CN114220237B - 安防雷达防盗防跌落报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安防雷达防盗防跌落报警方法，其包括：发射并接收雷达回波，对每个周期的回波数据进行目标检测处理，获取目标的空间位置、强度和速度信息；将速度为零的目标统一归类为静止目标；对静止目标进行空间聚类，其根据最近邻聚类原则，对相邻零散静止目标聚为一个静止目标；对空间聚类后得到的静止目标，在若干个回波周期之间进行时间关联，以得到场景的静止目标先验背景；将现有场景与所述静止目标先验背景进行比较，以比较产生的差异度作为防盗或防跌落触发报警的条件。本发明直接利用雷达自身完成防盗或防跌落报警，无需另外安装其他传感设备，节约了成本，提升了报警效率和准确性。

Description

安防雷达防盗防跌落报警方法

技术领域

本发明涉及安防雷达技术领域，具体涉及一种安防雷达防盗防跌落报警方法。

背景技术

无人场站因无人全天时值守，故而需要监控系统来保证场站的安全。特别是许多场站都设立在地理位置偏僻、人烟稀少的地区，需要监控人或动物的闯入。设立监控系统后，一旦有外部入侵被监控系统识别，监控系统就会向管理者发送报警信号，以便管理者在第一时间知道入侵事件的发生并及时处置恶性事件。

场站的监控系统有许多种，如触碰报警的电子围栏、摄像头监控、红外线对射、安防雷达等。综合探测能力、虚警情况、环境适应能力、性价比等多个因素，毫米波安防雷达在无人值守场站中优势明显。

安防雷达的探测原理是发射电磁波，经由目标会产生反射回波，雷达再接收其回波，通过对发射波与回波进行对比分析处理，进而获取目标的信息，包括距离、速度和角度等信息，检测是否有可疑入侵物。毫米波雷达是唯一受气候影响最小的安防设备，具有全天时特性，能穿云透雾，对小雨也有很强的适应性，这些特性是其他安防设备所不具备的。

但是对于无人值守状态的场站来说，雷达一般安装位置并不高，存在被恶意偷盗的可能，也存在被动物反复蹭碰而跌落的可能。因此，当偷盗和跌落事件发生时，管理人员需要及时发现，并快速反应，处置偷盗或跌落事件。

目前，各种户外贵重设备常规的防盗方法是配备断线、移位、震动等传感器，对该设备的被破坏、搬动进行报警。也就是说，常规的防偷盗手段往往需要安装其他类型的传感器。例如，如果利用GPS定位来判断雷达是否移位，由移位来确认偷盗是否发生，那就需要为雷达增加新的GPS模块。实际上这种通过移位报警的实时性不佳，毕竟GPS定位精度有限，往往需要移位足够远才会触发报警。

发明内容

本发明提供一种安防雷达防盗防跌落报警方法，旨在解决的技术问题之一是：现有技术中通过GPS模块移位报警的方式，存在实时性不佳的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种安防雷达防盗防跌落报警方法，其包括：

发射并接收雷达回波，对每个周期的回波数据进行目标检测处理，获取目标的空间位置、强度和速度信息；

将速度为零的目标统一归类为静止目标；

对静止目标进行空间聚类，其根据最近邻聚类原则，对相邻零散静止目标聚为一个静止目标；

对空间聚类后得到的静止目标，在若干个回波周期之间进行时间关联，以得到场景的静止目标先验背景；

将现有场景与所述静止目标先验背景进行比较，以比较产生的差异度作为防盗或防跌落触发报警的条件。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

进一步地，所述空间聚类得到的静止目标的空间位置取零散静止目标的中心。

进一步地，所述空间聚类得到的静止目标的强度取零散目标强度之和。

进一步地，所述时间关联是根据最近邻原则，关联结果中静止目标的空间位置取若干时刻静止目标的中心。

进一步地，所述时间关联中，其关联结果中静止目标的强度取若干时刻静止目标的均值。

进一步地，所述现有环境与先验背景相似则不报警，反之则触发报警。

进一步地，根据静止目标和运动目标数量的突然变化进行预警。

进一步地，在发生运动目标大量增加和静止目标大量减少的情况下，则从预警转入核实；在核实阶段，雷达对静止目标进行空间聚类和时间关联，得到当前最新的静止目标分布图，再与静止目标先验背景图进行比对，计算两者之间的相关系数。

进一步地，在相关系数低的情况下触发偷盗与跌落报警，反之则重复核实。

进一步地，重复核实的次数根据用户需求进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

1)直接利用雷达自身完成防盗和防跌落报警，无需另外安装其他传感设备。常规的防偷盗手段一般需要安装其他的传感设备。例如，通过GPS定位来判断偷盗是否发生，其需要增加新的GPS模块，而且这种手段的报警实时性不佳，需移位足够远才会触发报警。相比而言，本发明不增加新传感设备，能节省费用。同时，也避免新增其他传感设备带来防爆隐患。这对于防爆要求高的场所是非常重要的，比如油气场站。

2)本发明能抑制噪声杂波报影响，稳健性好。首先，对雷达回波数据在空间上聚类，提高静止目标和动态目标的稳定性。同时，在时间上进行积累处理，通过时间上的相关性进一步提高稳定性，这种在空间上和时间上的多重融合处理，极大程度抑制了雷达噪声和杂波的影响，对环境的适应能力强，稳健性好，具有实用价值。

3)本发明报警决策分层次进行，兼顾效率和准确性。雷达正常运行过程时，只进行预警，由于预警并不占用额外计算资源，因此不会拖累整个系统的效率。一旦偷盗或跌落发生，会进入多次反复核实阶段，确保了准确性。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1为根据本发明一个实施例的安防雷达防盗防跌落报警方法的流程示意图。

图2为根据本发明一个实施例的报警决策的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，一种安防雷达防盗防跌落报警方法，其包括：

发射并接收雷达回波，对每个周期的回波数据进行目标检测处理，获取目标的空间位置、强度和速度信息；

将速度为零的目标统一归类为静止目标；

对静止目标进行空间聚类，其根据最近邻聚类原则，对相邻零散静止目标聚为一个静止目标；

对空间聚类后得到的静止目标，在若干个回波周期之间进行时间关联，以得到场景的静止目标先验背景；

将现有场景与所述静止目标先验背景进行比较，以比较产生的差异度作为防盗或防跌落触发报警的条件。

通过本实施例的安防雷达防盗防跌落报警方法，直接利用雷达自身完成防盗和防跌落报警，无需另外安装其他传感设备。一旦有偷盗事件或跌落事件发生，就会触发报警，并自动调整现场摄像头的方向，将现场视频传回给管理人员，用于确认事件、录制证据。

下面结合图1和图2对本发明做进一步说明：

本发明的基本原理是，当雷达安装在某一个无人值守场站后，雷达检测到的静止目标强度以及目标在空间上位置分布基本上是稳定不变的。但是，一旦偷盗或跌落发生，雷达检测到的静止目标就会发生很大的变化，目标数量、强度、以及目标在空间上的分布都会大变，本发明正是通过检测这个变化来判断是否有偷盗和跌落发生。关键环节包括接收回波、静止目标检测、静止目标空间聚类、静止目标时间关联和报警决策。

安防雷达一般以十几个毫秒为重复周期，发射并接收雷达回波。对每个周期的回波数据进行目标检测处理，获取目标的空间位置、强度、速度等信息。对于速度为零的目标统一归类为静止目标。对于某一个固定监控场景来说，每个周期的静止目标在空间位置、强度分布来说都是非常稳定的。当然，考虑到杂波噪声对回波数据的广泛影响，单个周期的静止目标信息会受到或多或少的干扰，因此有必要通过空间聚类和时间关联，进一步提升静止目标信息的稳定性。

首先进行空间聚类。由于杂波噪声的干扰，检测到的静止目标往往比较零散，同一个目标会在空间散布开来，不便于后续报警决策。因此需要进行空间聚类。根据最近邻聚类原则，对于相邻足够近的零散静止目标聚为一个静止目标。静止目标的空间位置取零散静止目标的中心，并考虑零散目标的强度信息。静止目标的强度取零散目标强度之和。

对空间聚类后得到的静止目标，在多个回波周期之间进行时间关联，目的是进一步提升静止目标稳健性，抑制杂波噪声带来的影响。一般选择多个周期的静止目标进行时间关联，根据最近邻原则，关联结果中静止目标的空间位置取多时刻静止目标的中心，并考虑多时刻目标的强度信息。关联结果中静止目标的强度取多时刻静止目标的均值。

如果关联时长足够长，实际上得到的就是该场景的静止目标先验背景。这个先验背景可作为最后进行报警决策的“尺子”，与先验背景相似则不报警，与先验背景差异大就触发报警。

如图2所示，报警决策具体分为预警、核实、触发三个步骤。如果偷盗和跌落发生，雷达自身的运动，会使得雷达探测到的运动目标增加，静止目标锐减。因此，主要以静止目标和运动目标数量的突然变化来预警。一旦发生运动目标大量增加、静止目标大量减少的状况，则从预警阶段转入核实的状态。在核实状态，雷达会对静止目标进行空间聚类和时间关联，得到当前最新的静止目标分布图，然后与静止目标先验背景图进行比对，计算两者之间的相关系数。

如果相关系数低，就触发偷盗与跌落报警。如果相关系数并不足够低，则说明证据不足，进一步扩大时间关联的长度，重复核实，重复次数可根据用户需求进行调整。在重复核实阶段，也可以选择通知远程值守人员介入。

一旦触发报警，第一时间通知值守人员，并自动将现场摄像头对准触发报警雷达，开始录制视频并存档。值守人员也可根据现场视频，及时紧急处置。

在报警决策过程中，预警阶段允许有一些虚假误报，以确保足够高的检测率，毕竟核实阶段会将虚假误报消除。预警阶段的计算效率高，核实阶段的准确率高。两者结合起来，将防偷盗处理对整个雷达系统效率的影响降到了极低，同时，对可能的偷盗和跌落报警，会严格反复核实，确保了本发明的实用性。

综上，本发明直接利用雷达自身完成防盗或防跌落报警，无需另外安装其他传感设备；通过空间聚类和时间关联抑制噪声与杂波；报警决策分层次进行，兼顾了效率和准确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种安防雷达防盗防跌落报警方法，其特征在于包括：

发射并接收雷达回波，对每个周期的回波数据进行目标检测处理，获取目标的空间位置、强度和速度信息；

将速度为零的目标统一归类为静止目标；

对静止目标进行空间聚类，其根据最近邻聚类原则，对相邻零散静止目标聚为一个静止目标； 所述空间聚类得到的静止目标的空间位置取零散静止目标的中心；所述空间聚类得到的静止目标的强度取零散目标强度之和；

对空间聚类后得到的静止目标，在若干个回波周期之间进行时间关联，以得到场景的静止目标先验背景；所述时间关联是根据最近邻原则，关联结果中静止目标的空间位置取若干时刻静止目标的中心；所述时间关联中，其关联结果中静止目标的强度取若干时刻静止目标的均值；

将现有场景与所述静止目标先验背景进行比较，以比较产生的差异度作为防盗或防跌落触发报警的条件，用于安防雷达自身跌落或被盗的判断；

根据静止目标和运动目标数量的突然变化进行预警；在发生运动目标大量增加和静止目标大量减少的情况下，则从预警转入核实；在核实阶段，雷达对静止目标进行空间聚类和时间关联，得到当前最新的静止目标分布图，再与静止目标先验背景图进行比对，计算两者之间的相关系数；在相关系数低的情况下触发偷盗与跌落报警，反之则重复核实。

2.根据权利要求1所述的安防雷达防盗防跌落报警方法，其特征在于所述现有场景与先验背景相似则不报警，反之则触发报警。

3.根据权利要求1所述的安防雷达防盗防跌落报警方法，其特征在于重复核实的次数根据用户需求进行调整。