qū)在進(jìn)入可疑人員時(shí)，安防系統(tǒng)會(huì)做出預(yù)警，同時(shí)雷達(dá)控制這智能攝像頭的驅(qū)動(dòng)，對入侵目標(biāo)進(jìn)行跟拍，確定其行動(dòng)軌跡;而若是有可疑人物進(jìn)入到威脅區(qū)內(nèi)，則會(huì)直接觸發(fā)最高等級的警報(bào)，其會(huì)聯(lián)動(dòng)聲光電設(shè)備進(jìn)行警報(bào)，安保人員接到警報(bào)信號第一時(shí)間采取措施，目標(biāo)的位置信息、具體軌跡以及移動(dòng)速度等信息都會(huì)顯示在客戶端的管理平臺當(dāng)中，以便于安防人員作出對應(yīng)的響應(yīng)，以免造成事故或是經(jīng)濟(jì)損失[2]。

結(jié)論：綜上所述，毫米波雷達(dá)已然成為當(dāng)前不可或缺的一種雷達(dá)形式，其具有著成本低、重量輕、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，使其在許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，當(dāng)前的毫米波雷達(dá)發(fā)展已經(jīng)有了許多年，核心技術(shù)基本成熟。由本文分析可知，在安防領(lǐng)域當(dāng)中，基于毫米波的安防系統(tǒng)適用于較大安防區(qū)域的情況，其關(guān)鍵技術(shù)為FMCW技術(shù)，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行目標(biāo)的定位和軌跡追蹤，提升安防效果。

參考文獻(xiàn)

[1]何琛. 基于微服務(wù)架構(gòu)的智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2020.

[2]王杰. 基于毫米波雷達(dá)的安防系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].廈門大學(xué)，2019.

作者簡介：宋蘇杭;性別：男;出生年月：1983年10月;籍貫（具體到市）四川成都：民族：漢;最高學(xué)歷：本科;目前職稱：所長;研究方向：雷達(dá)系統(tǒng)工程。