CN106971479A - 便携式警戒辅助警示系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式警戒辅助警示系统及方法，该系统包括：头盔、位于头盔外侧的头盔端、中间件电路、PFGA、电源、耳机以及若干个红外发射接收一体头。该便携式警戒辅助警示系统工作过程如下：FPGA将发射红外预调制信号和编码信号进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端，经由红外发射接收一体头中的红外发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域，当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射；当红外接收一体头中的红外接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至FPGA，FPGA根据收到的译码信号与编码信号进行比较，发现异常则发送语音控制信号，通过耳机播放给使用者。

Description

便携式警戒辅助警示系统及方法

技术领域

本发明涉及安防技术领域，具体涉及一种便携式警戒辅助警示系统及方法。

背景技术

目前基于主动式红外入侵探测技术类的产品多用于安防领域，其主要产品构成为红外发射部分和红外接收部分，多采用对射式，基于遮挡发射光时在接收部分会产生光信号的变化，故进行警报。该类产品只能固定部署，并且采用对射式，需要铺设特定线路，限制性极大，且使用不灵活，如果入侵时模拟发射端主动向红外接收部分发射红外光，则无法起到安防的目的。

目前，并没有应用于哨兵警戒的辅助警示系统。由于哨兵执勤警戒时，夜晚按照规定是无光源照射与辅助，视野极大受限，凭借肉眼容易造成疏忽和遗漏，并且哨兵的背后为视野盲区，容易使不法分子从背后对哨兵发动袭击。同时在雾、雨、雪等恶劣天气条件下，哨兵的视野会受到极大限制，从而造成警戒能力的降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种便携式警戒辅助警示系统及方法，该系统摒弃掉了传统技术所采用的遮断式触发报警信号的方式，采用反射式触发报警信号，并且不采用传统技术的对射式布置探测器，而是将发射和接收元器件设置在同一端，该系统突破了传统技术只能采用固定布置的局限，是适用于哨兵穿戴的便携式警戒辅助警示系统，在提高了报警能力的同时，也使之灵活性大大提高，不局限于固定位置的部署；通过对发射信号的编码，有效的提高了系统的准确率，克服了现有技术无法在雨雪等恶劣天气条件下限制，使之可以在雨、雪等恶劣天气条件下使用。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种便携式警戒辅助警示系统，所述警戒辅助警示系统包括：头盔、位于头盔外侧的头盔端、中间件电路、PFGA、电源、耳机以及若干个红外发射接收一体头，其中，所述头盔端为圆环形电路板，该圆环形电路板等间隔设置有n个固定口，所述固定口分别用于固定所述红外发射接收一体头；

所述红外发射接收一体头通过所述圆环形电路板与所述中间件电路连接，所述PFGA与所述电源与所述中间件电路连接；

所述FPGA将发射红外预调制信号和编码信号进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端，经由所述红外发射接收一体头中的红外发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域，当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射；当所述红外接收一体头中的红外接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至所述FPGA，所述FPGA根据所收到的译码信号与编码信号进行比较，如果发现比较异常则发送语音控制信号，通过所述耳机播放给使用者。

进一步地，所述红外发射接收一体头包括红外发射电路、红外发射器件、红外接收电路、红外接收器件；其中所述红外接收器件使用HS0038，内部包含AGC、带通滤波器、译码器，起到接收红外光信号并译码的作用输出译码后的信号，所述红外发射器件为5mm红外发射Led，波长为940nm，根据接收到的调制电信号发射波长为940nm的红外光。

进一步地，所述红外发射器件和所述红外接收器件的前方分别设置有发射聚光透镜和接收聚光透镜，透镜的聚光范围为25°-30°。

进一步地，所述红外发射接收一体头为具有4个排针引出引脚的集成电路，分别对应电源(VCC)、接地(GND)、发射器件引脚和接收器件引脚。

所述固定口开设有4个焊接孔，所述红外发射接收一体头通过4个排针分别焊接在4个焊接孔中。

进一步地，所述中间件电路焊接有与所述头盔端相连的若干排针，所述中间件电路上同时集成有与门芯片、语音模块、复位开关、耳机母座、直流电源母座，同时焊接有接收FPGA信号的编码排针、预调制红外信号排针、语音模块控制排针以及将接收到的译码信号发送给FPGA的译码信号排针。

进一步地，所述语音模块当接收到所述FPGA的语音控制信号后播放对应的语音，通过耳机将语音发送给使用者。

进一步地，所述FPGA为可编程器件，用于实现发送编码信号、预调制红外信号、语音控制信号，并根据接收的译码信号进行比较的编码比较器功能。

根据公开的实施例，本发明的第二方面公开了一种便携式警戒辅助警示方法，所述警戒辅助警示方法包括下列步骤：

便携式警戒辅助警示系统上电，通过复位开关按钮使整个系统复位，各个模块开始工作；

FPGA将红外预调制信号和编码信号进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端；

由红外发射接收一体头中的红外发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域；

当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射，当红外接收一体头中的红外接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至FPGA；

FPGA根据所收到的译码信号与编码信号进行比较，如果发现比较异常则发送语音控制信号至语音模块处；

语音模块根据控制信号发送对应的语音，通过耳机播放给使用者。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明突破了传统主动入侵探测系统只能固定部署且警戒固定区域的局限，可以由士兵穿戴在身上，随着士兵的移动而警戒不同的区域。

2、由于哨兵在站岗放哨时，对于来自与背后的攻击很难做到及时的预警，而本系统可以有效的防止此类事情的发生。本发明的头盔端呈圆环型，焊接有12路红外探探测器，12路红外探测器按照时钟的12个小时方向均匀的焊接咋头盔端圆环的外围圆周上，因此探测区域形成以士兵为圆心的360°区域。

3、由于传统的主动红外探测器会收到雨、雪等恶劣天气的影响造成误报，本发明使用编码的方式可以克服恶劣天气的影响。

传统的主动式红外探测器采用对射式的方式根据红外光遮断或遮挡式的原理，进行报警。而本发明采用的是反射式的原理，即红外发射器件和红外接收器件在同一端。当红外发射器发出红外光信号后，当有物体进入探测区域时会反射红外光信号，红外光接收器一旦接收到红外光信号便进行报警。

而雨、雪等半径较大，在距离红外接收器足够近的时候也会反射红外光信号，因此采用发射编码信号的方式来进行解决。由于本发明的红外发射接收一体头在前段设置有聚光范围30°的聚光透镜，雨、雪从进入探测范围到出探测范围有一个时间t，如果编码的长度够长，发送的时间大于t，则接收到的返回信号的编码与发射的编码相比不完整，因此不会出发报警信号。

附图说明

图1是本发明公开的便携式警戒辅助警示系统的整体结构示意图；

图2为本发明中头盔端俯视图；

图3为本发明中发射接收一体头立体图；

图4为本本发明中发射接收一体头纵剖图；

图5为本发明中发射接收一体头的PCB图；

图6为本发明中头盔端PCB图；

图7为本发明中中间件电路PCB图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例公开了一种便携式警戒辅助警示系统，该警戒辅助警示系统包括：头盔、位于头盔外侧的头盔端、中间件电路、PFGA、电源、耳机以及若干个红外发射接收一体头，其中，头盔端为圆环形电路板，该圆环形电路板等间隔设置有n个固定口，固定口用于固定红外发射接收一体头。

所述红外发射接收一体头通过所述圆环形电路板与所述中间件电路连接，所述PFGA与所述电源与所述中间件电路连接。

PFGA用于发送编码信号、红外发射预调制信号，以及编码比较、语音控制功能。其中发送编码信号为发送指定编码信号，红外发射预调制信号为38kHZ信号，编码比较为把接收到的译码信号与发送的编码信号进行比较。语音控制功能为根据接收到的译码信号引脚以及编码比较结果发送语音控制信号。

在红外发射接收一体头同时将红外发射电路和红外接收电路相结合，公用电源(VCC)和接地(GND)，并引出对应的引脚，焊接排针。将红外发射电路接收电信号的引脚通过排针引出，将红外接收电路的输出引脚通过排针引出，故该红外发射接收一体头为具有4个排针引出引脚的集成电路，分别对应着电源(VCC)、接地(GND)、发射器件引脚和接收器件引脚。

红外发射接收一体头包括红外发射电路、红外发射器件、红外接收电路、红外接收器件。其中红外接收器件使用HS0038，内部包含AGC、带通滤波器、译码器。起到接收红外光信号并译码的作用输出译码后的信号。发射器件为5mm红外发射Led，波长为940nm，根据接收到的调制电信号发射波长为940nm的红外光。

头盔端为了部署在用户头盔的外侧，设计成圆环形电路板，可方便的套在头盔外侧。圆环形电路板等间隔设置有n个固定口，固定口用于固定红外发射接收一体头。每个固定口预留有4个焊接孔。红外发射接收一体头通过排针焊接在预留焊接孔中，

该圆环形电路板以时钟的12个小时为参考方向，在每个小时的位置上预留有4个焊接孔，为了方便红外发射接收一体头的4个排针插入并焊接，故在圆环形电路板上有12个发射接收一体头。在使用时，环形电路水平套在钢盔外围，以12点钟方向为士兵的正前方，6点钟方向为士兵的正后方。在6点钟的位置焊接有26个排针，除了电源(VCC)和接地(GND)占用连个排针引脚，剩余的24个排针引脚分别与12个发射接收一体头的发射器件引脚和接收器件引脚通过电路板的铜线连接。该26个排针通过导线与中间件电路相连。

中间件电路焊接有为了与头盔端相连的26个排针，分别对应着头盔端的26个排针引脚。在中间件电路上同时集成有与门芯片、语音模块、复位开关、耳机母座、直流电源母座。同时焊接有接收FPGA信号的编码排针、预调制红外信号排针、语音模块控制排针以及将接收到的译码信号发送给FPGA的译码信号排针。这些排针通过导线与FPGA对应引脚相连接。电路板中直流电源母座通过导线与电源相连接，同时为整个中间件电路及头盔端供电。一旦接收到FPGA的语音控制信号，则语音模块播放对应的语音，通过耳机将语音发送给使用者。

FPGA为可编程器件，在FPGA中下载有编写好的程序，使FPGA可以实现发送编码信号、预调制红外信号、语音控制信号，并根据接收的译码信号进行比较的编码比较器功能。并约定好特定的引脚，通过导线与中间件电路的预留引脚相连接。FPGA电路带有直流电源母座，通过导线与电源相连。该FPGA程序中有特定的编码程序，该编码信号与预调制红外信号进行与门调制后生成的调制红外光可以有效地抵抗雨雪等恶劣天气对红外系统的影响。

为了不影响士兵的正常行使职能及保证系统工作稳定、持续，只有头盔端设置在用户头盔的外侧，中间件电路及FPGA均位于佩戴者的背部，便于与背部所携带电源连接。由于中间件电路及FPGA体积小，位于用户背部由佩戴者背负并不会增加佩戴者负担。由于整个系统的功耗低等特点，电源可以采用电池。

如图3、4所示，本发明中的红外发射接收一体头的红外发射电路和红外接收电路都在同一端，采取反射式，经由透镜汇聚光线，控制发射红外光的扩散角度，以及红外接收器件的监视范围。其中，红外发射器件和红外接收器件前方分别设置有发射聚光透镜和接收聚光透镜，透镜为聚光范围25°-30°的聚光透镜。

如图5焊接电路板，R2下方的4个焊盘焊接排针，并将排针的另一端焊接在图6中的RED1-RED12处，共计焊接12个红外发射接收一体头。

如图6中发射信号引脚、接收信号引脚、电源引脚均焊接排针。

如图7中发射信号引脚、接收信号引脚、电源引脚，FPGA红外预调制信号引脚、FPGA接收信号引脚、FPGA复位信号引脚、FPGA语音控制信号引脚、CODE，均焊接排针。RESET焊接触动开关，LIS焊接5脚耳机母座，AND1-AND3焊接74HC008芯片，DC焊接电源母座，语音模块位置焊接JQ8900模块。

图6中发射信号引脚、接收信号引脚、电源引脚处的排针通过导线与图7中发射信号引脚、接收信号引脚、电源引脚相对应的排针相连接。

图7中FPGA接收信号引脚、FPGA复位信号引脚、FPGA语音控制信号引脚、CODE引脚的排针通过导线与FPGA的相应引脚连接。

本发明的工作原理如下，当整个系统上电后，通过复位按钮使整个系统复位，此时各个模块开始工作。FPGA发射红外预调制信号和编码信号至74HC008芯片内进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端，经由红外发射接收一体头中的发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域。当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射。当红外接收一体头中的接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至FPGA处。FPGA根据所收到的译码信号与编码信号进行比较，如果发现比较异常则发送语音模块控制信号至语音模块处，语音模块根据控制信号发送对应的语音，通过耳机播放给使用者。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述警戒辅助警示系统包括：头盔、位于头盔外侧的头盔端、中间件电路、PFGA、电源、耳机以及若干个红外发射接收一体头，其中，所述头盔端为圆环形电路板，该圆环形电路板等间隔设置有n个固定口，所述固定口分别用于固定所述红外发射接收一体头；

所述红外发射接收一体头通过所述圆环形电路板与所述中间件电路连接，所述PFGA与所述电源与所述中间件电路连接；

所述FPGA将发射红外预调制信号和编码信号进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端，经由所述红外发射接收一体头中的红外发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域，当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射；当所述红外接收一体头中的红外接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至所述FPGA，所述FPGA根据所收到的译码信号与编码信号进行比较，如果发现比较异常则发送语音控制信号，通过所述耳机播放给使用者。

2.根据权利要求1所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述红外发射接收一体头包括红外发射电路、红外发射器件、红外接收电路、红外接收器件；其中所述红外接收器件使用HS0038，内部包含AGC、带通滤波器、译码器，起到接收红外光信号并译码的作用输出译码后的信号，所述红外发射器件为5mm红外发射Led，波长为940nm，根据接收到的调制电信号发射波长为940nm的红外光。

3.根据权利要求1所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述红外发射器件和所述红外接收器件的前方分别设置有发射聚光透镜和接收聚光透镜，透镜的聚光范围为25°-30°。

4.根据权利要求1所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述红外发射接收一体头为具有4个排针引出引脚的集成电路，分别对应电源、接地、发射器件引脚和接收器件引脚。

5.根据权利要求4所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述固定口开设有4个焊接孔，所述红外发射接收一体头通过4个排针分别焊接在4个焊接孔中。

6.根据权利要求1所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述中间件电路焊接有与所述头盔端相连的若干排针，所述中间件电路上同时集成有与门芯片、语音模块、复位开关、耳机母座、直流电源母座，同时焊接有接收FPGA信号的编码排针、预调制红外信号排针、语音模块控制排针以及将接收到的译码信号发送给FPGA的译码信号排针。

7.根据权利要求6所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述语音模块当接收到所述FPGA的语音控制信号后播放对应的语音，通过耳机将语音发送给使用者。

8.根据权利要求1所述的便携式警戒辅助警示系统，其特征在于，所述FPGA为可编程器件，用于实现发送编码信号、预调制红外信号、语音控制信号，并根据接收的译码信号进行比较的编码比较器功能。

9.一种便携式警戒辅助警示方法，其特征在于，所述警戒辅助警示方法包括下列步骤：

便携式警戒辅助警示系统上电，通过复位开关按钮使整个系统复位，各个模块开始工作；

FPGA将红外预调制信号和编码信号进行信号调制，再将调制后的信号发送至头盔端；

由红外发射接收一体头中的红外发射器件发射红外光信号，从而形成布控区域；

当有非法物体进入布控区域后会对调制后的红外光信号进行发射，当红外接收一体头中的红外接收器件接收到红外光信号后，在内部会进行译码，并将译码后的信号发送至FPGA；

FPGA根据所收到的译码信号与编码信号进行比较，如果发现比较异常则发送语音控制信号至语音模块处；

语音模块根据控制信号发送对应的语音，通过耳机播放给使用者。