CN102576483A - 用于为区域保障安全的保安系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为区域保障安全的保安系统，包括：传感器系统，用于确定所述区域中的移动物体的位置；控制装置，连接到所述传感器系统；照明装置，提供可对准所述区域中的不同位置的光束；致动器，受所述控制装置控制将所述光束对准希望的位置，其中所述控制装置配置为将该光束对准由所述传感器系统所确定的活体存在的位置，其特征在于该传感器系统包括雷达系统。

Description

用于为区域保障安全的保安系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于保障区域(例如商业区或居民区)安全的保安系统，以及保障这样的区域的方法。
背景技术
需要保障某些区域的安全以预防闯入者。在许多这些区域中采取的第一种保安措施是提供照亮整个区域的灯。该措施基于的想法是照亮整个区域以使闯入者感到他们在该区域会很容易被人看见。另一方面照明的提供也给了潜在的闯入者研究该区域的机会。因此，为了保障安全，在无人的时候使用大量能量来照亮众多商业区、停车场等区域，造成能源浪费和光污染。因此，当闯入者进入被照明区域时，未产生可传达给闯入者或该区域的所有者的警告信号。
为了进一步保障所关注区域的安全，提供了具有监控摄像机的保安系统。所述摄像机用于监控区域。保安人员监控视频图像以便控制是否有闯入者进入了该区域，且/或将该视频图像储存于储存装置，以便在有理由相信闯入者进入了该保安区域时检查该视频。
还已知提供了一种在探测到所述区域有人时照亮该区域的照明装置。
GB 2,381,979公开了一种替代的保安系统，其中用照明装置照亮闯入者周围的区域来警示闯入者其被监控。该保安系统包括用于捕获闯入者图像的图像捕获装置、用于处理图像的图像处理装置以及用于照亮该闯入者的照明装置。该保安系统的一个缺陷是如果例如因图像捕获装置被破坏或因(尤其在夜间)诸如雾气或大雨的环境影响而未能获得清晰图像，则该系统就无法探测到闯入者的存在。因此，必须在该区域提供一定的基本照明度以便获得所述图像。
GB 2,381,979的保安系统的另一个缺陷是无法确定闯入者是否确实越过了所述区域的边界。这导致路过待保障安全区域旁的行人区的人会因被摄入图像捕获装置的图像中而被照明装置照亮。
同样，图像捕获装置可能捕获在保安区域中的动物(例如猫)的图像。然而，并不希望该动物的存在引发保安系统的启动。
发明内容
本发明旨在提供一种保安系统，该保安系统提供了用于解决已知的保安系统中的一个或更多上述缺陷的方案，或至少旨在提供一种替代的保安系统。
利用一种用于为区域保障安全的保安系统达到上述目的，该保安系统包括：
传感器系统，用于确定所述区域中的移动物体的位置；
照明装置，提供可对准所述区域中的不同位置的光束；
致动器，用于将所述光束对准所需位置；以及
控制装置，其中所述控制装置配置为在该区域中已经识别出闯入者时根据所述传感器系统的信号启动所述照明装置并控制所述致动器将所述光束照向所述闯入者所在的位置，其特征在于，所述传感器系统包括雷达系统。
利用根据本发明的保安系统，当在保安区域中探测到移动物体时，如果需要(即当该移动物体被识别为闯入者时)，则可启动所述照明装置并且通过控制所述致动器将所述光束对准闯入者所在的位置。
这样，根据本发明的保安系统照亮由所述雷达系统定位的所述闯入者的位置。当闯入者进入所述区域时，所述光束可跟随该闯入者直到该闯入者已离开所述区域。因此闯入者在该区域有被监控的感觉。
雷达系统的优点是这样的系统能可靠地扫描所述区域以寻找移动物体的存在，而不会受雾气或大雨这样的环境因素的负面影响。
所述保安系统还可在很黑暗的区域中使用，因为不要求有基本照明度就能获得该区域的可靠测量。黑暗的区域的优点是潜在的闯入者在可能进入该区域前不能研究所述区域。此外，闯入者需要携带自己的照明，这降低了闯入者的灵活性。
所述雷达系统可以是提供基于无线电波的测量信号的任何系统，根据所述测量信号可以确定所述区域中存在活体或移动物体。
只有当已经识别出有闯入者时所述照明装置才会被启动。合适的是所述照明装置的启动不是针对在该区域中存在且为所述雷达系统所探测到的每个物体。例如狗、鸟或猫这样的动物会进入该区域。该区域中也可以有常驻或半常驻物体，如可以被风吹动的旗或树。
为了避免照亮这样的移动物体，所述控制装置可设置为在所述照明装置启动之前(例如根据所探测到的信号的强度和/或形状或者被探测到的物体的位置)确定该移动物体是否可能是闯入者。根据所探测到的信号的强度和/或形状，可例如在不同尺寸的移动物体间进行区分。根据已知的位置可识别出常驻或半常驻的移动物体(例如旗或树)。
然而，所述控制装置也可设置为针对每个探测到的移动物体来启动所述照明装置，并将所述照明装置的光束对准所述移动物体。在这种情况下在所述区域中识别闯入者不包括除在所述区域中探测移动物体以外的操作。
在一个实施例中，雷达系统配置为利用单个位置确定移动物体的位置。通过使用这样的雷达系统可以设置单个探测和照明装置，利用该探测和照明装置可在待保障安全的区域中探测移动物体，并在需要时可将光束对准该移动物体。
在一个实施例中，雷达系统可包括具有天线的发射器以在所述区域中发射无线电波，以及一个或更多接收器，其中每个接收器都包括天线以接收无线电波的反射。该雷达系统可使用例如多普勒法或调频连续波(FMCW，Frequencymodulated continuous wave)法或其结合来在该区域内发射无线电波。也可应用任何其他合适的方法来发射和接收无线电波。所述天线可设置于固定位置，或可移动所述天线来扫描所述区域。
可使用所述雷达系统来测量所述区域中的反射，并将该反射与储存在存储器中的已知反射的参考反射数据库相比较。可用测量反射和参考反射之间的差别来识别闯入者的存在。
所述雷达系统可包括用于发射无线电波的一个或更多个发射器以及用于接收无线电波的一个或更多个接收器。优选该雷达系统设置为以三维方式扫描所述区域。借助于3D雷达系统可以更精确地确定所述区域中物体的坐标。优选该3D雷达系统包括多个接收器以及可能的多个发射器。该3D雷达系统可包括例如波束偏转雷达(steered beam radar)或波束堆叠雷达(stacked beam radar)。
优选所述发射器和/或接收器为固定安装的部件，因此不进行移动来扫描特定的区域。通过使用固定安装的发射器和接收器，所需要的可移动部件更少，这增加了所述保安系统的可靠性。
在一个实施例中，雷达系统包括多个雷达模块，其中每个雷达模块具有一测量范围。优选每个雷达模块包括它自己的发射器和接收器。通过使用多个雷达模块，所述区域可被细分为分区，其中由相应的雷达模块的范围来确定每个分区。
通过将所述雷达模块彼此相邻设置，所述雷达模块的测量范围设置成彼此之间成角度，可从特定雷达模块是否探测到移动物体来确定该移动物体所在的分区。通过使分区重叠(即：使所述雷达模块的测量范围重叠)，可进一步提高分辨率。当在两个相邻雷达模块的分区中探测到移动物体时，可确定该移动物体位于所述两个分区的重叠部分中。
在一个实施例中，每个雷达模块设置为确定距移动物体的距离。例如可通过使用如锯齿形信号、三角形信号或不规则四边形信号的调制雷达信号来确定所述距离。通过确定移动物体所在的位置以及距该物体的距离，可相对精确地确定所述移动物体的位置。因此，关于设立该雷达系统处的地区的信息可提高精度。
在一个实施例中，雷达模块设置为行和列的矩阵，其中相邻的行和/或列设置成彼此之间成角度。通过使用雷达系统，可以确定保安区域中移动物体的坐标，这使得能相对简单地将照明装置的光束对准移动物体的位置。
由于移动物体的位置是相对于雷达系统的位置在坐标中确定的，可将这些坐标换算为全局坐标并发送。例如可将所述坐标发送到为此设置的移动导航模块，以便该导航模块接收到所述坐标后能选择最快通往该位置的路线。
在一个实施例中，所述雷达系统、控制装置、照明装置和致动器形成自主单元，该自主单元可设置在单独的位置。自主单元是指该探测和照明装置本身能探测特定区域中移动物体的位置并将光源对准该位置。通过提供自主单元，可利用单个位置确定移动物体的位置。不需要在区域中从不同点进行三角测量来确定物体的位置。
本发明中的照明装置可包括任何光源，如氙灯、发光二极管(LED)、卤灯或激光。优选所述照明装置在启动后提供高能光束从而被该照明装置照亮的活体在照明下感到不安，尤其当闯入者在相对黑暗的环境中被照明时，闯入者会感到失去方向感，因此将敦促该闯入者径直离开所述保安区域。
由于所述高能照明装置多数时间不会处于工作状态，与已知系统中使用的持续照亮所述区域的照明装置相比时，该照明装置的能耗的重要性更低。
在一个实施例中，当未探测到闯入者时，可用低度光源照亮所述区域。一旦识别出有闯入者，可用高能光束将其照亮并通过关掉该区域的低度光源使其它区域变暗。
所述致动器可包括能移动所述照明装置以便将所述光束对准希望的位置的一个或更多个伺服电动机。优选该致动器包括两个伺服电动机，例如一个用来绕垂直轴转动而另一个用来绕水平轴转动。也可应用能将光束对准希望的位置的任何其他装置。
在一个实施例中，所述控制装置包括用于存储所述区域的边界的存储器。合适的是仅当活体确实进入了所述区域时才会被照亮。然而，路过但未进入所述区域的人也能被所述雷达系统探测到。为避免将这样的人识别为闯入者，可将所述区域的边界储存于所述控制装置中，并可将所确定的闯入者的位置与这些边界相比较。仅当该人跨越所述区域的边界而进入了该区域时，所述照明装置才会被启动。
在一个实施例中，可将所述保安区域细分为区域分区，并可为各个分区设置告警级别。例如当所述保安区域环绕对象(例如建筑物)时，可绕该对象定义具有不同(尤其是递增)的告警级别的分区。
在这样的保安系统中，当在最外部的分区中识别出闯入者时，可只给出相对柔和的告警声，或者可将低能光束对准该闯入者。当闯入者进入下一分区时可启动下一告警级别，其中例如用高能光束照亮闯入者。当闯入者欲进一步接近所述建筑物时，他会进入下一分区，其中例如将启动非常响亮的告警声并将自动呼叫应急中心或所述对象的所有者或其他人。
在一个实施例中，所述控制装置包括用于存储参照物的存储器以识别不同类型的物体。活体(如动物)可能会进入所述保安区域。一般不希望该区域中这样的动物的存在导致所述照明装置的启动。所以，可将参照物与所识别出的物体相比较以识别该区域中存在的对象、人、动物等的类型。
在一个实施例中，所述系统包括设置在一远离所述控制装置的位置上的监控装置，且其中所述监控装置配置为控制所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的运行。通过提供监控所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的运行的监控装置，可探测并报告所述保安系统的任何故障。
优选将所述监控装置存放在闯入者不能轻易到达的远处位置，从而探测并报告对所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的任何破坏。例如可将监控装置设置在办公楼内，该办公楼周围的区域由所述保安系统保障安全。当通常设置在外面的所述雷达系统、控制装置和/或照明装置中的任何一个被破坏时，所述监控装置将通过自动呼叫应急中心或建筑物的所有者(或其他人)来报告该情况。由于所述监控装置处于建筑物内，所以该监控装置不可能轻易地被破坏。
在一个实施例中，所述监控装置与现有的保安系统相连或者是现有的保安系统的集成部分(integral part)。
在一个实施例中，所述控制装置和监控装置被无线相连。作为替代，所述控制装置和监控装置通过金属线(wire)连接。
在一个实施例中，所述控制装置和/或监控装置包括电话单元。在希望报告由所述保安系统探测到的任何事件的情况下，可使用这样的电话单元来进行呼叫。
在一个实施例中，所述保安系统还包括震动探测系统、视频摄像机、扬声器和/或麦克风(尤其是定向麦克风)。
可提供用于记录所述保安系统的异常震动的震动探测系统，并从而确定破坏所述保安系统的企图。
可提供视频摄像机以用于捕获所述区域中探测到的任何人或其它物体的视频图像。可将该视频图像储存于硬盘、其它储存装置或转移到另一位置(例如应急中心和/或建筑物的所有者或其他人)。例如，当在所述区域中识别出闯入者时所述视频摄像机可捕获视频图像并将该视频图像发送至移动装置，例如个人数字助理(PDA，personal digital assistant)或电话。
在一个实施例中可将所述视频图像投影到所述区域中(或附近)，例如投影到被保安的建筑物上以使闯入者能看见自己。这使闯入者意识到自己在视频图像中被发现了。
所述视频摄像机可安装在所述照明装置上以将该摄像机与该照明装置一起对准闯入者。
在一个实施例中所述视频摄像机能变焦和对准特定的位置。由于所述雷达系统能确定所述区域中闯入者的位置，该视频摄像机可对准该位置，且可以特写镜头拍摄图像以增加识别出闯入者的机会。
可提供用于产生告警声或向闯入者讲话的扬声器。针对闯入者的文稿可用播放装置播放，或从例如应急中心或通过移动装置直接讲出。直接讲出文稿的好处在于文稿可适用于闯入者。例如可提到闯入者衣服的颜色。这使闯入者意识到确实有人看见了自己。
进一步，可提供麦克风，利用该麦克风能够探测所述保安区域中的声音。所述麦克风还可用于与所述闯入者交流。例如利用对准该闯入者的定向麦克风从而能正确地探测其声音。该定向麦克风可(与视频摄像机一起)安装到所述照明装置上，从而将它们与该照明装置一起对准所述闯入者。
在一个实施例中，至少将所述雷达系统、照明装置和致动器设置在探测和照明装置中。提供设有上述部件的单个装置得到紧凑的系统并能被容易地安装于适合位置(例如安在现有物体如灯柱、旗杆(mast)等上面)。优选将所述雷达系统的至少一个发射器和/或接收器安装在该探测和照明装置的底面或侧面以获得关于所述保安区域的适当的测量范围。
通常，所述雷达系统、照明装置和致动器会设置在外面，从而会遭受环境状况例如雨和风。可提供外壳以使保护所述雷达系统、照明装置和致动器免遭这样的外在影响。该外壳可防风且不透水，并且由诸如金属或塑料制成。可为该外壳中的任何透明材料提供防遮(anti-mask)涂层以免该装置被油漆等破坏。可将所述保安系统的其余部件也设置在同一外壳和/或装置中。
例如可将所述探测和照明装置安装在旗杆或外墙上。进一步可将所述探测和照明装置设计为常见的街灯，以使该探测和照明装置在街道中较不引人注意。
在一个实施例中，可容易地将所述探测和照明装置安装到临时位置和/或设置在移动支架上。可有利地将该探测和照明装置用在要临时为区域保障安全的位置，例如建筑区、仓储区、庆典区等。优选将该探测和照明装置设置在可移动的、优选有轮的滑架上以形成移动单元。可轻易地将这样的移动单元安放在合适的临时位置。还可提供仅包括传感器系统或仅包括照明装置的移动单元。可将所述保安系统的其余部件设置在另一个移动单元上或以其它方式设置在保安区域中。然而优选将所述雷达系统、控制装置和照明装置设置为自主单元。安放这样的单元更为容易，也免除了安装中相对于彼此来校准部件的必要。
在一个实施例中，所述保安系统包括便携式单元，该便携式单元能被所述控制装置或所述监控装置所识别以相对于携带该便携式装置的人员解除所述保安系统。当所有者或另一被授权人员进入所述保安区域时，不希望该保安系统启动。这样的人员可携带能用于解除所述保安系统的便携式单元。也可在探测到所述便携式单元时主动或被动地将该保安系统转换到另一模式。在该模式中，所述保安系统可设置为例如通过用低能光束照亮(或将整个区域照亮到一定照明度)来引导该人员穿过所述区域。这样的便携式装置可包括具有射频识别功能(RFID，Radio Frequency Identification)的射频(RF，Radio Frequency)模块，该模块可与设置在所述区域中的且例如与所述控制装置相连的RF模块通信。
可通过在便携式单元上输入代码等主动地(或通过在所述区域中识别所述便携式单元被动地)来进行所述解除或模式转换。
所述便携式单元可作为可编程移动装置(例如移动电话或PDA)中储存的软件来实现。或者可在所述区域边缘设置键盘或其它输入装置用于解除所述保安系统。
在一个实施例中，所述保安系统包括多个雷达系统和多个照明装置以覆盖待保障安全的区域。
本发明还涉及一种为区域保障安全的方法，包括
提供本发明的保安系统；
通过确定所述区域中移动物体的位置来监控该区域；以及
将光束对准所述区域中的闯入者。
利用根据本发明的方法可探测保安区域中的移动物体，并确定其位置。借助于所述控制装置，上述信息可被用于确定所探测到的移动物体是否可能是闯入者。在该情况下，所述控制装置能启动所述照明装置并操纵所述致动器将光束对准移动物体(即探测到的闯入者)的位置。
在一个实施例中，所述方法包括将所述雷达系统的信号与所述区域的边界、参照物和/或各区域中的已知反射相比较以识别所述活体为闯入者。
在一个实施例中，所述方法包括利用设置在一远离所述控制装置的位置上的监控装置来监控所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的运行。
在一个实施例中，所述方法进一步包括投影所述闯入者的视频图像和/或提供声音告警信号和/或向所述闯入者喊话或与所述闯入者交流。
附图说明
现在将参照附图说明根据本发明的保安系统的实施例的其它特征和优点，其中：
图1是本发明的保安系统的实施例的应用的示意图；
图2示意性显示本发明的实施例的不同部件；以及
图3显示本发明的保安系统的替代实施例的示意图；
图4和图5显示根据本发明的探测和照明单元的第二实施例；
图6显示雷达模块的设置的俯视示意图及该雷达模块的测量范围；图7显示雷达模块的设置的侧视示意图及该雷达模块的测量范围；以及
图8显示一组替代的雷达模块的设置的俯视示意图及该雷达模块的测量范围。
具体实施方式
图1显示本发明的用于为区域保障安全的保安系统的一个实施例。一般用附图标记1指代所述保安系统。该保安系统包括探测和照明单元2以及监控单元3。
该保安系统1适用于保障环绕建筑物50的区域A的安全。该保安区域A细分为三个分区A1、A2、A3，每个分区具有自己的告警级别。作为替代的方案，所述保安区域可仅包括具有单个告警级别的一个分区。
当所述探测和照明单元2探测到最外部的分区A1中有闯入者60时，只产生相对柔和的告警声，以便向闯入者示意他被探测到了。所述探测和照明单元2还可提供对准闯入者60的低能光束以使他意识到他已被探测到了。
当闯入者60进入下一分区A2时，可触发下一告警级别。在该分区A2中，所述闯入者被探测和照明单元2的高能光束LB照亮，如图1所示。这样的高能光束会使闯入者感到不安。该高能光束可使闯入者失去方向感。将敦促他离开所述保安区域。
当闯入者欲进一步接近所述建筑物时，他会进入下一分区A3，其中例如将启动非常响亮的告警声并将自动通知应急中心或所述对象的所有者或任何其他相关人员。
在建筑物50中提供监控单元3。该监控单元3持续控制探测和照明单元2的运行。将直接探测并报告任何(例如由成功的破坏导致的)探测和照明单元2的故障。由于监控装置3设置在所述建筑物中，该监控单元3很难被破坏。
现在将更详细地描述所述保安系统的不同部件。
图2显示探测和照明单元2以及监控单元3。
探测和照明单元2包括能探测物体在所述区域中的位置的雷达系统4；用于提供光束的照明装置5，所述光束可对准所述区域中的不同位置；用于将所述光束对准希望的位置的致动器6；以及控制装置7，该控制装置适用于启动照明装置5并控制致动器6将所述照明装置启动后形成的光束对准闯入者所在的位置。所述致动器6可包括例如两个伺服电动机，所述电动机能移动所述照明装置或其部件以便将所述照明装置发出的光束对准保安区域A中希望的位置。例如第一个伺服电动机可绕水平轴转动，而第二个伺服电动机可绕垂直轴转动。
所述保安系统还包括连接到太阳能电池板9的电源8(例如可充电电池组或蓄电池)，其中太阳能电池板9用于为电源8充电。
为达到最佳测量范围，将所述雷达系统设置于探测和照明单元2的下侧。提供支架15，在其底侧安装雷达系统4并在其对侧设置外壳及探测和照明单元2的其余部件。雷达系统4与控制装置7相连接。
雷达系统4包括具有天线的发射器4a(以便在所述区域中发射无线电波)，以及一个或更多个接收器4b(其中每个都包括天线以便接收所述无线电波的反射)。
发射器4a和接收器4b为固定部件，即不按照可移动以进行例如扫描动作的方式安装。
雷达系统4使用多普勒法确定所述区域中是否存在移动物体。当在所述区域中探测到移动物体时该雷达系统可转换到FMCW(调频连续波)模式。在该模式中，发射具有交替增加和减少的频率的信号。接收器4b可探测所述发射信号(作为参考信号)和所述接收器接收到的反射信号间的频率差。
该频率变化依赖于所述无线电波从发射器到物体并返回接收器的传导时间(包括物体移动所导致的多普勒差)。根据所述信号可确定任何反射物体的距离和速度。
也可使用适宜的任何其它方法(例如仅使用多普勒法)来确定所述区域中存在移动物体。
优选使用可用于确定区域中物体的三维坐标的3D雷达系统。从而可提高所述精度。
通过将所确定的移动物体与(所述控制装置7中的存储器10中储存的)所述区域的已知反射相比较，可确定该区域中移动物体的位置。
当在所述保安区域中探测到移动物体时，可将该移动物体的反射与不同物体的已知参考反射相比较。例如如此可确定所探测到的物体是人还是动物。如此，可仅当识别出区域A中有人时才启动所述保安系统1。该识别可基于例如所反射的雷达信号的强度。
存储器10进一步包括具有区域A和分区A1、A2和A3的边界的地图。当雷达系统4识别出有人存在时，将该人的位置与地图中不同分区的边界相比较。根据该人在地图中的相对位置，可确定告警级别。例如当探测到该人位于区域A之外时将不启动告警。当探测到该人在第二个分区A2时，所述致动器移动照明装置5以便将高能光束对准该人的位置。
例如安装了探测和照明装置2后，通过记录所探测到的沿区域A的边界行进的人员的反射，可获得所述边界信息。
照明装置5包括用于产生高能光束的氙灯光源，以便使被该照明装置5照亮的人员在被照亮时感到不安。因此将敦促该闯入者径直离开所述保安区域A。照明装置5可包括用于使所述光源所发出的光聚焦的透射镜和反射镜。
本发明的保安系统1照亮被所述雷达系统定位的闯入者所在的位置。当该闯入者进入该区域时，所述光束可跟踪该闯入者直到该闯入者离开该区域为止。因此该闯入者在该区域有被监视的感觉。
探测和照明单元2进一步包括用于与监控装置3的无线发射机-接收机20通信的无线发射机-接收机12。监控单元3进一步包括电话单元，该电话单元能自动拨通一个或更多个被预编程的(例如应急中心或所述对象的所有者或任何其他相关人员的)电话号码。
探测和照明单元2包括能确定探测和照明单元2中的异常震动的震动探测系统13。可通过探测这样的震动来监控通过蹬踹探测和照明单元2或其支架所引起的剧烈运动来破坏探测和照明装置2的可能企图。
此外，可提供视频摄像机14以便捕捉所述区域中探测到的任何人员或其它物体的视频图像。可将所述视频图像储存在硬盘中或传输到另一位置，例如应急中心和/或建筑物的所有者或其他人员。例如当识别出所述区域中有闯入者时所述视频摄像机可捕获视频图像，所述图像被发送到移动装置(例如PDA或电话)。
在一个实施例中所述视频图像可被投影到被保安的建筑物上(见图1中的屏幕40)从而使闯入者60能看见自己被投影到屏幕40上。这使闯入者意识到自己在视频图像中被关注了。
保安系统1可包括用于产生告警声或向闯入者喊话的扬声器41(图1)。针对闯入者的文稿可用播放装置播放，或从例如应急中心或通过移动装置直接喊出。直接喊出文稿的好处在于文稿可适用于闯入者。例如可提到闯入者衣服的颜色。这使闯入者意识到确实有人看见了自己。
可进一步提供麦克风(优选为定向麦克风)以便能记录所述保安区域中的声音。从而能用所述扬声器和麦克风与闯入者沟通。可将所述扬声器和麦克风安装于建筑物(如图1所示)或适合的任何其它位置，但优选安装到探测和照明单元2上。
探测和照明单元2和/或监控单元3可进一步包括通用串行总线(USB)或网络连接器、视频输出、应急电源、用于报告各单元的破坏和故障的破坏告警单元以及其它探测、记录和/或通信信系统。
在一个实施例中，保安系统1包括便携式单元(未示出)，该便携式单元能为所述控制装置或所述监控装置所识别以便相对于携带该便携式装置的人员解除所述保安系统。当所有者或另一被授权人员进入所述保安区域时，不希望该保安系统启动。这样的人员可携带能用于解除所述保安系统的便携式单元。也可在探测到所述便携式单元时主动或被动地将该保安系统转换到另一模式。在该模式中，所述保安系统可构造为例如通过用低能光束照明(或将整个区域照亮到一定照明度)来引导该人员穿过所述区域。
所述模式转换可由使用者通过在便携式单元上输入代码等主动地进行，或者通过在所述区域中识别该便携式单元而自动地进行。这样的便携式单元可包括具有RFID的RF模块，该RF模块与设置在探测和照明单元2中或适合的任何其它位置上的RF模块进行通信。
所述便携式单元可由可编程移动装置(例如移动电话或PDA)中储存的软件来实现。作为替代，可在所述区域边缘设置键盘或其它输入装置以解除所述保安系统。
在一个实施例中，保安系统包括多个雷达系统和多个照明装置以覆盖待保障安全的区域。
在图1和图2的实施例中，探测和照明单元2包括雷达系统4和照明装置5。这样的探测和照明装置可作为自主单元(autonomous unit)工作，该自主单元本身能探测移动物体的位置并将光束对准该移动物体。在其它实施例中，所述雷达系统4和照明装置5可作为分开的单元提供。且可提供多个雷达系统4和多个照明单元5以便覆盖待保障安全的区域。
探测和照明单元2以适合的高度设置在固定的柱上。探测和照明单元2还可设置在建筑物的顶部或适合的任何其它位置。优选将所述探测和照明单元设置在现有的物体(例如灯柱、广告栏、建筑物等)上，从而不必提供独立的物体来以适合的高度安装探测和照明单元2。
在一个实施例中探测和照明单元2可设置在可移动单元上。当只需要临时地保障特定的区域(例如建筑区、仓储区、庆典区等)的安全时，可在保安系统中使用这样的实施例，能容易地设置和去除所述保安系统。
图3显示根据本发明的保安系统的替代性设置，该设置适用于保障环绕建筑物150的区域A的安全。该保安系统包括四个适用于探测该区域A中的移动物体(尤其是闯入者)的雷达系统104。当探测到闯入者时可使用一个或更多个照明装置105来在探测到该闯入者的位置上照亮该闯入者。
每个照明装置105包括致动器，该致动器适用于移动该照明装置或至少其一部分以便将所述照明装置105的光束对准闯入者。这样只要该闯入者还在区域A中，该闯入者就会被至少一束光束跟踪。雷达系统104、照明装置105和设置在建筑物105中的监控单元103(优选通过无线通信)相互通信。
可将图2中所示的所述保安系统的其它部件设置在雷达系统104、照明装置105和/或监控单元103的一个或更多个中，或设置在适合的任何其它位置处。
图4和5显示探测和照明装置2的第二实施例。用相同的附图标记表示相同的部件或具有相同的功能的部件。
探测和照明装置2包括雷达系统或、照明装置5(用于提供可对准的光束)、致动器6(用于将该光束对准希望的位置)以及控制装置单元7(用于启动照明装置5并控制所述致动器来对准光束)。
如针对图2的实施例所述，可进一步为探测和照明单元2提供能源、存储器、无线发射机-接收机、震动探测系统、扬声器、(定向)麦克风和/或摄像机。例如可将这些部件尤其是(定向)麦克风和摄像机设置于照明装置5上的外壳18内，以便这些部件随所述照明装置一起对准所述移动物体。可将其它部件安装在外壳19内的适合位置上。
探测和照明单元2被设计为具有普通街灯的外观。为此探测和照明装置2的外壳19具有普通街灯的形状，且照明装置5连同致动器6以可移动的方式设置于探测和照明装置2中的横档16上。此外，提供固定灯15作为通用街道照明。在替代性实施例中，可以省略固定灯15，或通过在全功率以下使用照明单元5也可将照明单元5作为固定灯来使用。
图4显示正常状态下(即未探测到闯入者时)的探测和照明装置2。照明装置5相对于横档16位于靠上的位置并位于探测和照明单元2的外壳19内。设置盖17以使所述外壳在此状态下闭合。
图5显示告警状态下(即探测到有闯入者时)的同一探测和照明装置2。此状态下盖17被打开且照明装置5连同致动器6(例如通过线性致动器)被向下移动到较低的位置。在此状态下可通过致动器6将所述光束对准探测到闯入者的位置。为了移动盖17可提供单独的致动器，但也可使此移动与照明单元5和致动器6的垂直位移相结合。
探测和照明装置2的这一设计的优点在于，当探测和照明装置2设置为正常状态时并不直接显示出设置了专门的保安系统。此外，为了安放探测和照明装置2，不必干扰视景(街景)，因为可将现有的街道照明替换为探测和照明装置2。
雷达系统4包括三排雷达模块RM。(此处)一排内的五个雷达模块RM以彼此之间成一角度的方式设置，且各排也以彼此之间成一角度的方式设置。每个雷达模块包括至少一个发射器和至少一个接收器，当移动物体位于相应雷达模块的测量范围中时，可用上述发射器和接收器确定距该移动物体的距离。
通过将所述区域细分为多个重叠或非重叠的分区(其中由雷达模块的测量范围来确定每个分区)，可确定所述移动物体处于哪一个分区。由于所述雷达模块还能确定据移动物体的距离，可根据所测量到的距离和该移动物体所在的一个或更多个分区来确定该移动物体的位置。
优选在相对于各雷达模块的坐标系中确定所述移动物体的位置。此后可将这些坐标换算为相对于所述照明装置的坐标。这样就能容易地致动所述照明单元使其照亮待保障安全的区域中的正确位置。
作为所述雷达系统的替代，还可以提供具有一个或更多个雷达模块的雷达系统，其中每个雷达模块能根据单个位置来探测所述移动物体在该雷达模块的测量范围内的位置。这些雷达模块不仅测量距该移动物体的距离，还测量相对于该雷达模块的角度。从而即便所述测量范围相对广阔，也不要求所述雷达模块的测量范围间有(或只要求有较少的)重叠。这样做的优点在于用来覆盖特定的区域所要求的雷达模块的数量更少。
采用雷达系统4或方才所述的替代的雷达系统，可提供作为自主单元的探测和照明单元2，即该探测和照明装置本身能探测特定区域中的移动物体的位置并将照明单元5的光束对准该位置。
这样的自主的探测和照明装置2的优点在于它不要求安装后的校准。可在安放该探测和照明装置前(例如在装配期间或装配完成后立即)就完成该校准。
图6显示如何使用所述雷达模块RM来探测保安区域中的移动物体的位置。图6中设置了一排5个雷达模块RM1至RM5。显示了雷达模块RM1至RM5的每一个的测量范围RF1至RF5。雷达模块RM1至RM5以彼此之间成角度的方式设置以使雷达模块RM1至RM5的测量范围具重叠地相邻。图6显示所述测量范围的示例。实际中将希望雷达模块RM1至RM5的测量范围的总角度为例如180度。
每个雷达模块为固定的单元并包括至少一个发射器和接收器。所述雷达模块为连续波式，并且为了能用所述雷达模块来确定距所探测到的物体的距离，通过使用例如象锯齿形信号、三角形信号或不规则四边形信号来调制所述雷达信号。实际中，所述雷达模块可包括本身产生调制信号的雷达发射器，或者作为替代，可向所述雷达发射器馈送调制输入信号。
雷达模块RM1至RM5的测量范围在所述测量方向上具有例如10至50米(优选为20至35米)的长度。在距所述雷达模块25米的距离处所述测量范围的宽度为例如1至6米(优选2至4米)。
采用雷达模块RM1至RM5，能确定移动物体是否处于各雷达模块的测量范围内，且如果是这样，能确定所述移动物体相对于所述雷达系统的距离。根据这些数据可确定所述移动物体的位置。可根据反射信号的强度确定所述移动物体的尺寸。根据该信息可确定例如所述物体是具有人类还是猫或狗等的维度。这样就能识别出闯入者。
作为替代或作为增加，可采用摄像机来确定是否有人类闯入者。
图6中画出了物体O1。该物体处于雷达模块RM2的测量范围RF2内。从而物体O1只在探测距离DD1处为雷达模块RM2所探测到。但该物体不为相邻的雷达模块RM1和RM3所探测到。根据该信息可确定L1所标出的区域内存在移动物体。进而确定物体O1的位置L1。
第二个物体处于雷达模块RM3和RM4的测量范围内RF3和RF4的重叠区域内。由于两个雷达模块RM3和RM4都探测到物体O2，可确定该物体处于测量范围RF3和RF4的重叠区域内。由于通过雷达模块RM3和RM4可确定物体2分别处于距离DD2和DD3处，则可确定第二个物体处于位置L2。
注意，雷达系统4不能确定所述物体正好是在重叠部分还是在非重叠部分。只确定在雷达模块的测量范围内的存在和距离。具体由相邻雷达模块的测量区域的重叠以及测量范围的宽度来确定分辨率。增加所述测量范围的重叠也将增加所述雷达系统的分辨率，但这导致为覆盖同一区域每排需要更多的雷达模块。
图7显示安装在柱上的探测和照明装置2。图6中显示由探测和照明装置2的多排雷达模块RM中的一排所覆盖的保安区域。如图4和图5所示，探测和照明装置单元2包括各自以彼此之间成角度的方式设置的多排雷达模块。如此来提供用于共同覆盖保安区域的雷达模块矩阵。图7中显示可如何设置具有测量范围RFX、RFY和RFZ的各排雷达模块。图6中显示在垂直于图面的方向上设置的单独的排的雷达模块的俯视图。这样通过该雷达模块矩阵就能保障地表区域GS的安全。
为了提高雷达系统4的精度，可进一步利用探测和照明装置2所处的环境信息。例如可预期所述地表区域GS和例如2米的高度之间的区域存在移动物体。利用该信息以及测量到的距物体的距离能确定例如该物体在特定的区域中是处于前面还是后面。
例如图7中是区域的高度ZL以及测量到的距离DD。由于所述移动物体不能位于线ZL以上或地表区域GS以下，则能以更高的精度来确定位置L。
图8显示五个替代的雷达模块RM1至RM5的设置，所述模块在一排内以彼此之间成不同角度的方式设置。雷达模块RM1至RM5的每一个具有更宽的测量范围RF至RF5。测量范围RF1至RF5具有相对较大的重叠。在公共测量范围的中部甚至有被全部五个雷达模块RM1至RM5所覆盖的区域。
由于宽阔的测量范围RF1至RF5，雷达模块RM1至RM5的每一个能在更大的宽度内确定是否存在移动物体，但同时对于每个雷达模块，确定探测到的移动物体处的位置的精度更低。然而由于多个雷达模块的不同重叠，同样能以足够的精度确定移动物体的位置。可利用所确定的位置用所述探测和照明装置的可对准的光源来照亮该移动物体。
例如图8中物体O3被五个雷达模块RM1至RM5中的三个在各自的探测距离DD1、DD2、DD3处所探测到。物体O3未被另外两个雷达模块RM4和RM5探测到。因此可确定该物体位于位置L3处，并可将照明装置5的光束对准该位置。

Claims (30)

1.一种用于为区域保障安全的保安系统，包括：
传感器系统，用于确定所述区域中的移动物体的位置；
照明装置，提供可对准所述区域中的不同位置的光束；
致动器，用于将所述光束对准所需位置；以及
控制装置，其中所述控制装置配置为根据所述传感器系统的信号启动所述照明装置并控制所述致动器，其特征在于，所述传感器系统包括雷达系统。
2.根据权利要求1所述的保安系统，其中所述雷达系统配置为利用单个位置确定所述移动物体的位置。
3.根据权利要求1或2所述的保安系统，其中所述雷达系统为3D雷达系统。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的保安系统，其中所述移动物体的位置在坐标系中确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的保安系统，其中所述雷达系统包括多个雷达模块，其中每个雷达模块具有一测量范围。
6.根据权利要求5所述的保安系统，其中所述雷达模块彼此相邻地设置，其中所述雷达模块的测量范围设置成彼此之间成角度。
7.根据权利要求5或6所述的保安系统，其中所述雷达模块为连续波式雷达模块。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的保安系统，其中每个雷达模块包括至少一个发射器和至少一个接收器。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的保安系统，其中每个模块配置为确定距所述移动物体的距离。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的保安系统，其中每个雷达模块使用调制雷达信号。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的保安系统，其中所述雷达模块设置为行和列的矩阵，其中相邻的行和/或列设置成彼此之间成角度。
12.根据权利要求5至11中任一项所述的保安系统，其中所述控制装置配置为利用环境信息来确定所述移动物体的位置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述雷达系统、所述控制装置、所述照明装置和所述致动器形成自主单元。
14.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述控制装置包括用于存储所述区域的边界的存储器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述控制装置包括用于存储参照物的存储器以识别不同类型的物体。
16.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述控制装置包括存储器，该存储器中存储有与所述区域的已知反射相关的数据库。
17.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述系统包括设置在一远离所述控制装置的位置上的监控装置，且其中所述监控装置配置为控制所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的运行。
18.根据前一权利要求所述的保安系统，其中所述控制装置和所述监控装置被无线连接。
19.根据权利要求17或18所述的保安系统，其中所述控制装置和/或所述监控装置包括电话单元。
20.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述保安系统进一步包括震动探测系统、视频摄像机、麦克风和/或扬声器。
21.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中至少所述传感器系统、所述照明装置和所述致动器设置在探测和照明装置中。
22.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述探测和照明装置安装在可移动的、优选有轮的滑架上以形成移动单元。
23.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述保安系统包括便携式单元，该便携式单元能被所述控制装置或所述监控装置识别以相对于携带该便携式单元的人员解除所述保安系统。
24.根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，其中所述保安系统包括多个雷达系统和多个照明装置以覆盖待保障安全的区域。
25.一种为区域保障安全的方法，包括
提供根据前述权利要求中任一项所述的保安系统，
通过确定所述区域中的移动物体的位置来监控该区域，以及
将所述光束对准所述区域中的闯入者。
26.根据权利要求25所述的方法，其中该方法包括将所述雷达系统的信号与所述区域的边界、参照物和/或该区域中的已知反射相比较以识别所述活体为闯入者。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中该方法包括利用设置在一远离所述控制装置的位置上的监控装置来监控所述雷达系统、控制装置和/或照明装置的运行。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的方法，其中该方法进一步包括投射所述闯入者的视频图像和/或提供声音告警信号和/或向所述闯入者喊话和/或与该闯入者交流。
29.根据权利要求25至28中任一项所述的方法，其中该方法包括识别移动物体为闯入者。
30.根据权利要求25至29中任一项所述的方法，其中该方法包括在所述控制装置中储存待保障安全的区域。
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