CN108828528A - 一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，包括实时控制层，实时控制层负责采集设备的外界物理信息，实时控制层采集的信息传送到雷达的发射系统，发射系统将实时控制层采集的信号调制成特有频率的雷达电磁波信号并将该信号向外辐射，发射系统发射的信号接收端设置有接收系统，接收系统对发射信号接收并处理后传到网络接入层，网络接入层接收到数据后传送到云平台，云平台对数据读取并存储后传送到处理层，处理层对多种信息数据进行传感信息融合，控制指令下达并实现自主导航，本发明不仅能够实现对移动设备周围环境的感知，还对于移动的设备本身速度位移等信息也能及时监测到，同时实现了多点实时监测控制的目的。

Description

一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达

技术领域

本发明涉及雷达监控技术领域，具体为一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达。

背景技术

随着计算机技术、通信技术和微电子技术的发展，各种复杂背景下的多源信息大量出现，迫使人们对多种传感器和不同信源进行有效集成，提高信息处理的自动化程度。在20世纪70年代多源信息出现并迅速发展。

雷达检测技术实质上是一种高频电磁波发射与接收技术。雷达波由自身激振产生，直接向路面路基发射射频电磁波，通过波的反射与接收获得路面路基的采样信号，再经过硬件、软件及图文显示系统得到检测结果。雷达所用的采样频率一般为数兆赫(MHz)，而发射与接收的射频频率有的要达到吉赫(GHz)以上。雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理和终端设备(计算机)等组成。雷达监控的含义是利用雷达技术监测并控制。雷达监控的种类与雷达获取信息的传感器以及信息处理分析模块有关，将多源信息融合技术应用到雷达监控利用雷达的精确监测以及多源信息处理的高自动化以及准确可靠的特性，满足监控过程的高集成度，高智能化。目前激光雷达定位导航研究已取得初步成果，然而随着应用需求的不断提高，激光雷达定位导航技术的普及还需要开展几方面工作：第一，定位导航系统接口的标准化和模块组件的通用化，模块化的定位导航系统将极大精简机器人的系统组成；第二，多传感器信息融合进行定位，以获得灵敏、快速的响应和稳定精准的定位；第三为特殊环境建立全面、实时、精准、可靠的信息。

但是，现有的移动式导航雷达仍然存在以下缺陷：

现有的移动式导航雷达一般为单独传感的激光位移雷达，能够较为准准地依靠雷达实现基本的壁障功能或者依靠传统雷达的使用传输回来的视频以及音频信号，操作人员根据视频音频的信息实时改变航向达到导航的目的。但是这种导航方式首先不够精确，雷达接收信号单一，而且导航过程为人工识别方式，认为介入容易存在误差，更重要地是自动化程度低，而且一般都是近点导航监控，无法入网实现远程监控，对导航过程以及监控过程造成很大的不便。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，包括实时控制层，所述实时控制层负责采集设备的外界物理信息，实时控制层采集的信息传送到雷达的发射系统，所述发射系统将实时控制层采集的信号调制成特有频率的雷达电磁波信号并将该信号向外辐射，发射系统发射的信号接收端设置有接收系统，所述接收系统对发射信号接收并处理后传到网络接入层，所述网络接入层接收到数据后传送到云平台，所述云平台对数据读取并存储后传送到处理层，所述处理层对多种信息数据进行传感信息融合，控制指令下达并实现自主导航，人机交互的功能。

进一步地，所述实时控制层包括信息采集的传感器层，所述传感器层的信号输出端连接有数据处理层，所述数据处理层的下级连接有嵌入式控制显示层。

进一步地，所述传感器层包括数字摄像头、速度传感器、位移传感器与角度传感器。

进一步地，所述嵌入式控制显示层以ARM处理器STM32为核心，所述ARM处理器外连接有LCD显示模块、报警喇叭以及用以接入网络的网络接口。

进一步地，所述实时控制层发送的数据逐级传送至网络接入层、云平台和处理层上。

进一步地，所述处理层发出的指令逐级传送至云平台、网络接入层和实时控制层上。

进一步地，所述网络接口外设置有网关，所述网关向云服务平台传送数据，数据经web浏览器分散到若干监控设备上实现远程实时监控，监控设备下达的指令再反馈给云服务平台进而通过网关反馈到实时控制层实现自动导航控制。

进一步地，所述实时控制层的信息显示通过局域网传到上位机实现人机交互，局域网经过网络接入设备连接到云平台，所述云平台的控制命令由若干监控终端操作实施，实现多点控制、远程监控的功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设计的导航雷达，是加装在移动设备上的，不仅能够实现对移动设备周围环境的感知，而且对于移动的设备本身速度位移等信息也能及时监测到，利用数据和指令的双向传输反馈控制实现软件层面的指令下达，通过网关双向连接，实现了控制器对相关不达标或偏离事先规定航道的物理量进行调节修正，网络合并不仅实现了远程控制的目的，而且web浏览的作用将端口分成多个控制口，实现多点实时监测控制的目的。报警处能够及时提醒操作人员出现错误，能够及时帮助设备停止或修正，本发明的多传感器利用信息合并技术实现多物理量监测的功能，整套系统皆为自动化操作，有效解决背景技术中提出的问题。

附图说明

图1为本发明整体系统示意图；

图2为本发明的实时控制层的硬件的示意图；

图3为本发明的监控指令模块的框架示意图；

图4为本发明的监控指令模块的设备示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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

如图1所示，本发明提供了一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达包括实时控制层，所述实时控制层负责采集设备的外界物理信息，实时控制层采集的信息传送到雷达的发射系统，所述发射系统将实时控制层采集的信号调制成特有频率的雷达电磁波信号并将该信号向外辐射，发射系统发射的信号接收端设置有接收系统，所述接收系统对发射信号接收并处理后传到网络接入层，所述网络接入层接收到数据后传送到云平台，所述云平台对数据读取并存储后传送到处理层，所述处理层对多种信息数据进行传感信息融合，控制指令下达并实现自主导航，人机交互的功能。

如图1所示，本发明中所述实时控制层包括信息采集的传感器层，所述传感器层的信号输出端连接有数据处理层，所述数据处理层的下级连接有嵌入式控制显示层。

本发明的具体实施方式为，第一步将移动雷达固定再移动设备的上，实时控制层上的数字摄像头采集并收集数字视频信号，速度传感器感知当前设备的速度并转化成模拟电信号，位移传感器感知位移并转换成模拟电信号，角度传感器感知设备的额角度方向状态，并将该物理量转换成模拟电信号，凡是接收的模拟信号均需要同过AD转换器将模拟电信号转换成计算机可以识别的数字信号。数字信号需要进入到FPGA芯片中进行数字处理。DSP数字信号处理芯片为高性能定点数字信号处理器。处理后的信号进入嵌入式系统中，嵌入式系统利用ARM处理器中的STM32开发板进行控制将收集的数字视频信号展示再LCD显示屏上，当感知的速度，位移，角度匹配环境状态未达到设定的标准值时，STM32控制芯片会通过相应的驱动软件控制报警喇叭发出轰鸣，提示人们当前状态存在问题需要做出调整。

采集的数据通过发射系统发射，发射系统中的定时器是雷达脉冲发生的产生器，可扩展其他设备的同步信号，发射系统内设置有调制器可将传感器采集的数据再脉冲作用下产生一定宽度的脉冲信号控制振荡发生雷达波。整个发射系统上设置收发开关可用于收发复用保护电路。信号发射后由接收系统接收，其接收过程为接收到雷达微弱的信号的回拨信号，需要经高频放大器对射频波直接放大，改善射频波的信噪比，增强对微小目标探测的能力。接收信号后需要进行数据传输以及指令反馈。

如图2所示，本发明中所述传感器层包括数字摄像头、速度传感器、位移传感器与角度传感器。

数字摄像头负责雷达发射前的数字视频信号的采集，便于直观地观察导航环境。速度传感器可实时采集设备本身的速度数据信息，位移传感器采集位移传感信息，角度传感器感知探测设备的角度方向信息。

如图2所示，本发明中所述嵌入式控制显示层以ARM处理器STM32为核心，所述ARM处理器外连接有LCD显示模块、报警喇叭以及用以接入网络的网络接口。

STM32-MiniPC混合架构的机器人平台是一种较为典型的高性能、低成本机器平台。Savvy在处理器性能、传感器丰富度以及设备的可扩展性方面，有着更好的综合性能。在STM32-MiniPC混合硬件架构中，上下两个层级的核心处理器均是计算机技术繁荣发展背景之下，信息技术和工业自动化领域内通用的处理器，这两级处理器分别承担的不同计算任务与分别兼容的特性组合恰好符合了机器人技术融合交叉的技术特点。STM32对接收的数据进行实时控制处理，控制STM32的显示部分以及警报部分。

如图3所示，本发明中所述实时控制层发送的数据逐级传送至网络接入层、云平台和处理层上。

如图3所示，本发明中所述处理层发出的指令逐级传送至云平台、网络接入层和实时控制层上。

实时控制层采集的数据信息通过将小范围的局域网介入到以太网中将传输数据处理后存储再数据苦衷，实现软件层面的调用。网络层又称为网络传输层，位于感知层和应用层之间，在物联网结构中起着关键的承接作用，主要功能是传递相关信息，并实现数据交互，保证信息的可靠性和准确性。网络层既包括网络接入设备如物联网网关，也包括核心的公众的电信网、互联网、专业的通信网络，将物联网建设在这些网络上，可以实现信息的存储与传输，也能实现物联网的大规模覆盖的功能。

实时控制层生成并发送数据，发送的数据进入网络接入层，发送的数据还执行反馈到接收指令中，接收指令激活后座解析指令的操作，解析后的指令传送到实时控制层实现对各个控制器部件的控制，达到导航的目的。执行后的指令进一步促进数据的生成。

在网络接入层，接收的数据信息反馈作用在接收指令上，促进指令的接收，接收指令后作用在发射指令块上，发射指令会通知等待新的数据接收，等待接收数据接收到数据后会发往发送数据端。

发送的数据到达云平台后内部接收，接收的数据信息经过平台智能分析，较为重要的直接存储在数据苦衷，等待指令后直接调用。保存数据库块发聩到数据出发库，促进数据读取并发送。

数据传送到处理层中，处理层内的解析数据模块将数据解析成计算机识别并有一定标准设定的解析信号，部分解析信号能够生成图像，直观地展示出来，部分数据保留，并作用到发送指令端，并促进其发送控制指令。指令传输的流程是数据传输的反流程。

如图4所示，本发明中所述网络接口外设置有网关，所述网关向云服务平台传送数据，数据经web浏览器分散到若干监控设备上实现远程实时监控，监控设备下达的指令再反馈给云服务平台进而通过网关反馈到实时控制层实现自动导航控制。

网关将数据信息经过网络传送给多个监控设备处，监控设备可以下达操作命令，操作命令被计算机翻译成控制指令由处理层逐级返回到实时控制层中，实时控制层会根据指令信息，控制设备的相关位置角度控制设备，更正航道，保证自动修整导航的目的。

如图4所示，本发明中所述实时控制层的信息显示通过局域网传到上位机实现人机交互，局域网经过网络接入设备连接到云平台，所述云平台的控制命令由若干监控终端操作实施，实现多点控制、远程监控的功能。

控制设备包含的器材很多，比如用于感知识别的RFID、一维码、二维码等，用于采集外界信息的传感器如温湿度传感器、光强度传感器、速度传感器、烟雾报警器、摄像头等，用于自动控制的设备如电机、电磁阀等，还有用于将物理层连入网络层的通信设备如Wifi模块、ZigBee模块、蓝牙模块等。实现在局域网的近程监测。但是无法实现远程监控，此时就需要对所接入的局域网向以太网并网，利用IP端口实现远程连接，从而达到远程监控的目的。

本发明的优点在于本发明设计的导航雷达，是加装在移动设备上的，不仅能够实现对移动设备周围环境的感知，对于移动的设备本身速度位移等信息也能及时监测到，利用数据和指令的双向传输反馈控制实现软件层面的指令下达，通过网关双向连接，实现了控制器对相关不达标或偏离事先规定航道的物理量进行调节修正，网络合并不仅实现了远程控制的目的，而且web浏览的作用将端口分成多个控制口，实现多点实时监测控制的目的。报警处能够及时提醒操作人员出现错误，能够及时帮助设备停止或修正。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：包括实时控制层，所述实时控制层负责采集设备的外界物理信息，实时控制层采集的信息传送到雷达的发射系统，所述发射系统将实时控制层采集的信号调制成特有频率的雷达电磁波信号并将该信号向外辐射，发射系统发射的信号接收端设置有接收系统，所述接收系统对发射信号接收并处理后传到网络接入层，所述网络接入层接收到数据后传送到云平台，所述云平台对数据读取并存储后传送到处理层，所述处理层对多种信息数据进行传感信息融合，控制指令下达并实现自主导航，人机交互的功能。

2.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述实时控制层包括信息采集的传感器层，所述传感器层的信号输出端连接有数据处理层，所述数据处理层的下级连接有嵌入式控制显示层。

3.根据权利要求2所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述传感器层包括数字摄像头、速度传感器、位移传感器与角度传感器。

4.根据权利要求2所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述嵌入式控制显示层以ARM处理器STM32为核心，所述ARM处理器外连接有LCD显示模块、报警喇叭以及用以接入网络的网络接口。

5.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述实时控制层发送的数据逐级传送至网络接入层、云平台和处理层上。

6.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述处理层发出的指令逐级传送至云平台、网络接入层和实时控制层上。

7.根据权利要求4所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述网络接口外设置有网关，所述网关向云服务平台传送数据，数据经web浏览器分散到若干监控设备上实现远程实时监控，监控设备下达的指令再反馈给云服务平台进而通过网关反馈到实时控制层实现自动导航控制。

8.根据权利要求1所述的一种具有远程监控报警功能的移动式导航雷达，其特征在于：所述实时控制层的信息显示通过局域网传到上位机实现人机交互，局域网经过网络接入设备连接到云平台，所述云平台的控制命令由若干监控终端操作实施，实现多点控制、远程监控的功能。