CN111948666A - 安防雷达系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安防雷达系统，包括单线激光雷达和平移模组，单线激光雷达包括控制器，其受控于所述控制器实现单束光二维扫描，平移模组受控于所述单线激光雷达的控制器实现平台端的直线平移，所述单线激光雷达固定在所述平台端；所述控制器协同控制所述单线激光雷达和所述平移模组，使得所述单线激光雷达在第三个维度上的扫描信号与其自身的二维扫描信号同步。本发明的安防雷达系统，使用单线激光雷达就能实现三维立体扫描效果，相较于多线激光雷达具有很好的价格优势，成本低，还能确保较高的精度，解决安防领域内无法做到高精度三维环境感知和生物体识别的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及安防系统技术领域，具体涉及一种安防雷达系统。
背景技术
安防系统常见于“线”式的周界安防和“面”式的区域安防，伴随社会的发展进步，人们对安全防护的等级要求也随之提升，既要在常见雨雾等恶劣天气下正常工作预警，又要对飞鸟落叶等非安防目标进行过滤，既希望覆盖区域广阔，又希望对周边环境进行精准识别和追踪。对应这些要求，市场上有不用类型的设备被应用到安防系统领域中，常用的主流设备有视频监控、安防雷达等。
视频监控系统通常不作为实时监控手段，而是事后调取录像，追查线索时使用，且还有一个很大的隐患：监控场景不是空旷少人的的野外场景，而是人员相对较多的场景下，个人隐私存在泄露的风险，而雷达监控系统的数据信息是完全匿名的，可以很好的保护个人隐私。
在安防雷达监控系统中常用的设备有毫米波雷达和激光雷达。
毫米波雷达的优势在于抗干扰能力强，毫米波导穿透雾、烟、灰尘的能力强，所以在雨雪雾霾天，沙尘暴等恶劣天气中依旧可以正常工作，且价格低廉。但是毫米波雷达也有非常明显的缺点，探测距离受到频段损耗的直接制约(想要探测的远，就必须使用高频段雷达)，也无法感知行人，并且对周边所有障碍物无法进行精准的建模。
而激光雷达的探测精度高，稳定性好，对环境的感知能力强，可以通过建立三维点云图对周边所有障碍物进行精准的建模，可以对多个运动物体的轨迹进行实时跟踪，这些是毫米波雷达做不到的。
在现有的安防领域内，虽然激光雷达的优势明显，但应用却很少，究其原因主要是安防系统的需求场景基本都会有受恶劣天气影响的情况，对精度要求也不高，而且价格因素是最直接的制约条件。而人们对安防的要求却越来越高，越来越复杂，尤其在需要疫情防护的关键时刻，要尽量减少日常直接或间接接触，针对一些要求无人值守却要精准反馈周遭环境，行人等信息的场景，更加需要利用激光雷达的优势来满足需求。
为了满足这些需求，需要建立三维点云图来对周围环境及障碍物进行感知和建模，所以需要采集三维扫描数据，多线激光雷达虽然可以胜任此工作，但也由于其成本高而让使用者望洋兴叹。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安防雷达系统，使用单线激光雷达就能实现三维立体扫描效果，相较于多线激光雷达具有很好的价格优势，成本低，还能确保较高的精度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种安防雷达系统，包括
单线激光雷达，包括控制器，其受控于所述控制器实现单束光二维扫描；
平移模组，受控于所述单线激光雷达的控制器实现平台端的直线平移，所述单线激光雷达固定在所述平台端；
所述控制器协同控制所述单线激光雷达和所述平移模组，使得所述单线激光雷达在第三个维度上的扫描信号与其自身的二维扫描信号同步。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平台端厚度方向设有光通孔，所述光通孔用于所述控制器与平移模组通信。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平移模组包括动力部，所述动力部受控于所述控制器驱动所述平台端直线平移，所述动力部将所述平台端的位置反馈至所述控制器，所述控制器根据位置反馈调整对所述平移模组的控制信号。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述动力部包括电机，所述平台端固定在所述电机上。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平移模组还包括驱动轮和直线轨道，所述驱动轮同轴固定在所述动力部的动力输出轴上，所述驱动轮支撑在所述直线轨道上移动。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动轮包括两组，两组驱动轮均同轴固定在所述动力部的动力输出轴上，且所述两组驱动轮分别设置在所述动力部轴向两侧，所述两组驱动轮分别支撑在各自的直线轨道上移动。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述直线轨道为齿轨，所述驱动轮为与所述齿轨啮合的齿轮。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述平移模组还包括辅助轮和轨道支架，所述轨道支架内设有导轨，所述辅助轮同轴固定在所述动力部的动力输出轴上、且设置在所述驱动轮的外侧，所述辅助轮支撑在所述导轨上移动。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述辅助轮包括轴套和四个辅助轮轮体，所述四个辅助轮轮体四边形设置，且均通过伸缩支撑件转动连接所述轴套，所述伸缩支撑件一端转动连接所述辅助轮轮体的轮轴，另一端转动连接所述轴套。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述伸缩支撑件包括伸缩液压杆。
本发明的有益效果：
本发明的安防雷达系统，使用单线激光雷达就能实现三维立体扫描效果，相较于多线激光雷达具有很好的价格优势，成本低，还能确保较高的精度，解决安防领域内无法做到高精度三维环境感知和生物体识别的技术难题。
附图说明
图1为本发明优选实施例中安防雷达系统的结构示意图；
图2为图1所示安防雷达系统另一视角的结构示意图；
图3为平移模组轴向剖视图；
图4为安防雷达系统的移动原理示意图；
图5为辅助轮的结构示意图；
图中标号说明：
2-单线激光雷达，4-平移模组，6-平台端，8-电机，10-驱动轮，12-直线轨道，14-辅助轮，16-轨道支架，18-导轨，20-辅助轮轮体，22-轴套，24-伸缩支撑件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
本发明实施例公开一种安防雷达系统，该安防系统为激光雷达安防系统，相较于毫米波雷达安防系统，能够解决安防领域无法做到高精度环境感知和生物体识别的技术难题，参照图1～3所示，安防系统包括单线激光雷达2和平移模组4，所述单线激光雷达2包括控制器，控制器存在于单线激光雷达2内部，单线激光雷达2可以实现面域二维扫面。所述平移模组4受控于单线激光雷达2内部的控制器实现平台端6的直线平移，具体的，平台端6为盘状结构，所述单线激光雷达2固定在所述平台端6，单线激光雷达2固定在平台端6上与之同步平移产生第三个维度的扫描信号，单线激光雷达2自身的二维扫描信号与第三个维度上的扫描信号经过处理可以获得三维扫描数据，也就是依靠此装置使用单线激光雷达就能实现三维立体扫描效果，相较于现有技术中通过只能通过多线激光雷达实现三维立体扫描效果的方式具有很好的价格优势，成本低，且实现工艺并不复杂。
进一步的，所述单线激光雷达2内部的控制器协同控制所述单线激光雷达2和所述平移模组4，使得所述单线激光雷达2在第三个维度上的扫描信号与其自身的二维扫描信号同步，具体的，所述平移模组4包括动力部，所述动力部受控于所述控制器驱动所述平台端6直线平移，所述动力部包括电机8，所述平台端6固定在所述电机8上。动力部将平台端6的位置反馈至控制器，控制器根据单线激光雷达2内部、外部的位置反馈微调对单线激光雷达2和动力部的控制信号，实现对单线激光雷达2内部和外部的闭环协同控制，该反馈闭环能让单线激光雷达2在第三位维度上的扫描信号与其自身的二维扫描信号高度同步，便于主控器将单线激光雷达内部和外部的信号处理成更加精准的三维扫描数据。
单线激光雷达2固定在平台端6厚度方向的一个端面上，平台端6与之相对的而另一个端面固定在电机8上(能保持相对静止的固定方式都可以)，平台端6厚度方向设有光通孔，电机8通过平台端6上的光通孔接收单线激光雷达2内部控制器发出的控制信号，所述光通孔用于所述控制器与平移模组4通信。
单线激光雷达2通过自身位移产生第三个维度的扫描信号，而产生位移的方法通常有两种，将单线激光雷达旋转或平移，这两种方式各有优点，单线激光雷达进行旋转式位移时光线会产生一个偏移角，虽然可以扩大扫描范围，但是同样尺寸的障碍物在远距离的扫描点会变少，扫描点的减少意味着激光雷达对环境进行感知和建模的基础数据减少，直接影响对障碍物和行人进行精准识别的程度。
参照图4所示，在“旋转式示例”中，单线激光雷达旋转移动，障碍物在距离激光雷达较近的位置1时，经过t1～t5时间可以留下5个扫描点，但若此障碍物在较远的位置2时，同样经过t1～t5时间就只能留下3个扫描点，由此可见，同样尺寸的障碍物在近距离时可以被单线激光雷达扫描到，但是在足够远的距离时就极有可能被漏掉了扫描不到，这在安防领域内是致命的。
但在“平移式示例”中，单线激光雷达2平移移动，相同尺寸的障碍物在近距离位置1和远距离位置2，经过t1～t5时间得到的扫描点都是5个，扫描点的个数不会因为障碍物的远近而产生偏差，虽然平移移动模式不如旋转式移动模式扫描范围广，但是平移移动模式下，单线激光雷达2对近距离障碍物和远距离障碍物的三维扫描精准程度一致，更加有利于单线激光雷达2对周遭环境的精准感知和对行人的精准识别，更符合安防雷达领域内对探测能力的要求。
具体的，所述平移模组4还包括驱动轮10和直线轨道12，所述驱动轮10同轴固定在所述动力部的动力输出轴(即固定在电机8的电机轴)上，所述驱动轮10支撑在所述直线轨道12上移动。驱动轮10固定在电机轴上与电机8同步转动，驱动轮10与直线轨道12的配合将驱动轮10的转动转换成驱动轮10沿直线轨道12做往复直线平移，驱动轮10在直线轨道12上移动时，同步带动电机8跟随移动，也就带动着与电机8相连的平台端6和固定在平台端6上的单线激光雷达2做同步移动。
为了保持平台端6稳定平衡的移动，参照图3所示，所述驱动轮10包括两组，两组驱动轮10均同轴固定在所述动力部的动力输出轴上，且所述两组驱动轮10分别设置在所述动力部轴向两侧，所述两组驱动轮10分别支撑在各自的直线轨道12上移动。
本发明优选实施例中，所述直线轨道12为齿轨，所述驱动轮10为与所述齿轨啮合的齿轮。由齿轮和齿轮配合将齿轮的转动转换成齿轮沿齿轨直线平移。
以上结构的安防雷达系统，两组直线轨道12平行配置，两组驱动轮10分别支撑在两组直线轨道12上，与此同时两组驱动轮10分别位于电机8的轴向两侧固定于电机轴上，平台端6固定在电机8的壳体上，单线激光雷达2固定在平台端6上，整体构成开放式安装结构，当直线轨道12平卧在水平面上安装，整体结构在自身重力作用下各部件均能正常工作，当直线轨道12倾斜于或者垂直于水平面安装或者倒置于天花板安装，以上开放式安装结构不能支撑单线激光雷达2正常平移，基于此，参照图3所示，本发明的平移模组4还包括辅助轮14和轨道支架16，所述轨道支架16内设有导轨18，所述辅助轮14同轴固定在所述动力部的动力输出轴上、且设置在所述驱动轮10的外侧，所述辅助轮14支撑在所述导轨18上移动。轨道支架16可以为型材骨架，型材骨架的中心预设腔式导轨18，辅助轮14轴向固定在电机轴上，同时被限制在导轨18内移动，起到对上述开放式安装结构的限位作用，确保在平卧式、立式的安装环境下均能正常支撑单线激光雷达2平移。
进一步的，参照图5所示，所述辅助轮14包括轴套22和四个辅助轮轮体20，所述四个辅助轮轮体20四边形设置，且均通过伸缩支撑件24转动连接所述轴套22，所述伸缩支撑件24一端转动连接所述辅助轮轮体20的轮轴，另一端转动连接所述轴套22。由四个辅助轮轮体20配合伸缩支撑件12呈四边形设置连接而成的辅助轮14在四个方向均有一定伸缩性，可以确保辅助轮14在导轨18内移动时始终贴合导轨18内壁，避免单线激光雷达2在任意安装环境下移动时跳动，即使得驱动轮10无论在哪个安装角度都可以稳定的在直线轨道12上移动，增加整个系统的稳定性，确保扫描精度。本实施例技术方案中，上述伸缩支撑件24优选使用伸缩液压杆，具有较好的支撑强度和自恢复性。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种安防雷达系统，其特征在于：包括，
单线激光雷达，包括控制器，其受控于所述控制器实现单束光二维扫描；
平移模组，受控于所述单线激光雷达的控制器实现平台端的直线平移，所述单线激光雷达固定在所述平台端；
所述控制器协同控制所述单线激光雷达和所述平移模组，使得所述单线激光雷达在第三个维度上的扫描信号与其自身的二维扫描信号同步。
2.如权利要求1所述的安防雷达系统，其特征在于：所述平台端厚度方向设有光通孔，所述光通孔用于所述控制器与平移模组通信。
3.如权利要求1所述的安防雷达系统，其特征在于：所述平移模组包括动力部，所述动力部受控于所述控制器驱动所述平台端直线平移，所述动力部将所述平台端的位置反馈至所述控制器，所述控制器根据位置反馈调整对所述平移模组的控制信号。
4.如权利要求3所述的安防雷达系统，其特征在于：所述动力部包括电机，所述平台端固定在所述电机上。
5.如权利要求3所述的安防雷达系统，其特征在于：所述平移模组还包括驱动轮和直线轨道，所述驱动轮同轴固定在所述动力部的动力输出轴上，所述驱动轮支撑在所述直线轨道上移动。
6.如权利要求5所述的安防雷达系统，其特征在于：所述驱动轮包括两组，两组驱动轮均同轴固定在所述动力部的动力输出轴上，且所述两组驱动轮分别设置在所述动力部轴向两侧，所述两组驱动轮分别支撑在各自的直线轨道上移动。
7.如权利要求5所述的安防雷达系统，其特征在于：所述直线轨道为齿轨，所述驱动轮为与所述齿轨啮合的齿轮。
8.如权利要求5所述的安防雷达系统，其特征在于：所述平移模组还包括辅助轮和轨道支架，所述轨道支架内设有导轨，所述辅助轮同轴固定在所述动力部的动力输出轴上、且设置在所述驱动轮的外侧，所述辅助轮支撑在所述导轨上移动。
9.如权利要求8所述的安防雷达系统，其特征在于：所述辅助轮包括轴套和四个辅助轮轮体，所述四个辅助轮轮体四边形设置，且均通过伸缩支撑件转动连接所述轴套，所述伸缩支撑件一端转动连接所述辅助轮轮体的轮轴，另一端转动连接所述轴套。
10.如权利要求9所述的安防雷达系统，其特征在于：所述伸缩支撑件包括伸缩液压杆。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215000 floor 6, building 5, building 3, Tianyun Plaza, No. 111, Wusongjiang Avenue, Guoxiang street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou Jiuwu interworking Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 1 / F, building B1, Dongfang Chuangzhi garden, 18 JinFang Road, Suzhou Industrial Park, 215000, Jiangsu Province Applicant before: Suzhou Jiuwu Interchange Intelligent Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 215000 floor 6, building 5, building 3, Tianyun Plaza, No. 111, Wusongjiang Avenue, Guoxiang street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou Jiuwu Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 215000 floor 6, building 5, building 3, Tianyun Plaza, No. 111, Wusongjiang Avenue, Guoxiang street, Wuzhong District, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: Suzhou Jiuwu interworking Intelligent Technology Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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