CN104464140B - 一种激光多波门系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光多波门系统，包括本体和反射镜阵列，所述反射镜阵列，用于对激光器发出的激光进行直接镜面反射和延迟镜面反射。本发明提供了一种实现低成本，高可靠性的激光多波门系统。

Description

一种激光多波门系统

技术领域

本发明涉及一种防入侵的安全防范技术领域的激光多波门系统。

背景技术

采用防入侵报警探测装置是提高被保护设施的重要手段。目前，国内周界防跨越监控措施大多使用在周界边缘的两端设置红外或激光对射探测的报警装置，也有利用激光测距技术探测警戒范围内出现的目标发出报警信号并给出目标位置的技术。

激光(或红外)对射报警通常包含发射端和接收端，两部分分开一定距离，发射端发射激光，接收端通过光电转换将激光信号转换成电信号。一旦有人通过发射端和接收端之间任意位置势必遮挡激光信号的传输，就会导致激光信号断路，从而接收端无电信号，产生报警。激光测距通常包含发射激光器、激光接收机及信息处理单元，一般一套系统只有一条光束，只对一个目标回波进行处理，如果要形成光束网，则需要多套系统实现，一旦有回波信号，表明警戒区域内有目标出现。

目前，激光对射报警装置及激光测距报警装置存在以下问题：

1)采用的激光通常都为900nm-1000nm左右激光，属于人眼不安全激光。如果激光射入人眼，会对人眼产生伤害。

2)多通道激光对射时，不同激光束之间会产生相互干扰，会引起漏报，同时，多通道对射时，需要才采用多个激光器和接收器，成本较高。

3)常规的激光(或红外)对射围界常用连续或连续调制信号，光源功率较大，作用距离近，抗干扰能力弱；

4)常规的激光(或红外)对射围界没有距离信息，抗复杂天候能力弱，虚警和漏警均较高；

5)常规的激光(或红外)对射围界不具备组网能力；

6)常规利用激光测距技术实现围界系统虽也有距离信息，但受大气影响比较大，特别是扬尘和雨雪天气，激光接收器中会接收到无穷多个回波信号，信息处理单元将无法处理，可导致系统瘫痪。

发明内容

发明要解决的问题

本发明目的在于提供一种实现低成本，高可靠性的激光多波门系统。

用于解决问题的方案

一种激光多波门系统，包括本体和反射镜阵列，

所述反射镜阵列，用于对激光器发出的激光进行直接镜面反射和延迟镜面反射；

所述本体包括：

激光器，用于发射窄脉冲重频激光；

接收器，用于接收所述反射镜阵列反射的回波，并将回波发送至下述信息处理器；

信息处理器，用于对接收的回波信号进行时阈判识、控制码型生成，以及将控制信息输出；

PIN接收及解码器，用于接收上一级发射的编码光信号，进行码型转换，并为接力通信提供信号；

编码控制器，用于根据上一级码型和本级信号形成的码型进行编码输出，对所述激光器进行编码控制；

GSM通信接口，用于接收所述信息处理器送出的串行数据，并转换成GSM信息格式送出告警报文；

供电电路，用于对所述本体供电。

优选地，激光多波门系统，所述反射镜阵列由第一反射阵列、第二反射阵列和第三反射阵列组成，

所述第一反射阵列处于所述激光器发射的窄脉冲重频激光光斑内，所述第二反射阵列处于所述第一反射阵列的折射光斑内，所述第三反射阵列处于所述第二反射阵列的折射光斑内。

优选地，激光多波门系统，

所述第一反射阵列由第一反射区域和第二反射区域组成，

所述第一反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光反射到所述接收器，

所述第二反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光折射到所述第二反射阵列；

所述第二反射阵列由第三反射区域和第四反射区域组成，

所述第三反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光经所述第二反射区域反射到所述接收器，

所述第四反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光折射到所述第三反射阵列；

所述第三反射阵列用于将所述第四反射区域折射的激光，依次经由所述第四反射区域、第二反射区域，反射到所述接收器。

发明的效果

本发明专利提供了一种多个可设置固定波门检测技术。系统采用人眼安全波长激光重频脉冲激光报警系统，在实现不对人眼产生伤害，系统发射一路激光束，通过多个反射镜产生多束回波光束，每束回波激光代表不同设定距离，各距离值为防护距离的整数倍，信息处理只对这些固定波门内的激光回波进行比对处理，波门外的回波不理睬，确保在复杂天候下的抗干扰。实现低成本，高可靠性激光警戒网。适合机场、铁路沿线以及边防等周界安全防护。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明反射镜阵列一实施例的示意图；

图3为本发明一实施例多波门产生与处理时序示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、手段、材料未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

如图1所示，为本发明一实施例的结构示意图。

一种激光多波门系统，包括本体和反射镜阵列，所述反射镜阵列，用于对激光器发出的激光进行直接镜面反射和延迟镜面反射；所述本体包括：激光器，用于发射窄脉冲重频激光；接收器，用于接收所述反射镜阵列反射的回波，并将回波发送至下述信息处理器；信息处理器，用于对接收的回波信号进行时阈判识、控制码型生成，以及将控制信息输出；PIN接收及解码器，用于接收上一级发射的编码光信号，进行码型转换，并为接力通信提供信号；编码控制器，用于根据上一级码型和本级信号形成的码型进行编码输出，对所述激光器进行编码控制；GSM通信接口，用于接收所述信息处理器送出的串行数据，并转换成GSM信息格式送出告警报文；供电电路，用于对所述本体供电。

激光器是窄脉冲重频激光器，其重频或编码受外时统控制；接收器接收反射镜反射的三组回波，进行放大处理；反射镜阵列按照图2规则按照，进行直接镜面反射和延迟镜面反射；信息处理器对接收的回波信号进行时阈判识、控制码型生成及通信输出；PIN接收及解码器接收上一级发射的编码光信号，进行码型转换，为接力通信提供信号；编码控制器根据上一级码型和本级信号形成的码型进行编码输出，对激光器进行编码控制；GSM通信接口，接收信息处理器送出的串行数据转换成GSM信息格式，经GSM卡送出告警报文；供电电路接收蓄电池供电，监控蓄电池电量，当电量不足一天时，发出报警信息，将蓄电池提供的12V电压转换成各部分需要的电压供电。

如图2所示，为本发明反射镜阵列一实施例的示意图。

反射镜阵列由第一反射阵列、第二反射阵列和第三反射阵列组成，所述第一反射阵列处于所述激光器发射的窄脉冲重频激光光斑内，所述第二反射阵列处于所述第一反射阵列的折射光斑内，所述第三反射阵列处于所述第二反射阵列的折射光斑内。

所述第一反射阵列由第一反射区域和第二反射区域组成，所述第一反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光反射到所述接收器，所述第二反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光折射到所述第二反射阵列；所述第二反射阵列由第三反射区域和第四反射区域组成，所述第三反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光经所述第二反射区域反射到所述接收器，所述第四反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光折射到所述第三反射阵列；所述第三反射阵列用于将所述第四反射区域折射的激光，依次经由所述第四反射区域、第二反射区域，反射到所述接收器。

如图2所示，A为激光发射器与接收器。M1、M2、M3、M4、M5分别为第一反射区域、第二反射区域、第三反射区域、第四反射区域、第三反射阵列。M1、M2、M3、M4、M5可以为反射镜。其中，M1直接将A发出的激光反射回A，形成光路R1；M2与M1同在一次光斑中，将一次发射光反射到M3和M4，M3沿原光路反射回M2再反射回到A，形成光路R2；M4将光信号反射至M5，M5直接原光路返回，形成光路R3。其中，M3和M4也可以合并为一个反射镜，使M2和M5处于同一个光斑中。PIN为接收电路，用于检测通信编码信号，为接力通信传感器。

如图3所示，为本发明一实施例多波门产生与处理时序示意图。

激光发射时刻为起始时刻，信息处理单元通过多个延时单元分别进行延时，T为激光飞行到第一个反射镜并反射飞行到接收器的时间周期，R为实际距离，波门一产生时刻为一个时间周期T(对应激光飞行距离为2R)，波门二产生时刻为二个时间周期T(对应激光飞行距离为4R)，波门三产生时刻为三个时间周期T(对应激光飞行距离为6R)。T可以根据实际安装距离进行现场设置。

工作过程如下：

当R1＝1，R2＝1，R3＝1，一切正常；

当R1＝0，R2＝0，R3＝0，且持续，表明系统工作不正常，可能原因：光源不出光(只有本单元出现，相邻正常)；能见度特别差(浓雾霾或特大暴雨，一段距离内连续几个单元不正常)；

当R1＝0，R2＝0，R3＝0，且持续较短，三个开始时间和持续时间不完全一致，表明有体形较高活动目标出现；

当R1＝1，R2＝1，R3＝0，且持续时间较长，状态不消失，表明该通道被小尺寸物体遮蔽，需要检修；

当R1＝1，R2＝1，R3＝0，且持续时间较短，表明有体形较矮活动目标穿过；

当R1＝1，R2＝0，R3＝0，且持续时间较短，表明有中等体形活动目标穿过；

一旦有R＝0的情况出现时，系统自动转为实时测距模式，当确实有非法入侵目标时，将有目标具体位置信息，若无距离信息，表明是故障。

正常情况下，A发出等间隔脉冲激光，PIN探测器探测到等间隔信号不处理，也不向下传递；当有状况时，根据状况类型进行编码，加地址码一并对脉冲激光进行调制发射，调制编码激光被pin解码后送下一级装置进行调制发射，这样，完成了一级接力通信过程。如此一级一级传递通信，直至终端，在终端上能够显示状况地址、类型等信息。当某个单元出现状况时，除可以利用激光接力通信外，还可以直接在本单元通过GSM(或其它通信方式)接口向外点对点通信报警。

本发明专利提供了一种多个可设置固定波门检测技术。系统采用人眼安全波长激光重频脉冲激光报警系统，在实现不对人眼产生伤害，系统发射一路激光束，通过多个反射镜产生多束回波光束，每束回波激光代表不同设定距离，各距离值为防护距离的整数倍，信息处理只对这些固定波门内的激光回波进行比对处理，波门外的回波不理睬，确保在复杂天候下的抗干扰。实现低成本，高可靠性激光警戒网。适合机场、铁路沿线以及边防等周界安全防护。

激光发射/接收端：包括一个重频脉冲激光器，能够以一定重频发射人眼安全激光，还包括一个光电探测器，光电探测器将接收到的重频脉冲激光转换成电信号，探测电路测量相邻两个光脉冲之间时间间隔，可以解算出光程距离。系统还包含5个反射镜构成的反射镜阵列，形成多个设定距离波门，确保抗各种干扰因素的影响。激光器发射高频激光，可以对高频脉冲激光进行编码调制，将检测结果通过激光通信方式接力通信输出，也可每个测量点直接通过GSM接口输出到指定接收设备。

本系统单套设备警戒范围可达1km，也可根据场地条件改变激光器功率调整单套距离，通过级联组网可以无限制扩展。

虽然已经参照以上实施方式说明了本发明，但是，应该理解的是本发明不限于所公开的实施方式。所附权利要求书的范围应在最宽泛的范围内进行解释，以涵盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (1)

1.一种激光多波门系统，包括本体和反射镜阵列，其特征在于，

所述反射镜阵列，用于对激光器发出的激光进行直接镜面反射和延迟镜面反射；

所述本体包括：

激光器，用于发射窄脉冲重频激光；

接收器，用于接收所述反射镜阵列反射的回波，并将回波发送至下述信息处理器；

信息处理器，用于对接收的回波信号进行时阈判识、控制码型生成，以及将控制信息输出；

PIN接收及解码器，用于接收上一级发射的编码光信号，进行码型转换，并为接力通信提供信号；

编码控制器，用于根据上一级码型和本级信号形成的码型进行编码输出，对所述激光器进行编码控制；

GSM通信接口，用于接收所述信息处理器送出的串行数据，并转换成GSM信息格式送出告警报文；

供电电路，用于对所述本体供电；

所述反射镜阵列由第一反射阵列、第二反射阵列和第三反射阵列组成，

所述第一反射阵列处于所述激光器发射的窄脉冲重频激光光斑内，所述第二反射阵列处于所述第一反射阵列的折射光斑内，所述第三反射阵列处于所述第二反射阵列的折射光斑内；

所述第一反射阵列由第一反射区域和第二反射区域组成，

所述第一反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光反射到所述接收器，

所述第二反射区域用于将所述激光器发射的窄脉冲重频激光折射到所述第二反射阵列；

所述第二反射阵列由第三反射区域和第四反射区域组成，

所述第三反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光经所述第二反射区域反射到所述接收器，

所述第四反射区域用于将所述第二反射区域折射的激光折射到所述第三反射阵列；

所述第三反射阵列用于将所述第四反射区域折射的激光，依次经由所述第四反射区域、第二反射区域，反射到所述接收器。