CN108415332A - 一种基于激光雷达的家用防盗系统 - Google Patents

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付宁
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于激光雷达的家用防盗系统，包括激光雷达监测模块、震动监测模块、图像采集模块、报警模块、上位机、移动终端及云服务器，激光雷达监测模块包括发射单元、接收单元、第一中央处理单元、图像处理单元及第一无线通信模块，发射单元、接收单元及图像处理单元分别与第一中央处理单元连接，第一中央处理单元通过第一无线通信模块与上位机通信连接；震动监测模块包括震动传感器、第二中央处理单元及第二无线通信模块，第二无线通信模块及震动传感器分别与第二中央处理单元连接，第二中央处理单元通过第二无线通信模块与上位机通信连接；图像采集模块与上位机连接，上位机及移动终端分别与云服务器通信连接。

Description

一种基于激光雷达的家用防盗系统
技术领域
本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的家用防盗系统。
背景技术
目前，越来越多的家庭采用安防系统，传统的安防系统多采用红外传感器、超声波传感器和摄像头实现，但采用红外传感器和超声波传感器容易被避让、破坏，传统的摄像头在光线暗的环境下也不能有效捕捉图像。
在现代探测科学领域里，雷达成像是一项重要的研究内容，它拓宽了传统雷达的概念，使人们能够通过雷达屏幕看到更加详细的目标信息，具有全天候、远距离工作等工作特点，被广泛应用于军事和民用领域中，包括战场侦察、制导、目标识别、资源普查、地形测绘等，3D激光雷达是一个涉及到多方向多领域的综合型成像雷达，利用激光的方向性、相干性、单色性和红外的全天候等特性，3D激光雷达成像系统在地质探测、导弹跟踪、航空航天等民用或军事领域广泛应用。搭建3D激光雷达成像系统，对研究激光测距原理、三维成像的构造方法以及提高激光雷达性能具有重要作用，目市面上单点的激光测距仪已经比较常见，但是它只能测量目标上特定点的距离，相比激光测距仪，市面上激光雷达产品的价格就要高很多，降低激光雷达的成本，使其更接近民用是有待解决的重要问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种可以不受环境影响的家用防盗系统，采用三轴加速度传感器收集震动信号并判断是否为正常开门、窗，在光线暗的环境下采用激光雷达进行3D成像并将报警信息发送至用户移动终端。
具体的，一种基于激光雷达的家用防盗系统，包括激光雷达监测模块、震动监测模块、图像采集模块、报警模块、上位机、移动终端及云服务器，所述激光雷达监测模块包括发射单元、接收单元、第一中央处理单元、图像处理单元及第一无线通信模块，所述发射单元、接收单元及图像处理单元分别与所述第一中央处理单元连接，所述第一中央处理单元通过所述第一无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述震动监测模块包括震动传感器、第二中央处理单元及第二无线通信模块，所述第二无线通信模块及所述震动传感器分别与所述第二中央处理单元连接，所述第二中央处理单元通过所述第二无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述图像采集模块与所述上位机连接，所述上位机及所述移动终端分别与所述云服务器通信连接。
进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头，所述第一中央处理单元为AVR单片机。
进一步的，所述激光雷达监测模块还包括电动云台，所述AVR单片机通过RS485串口线与所述电动云台连接。
进一步的，所述震动传感器为MMA7260三轴加速度传感器，所述第二中央处理单元为STM32101C8T6，其中，MMA7260的三个加速度输出引脚分别与STM32101C8T6内部的A/D转换器的三个通道连接。
进一步的，所述震动监测模块可以为多个，分别设置在门、窗上。
进一步的，所述上位机包括第三无线通信模块，所述第一、第二、第三无线通信模块为WIFI模块。
进一步的，所述报警模块为语音报警器。
进一步的，所述上位机可以为PC。
进一步的，所述图像采集模块为WIFI高清摄像头。
进一步的，所述系统还包括光强度传感器，所述光强度传感器为带WIFI模块的光强度传感器，所述光强度传感器与所述上位机通过WIFI通信连接。
本发明的有益效果在于：通过三轴加速度传感器采集震动信号，上位机分析、判断震动信号是否为正常并发送报警信息至用户移动终端，采用光强度传感器采集环境光强度信号并由上位机根据环境状况决定启动摄像头或激光雷达系统，可实现灵活、准确的防盗监控。
附图说明
图1是本发明的一种基于激光雷达的家用防盗系统的系统示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种基于激光雷达的家用防盗系统，包括激光雷达监测模块、震动监测模块、图像采集模块、报警模块、上位机、移动终端及云服务器，所述激光雷达监测模块包括发射单元、接收单元、第一中央处理单元、图像处理单元及第一无线通信模块，所述发射单元、接收单元及图像处理单元分别与所述第一中央处理单元连接，所述第一中央处理单元通过所述第一无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述震动监测模块包括震动传感器、第二中央处理单元及第二无线通信模块，所述第二无线通信模块及所述震动传感器分别与所述第二中央处理单元连接，所述第二中央处理单元通过所述第二无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述图像采集模块与所述上位机连接，所述上位机及所述移动终端分别与所述云服务器通信连接。
移动终端可以是智能手机，上位机将采集到的数据发送至云服务器，用户可通过APP访问云服务器，进行查看及发送对应指令给上位机，通过上位机对防盗系统进行控制。
进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头，所述第一中央处理单元为AVR单片机。
进一步的，所述激光雷达监测模块还包括电动云台，所述AVR单片机通过RS485串口线与所述电动云台连接。
本实施例中，AVR单片机型号为Atmega88，使用HID协议，可通过USB指令开启/关闭激光器，设置扫描路径、控制云台转动角度；AVR单片机控制云台的转动，一字线激光器由云台根据扫描路径带动，发射一系列扫描光束，由USB摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号，USB摄像头成像部分获得被扫描目标的二维分布信息，AVR单片机通过激光三角测距算法算法计算一字线激光器与被测目标的距离，并将得到的数据与目标二维信息结合构成三维激光成像信息，通过图像处理单元得到三维图像；通过本系统完成单片AVR编程、硬件搭建、成像控制与图像处理系统和扫描装置的控制，并能准确实现各项指标及功能，在保证较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。
进一步的，所述震动传感器为MMA7260三轴加速度传感器，所述第二中央处理单元为STM32101C8T6，其中，MMA7260的三个加速度输出引脚分别与STM32101C8T6内部的A/D转换器的三个通道连接，为降低内部时钟噪声，在输出通道上采用1kΩ的电阻和0.1μF的电容构成RC滤波器。
进一步的，所述震动监测模块可以为多个，分别设置在门、窗内侧，将MMA7260的测量范围调整至4g，精度调整至300mV/g，X轴、Y轴、Z轴三个方向分别配置为STM32101C8T6的第7、8、9个A/D转换通道。
进一步的，所述上位机包括第三无线通信模块，所述第一、第二、第三无线通信模块为WIFI模块。
进一步的，所述报警模块为语音报警器。
进一步的，所述上位机可以为PC。
进一步的，所述图像采集模块为WIFI高清摄像头。
进一步的，所述系统还包括光强度传感器，所述光强度传感器为带WIFI模块的光强度传感器，所述光强度传感器与所述上位机通过WIFI通信连接，上位机接收光强度传感器发送的数据，并根据预设阈值判断当前环境状况，若低于阈值，启动激光雷达系统，若高于阈值，启动摄像头。
本实施例的工作流程为：将震动监测模块分别设置在门、窗内侧，用户预先进行多次开关门、窗操作，三轴加速度传感器采集震动信号并将其发送至STM32101C8T6，经其内部A/D转换后进行数据分析，通过对多次采集数据的分析，最终提取出一组或几组稳定的数据并进行存储，同时将该数据通过WIFI发送至上位机，上位机通过预设软件系统将获取的数据绘制为波形图并存储，当门、窗发送震动时，三轴加速度传感器被唤醒并开始采集震动信号，STM32101C8T6通过WIFI模块将获取到的信号数据发送至上位机，上位机进行波形图绘制并将其与预存波形图进行对比，若不符合，则上位机唤醒光强度传感器采集环境数据，并判断当前数据是否大于预设阈值，若大于阈值，则上位机启动WIFI高清摄像头进行图像采集并将图像发送至云服务器，同时开启语音报警并通过云服务器向用户手机发送告警信息；若小于阈值，则上位机激活AVR单片机，通过AVR单片机启动一字线激光器、USB摄像头和电动云台进行扫描，电动云台在单片机的控制下进行旋转，带动一字线激光器进行扫描，获取每个点位相位差信息，从而获取目标的三维信息，单片机将获取到的三维信息发送至图像处理模块，经图像处理模块处理后得到三维图像，单片机将三维图像发送至上位机，上位机将其发送至云服务器；本方案主要利用人开关门窗的生理特征不易改变来进行识别，其监控准确率高于传统防盗系统，同时能够进行非接触、隐蔽的监控。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，包括激光雷达监测模块、震动监测模块、图像采集模块、报警模块、上位机、移动终端及云服务器，所述激光雷达监测模块包括发射单元、接收单元、第一中央处理单元、图像处理单元及第一无线通信模块，所述发射单元、接收单元及图像处理单元分别与所述第一中央处理单元连接，所述第一中央处理单元通过所述第一无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述震动监测模块包括震动传感器、第二中央处理单元及第二无线通信模块，所述第二无线通信模块及所述震动传感器分别与所述第二中央处理单元连接，所述第二中央处理单元通过所述第二无线通信模块与所述上位机通信连接；
所述图像采集模块与所述上位机连接，所述上位机及所述移动终端分别与所述云服务器通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为USB摄像头，所述第一中央处理单元为AVR单片机。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述激光雷达监测模块还包括电动云台，所述AVR单片机通过RS485串口线与所述电动云台连接,所述发射单元设置在所述电动云台上。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述震动传感器为MMA7260三轴加速度传感器，所述第二中央处理单元为STM32101C8T6，其中，MMA7260的三个加速度输出引脚分别与STM32101C8T6内部的A/D转换器的三个通道连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述震动监测模块可以为多个，分别设置在门、窗上。
6.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述上位机包括第三无线通信模块，所述第一、第二、第三无线通信模块为WIFI模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述报警模块为语音报警器。
8.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述上位机可以为PC。
9.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述图像采集模块为WIFI高清摄像头。
10.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的家用防盗系统，其特征在于，所述系统还包括光强度传感器，所述光强度传感器为带WIFI模块的光强度传感器，所述光强度传感器与所述上位机通过WIFI通信连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113033355A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 中北大学 一种基于密集输电通道的异常目标识别方法和装置
CN113959340A (zh) * 2021-09-23 2022-01-21 中大(海南)智能科技有限公司 激光测距系统、方法、装置及存储介质

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