CN115830783A - 雷达探测系统及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种雷达探测系统及其探测方法，其中，雷达探测系统包括脉冲光源、单光子探测单元和主控系统，脉冲光源设置为面光源，用于向目标区域发射探测光线，单光子探测单元用于接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，以获取探测信号，主控系统用于根据所述探测信号判断所述目标区域是否存在入侵事件。本发明技术方案旨在提升探测系统对背景光线的抗干扰能力，以降低探测系统漏报的可能性。

Description

雷达探测系统及其探测方法

技术领域

本发明涉及安防探测领域，特别涉及一种雷达探测系统及其探测方法。

背景技术

在生产生活中，为保证财产或人员的安全，很多时候需要对一些特定区域进行探测和管理，以防止人员的非法的入侵或意外闯入。原始的物理防范措施是在这些区域周围设置物理屏障或阻挡物(如围墙、栅栏、钢丝网等)，同时安排人员进行巡视。随着技术的进步，安防领域发展出多种探测系统，其中，比较常用的是视频探测系统。然而，视频探测系统容易受背景光线干扰，存在漏报的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种雷达探测系统，旨在提升探测系统对背景光线的抗干扰能力，以降低探测系统漏报的可能性。

为实现上述目的，本发明提出的雷达探测系统，包括：

脉冲光源，设置为面光源，用于向目标区域发射探测光线；

单光子探测单元，用于接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

主控系统，用于将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件。

可选地，所述脉冲光源包括驱动单元、激光器和发射光学系统，所述驱动单元用于驱动激光器发射激光脉冲，所述发射光学系统用于对所述激光器发射的光线扩束，以使所述脉冲光源成为面光源。

可选地，所述发射光学系统包括掩膜版，所述掩膜版用以对所述激光器发射的光线整形，以使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

可选地，所述掩膜版包括多个用于构造透光形状的叶片，所述主控系统还用于控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

可选地，所述雷达探测系统还包括接收光学系统，所述接收光学系统用于将所述反射光线汇聚后投射至所述单光子探测单元。

可选地，所述接收光学系统包括聚光镜组、光阑和窄带滤光片。

可选地，所述单光子探测单元与所述主控系统集成于探测处理单元。

可选地，所述单光子探测单元设置于探测器，所述主控系统设置于处理器，且所述探测器和所述处理器分立设置。

本发明还提出一种探测方法，应用于雷达探测系统，所述探测方法包括：

脉冲光源向目标区域发射探测光线；

单光子探测单元接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

主控系统将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件；

其中，当所述探测信号符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域不存在入侵事件，当所述探测信号不符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域存在入侵事件。

可选地，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括：

所述脉冲光源向无入侵事件的所述目标区域发射探测光线，以供所述单光子探测单元获取所述预设信号。

可选地，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括：

驱动光源获取发射周期；其中，所述发射周期根据所述脉冲光源和所述目标区域之间的最大距离以及所述脉冲光源发射的探测光线的类型确定；

所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤具体为：

脉冲光源每间隔一所述发射周期向所述目标区域发射一探测光脉冲。

可选地，所述单光子探测单元获取作为探测信号的光子计数直方图的步骤具体为：

对应于预设个数的所述探测光脉冲，所述单光子探测单元获取一个时间相关的光子计数直方图，以获取所述探测信号。

可选地，所述脉冲光源包括激光器和发射光学系统，所述发射光学系统用于对所述激光器发射的光线扩束，所述发射光学系统包括掩膜版，所述掩膜版包括多个用于构造透光形状的叶片，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括步骤：

所述主控系统获取所述目标区域的形状；以及

所述主控系统控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

本发明技术方案中，当目标区域存在入侵事件时，探测光脉冲到达入侵目标，将形成与无入侵目标时不同的反射光脉冲，如此，反射光线即可携带有目标区域当前是否存在入侵事件的探测信息，单光子探测单元获取的探测信号也即能表征目标区域当前是否存在入侵事件，使得主控系统能够根据探测信号判断目标区域是否存在入侵事件。其中，单光子探测单元对反射光线的响应不会受到背景光线的干扰，通过对单光子探测单元响应的光子脉冲计数，生成光子计数直方图作为探测信号，使得探测信号不会受到背景光线的干扰，能供主控系统相对准确地分析目标区域当前是否存在入侵事件。由此，本发明的技术方案能够通过主控系统对探测信号进行判断，智能化程度高，并且，具有很高的抗背景光线干扰的能力，能够降低对于入侵事件漏报的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明雷达探测系统一实施例的结构示意图；

图2为本发明雷达探测系统一实施例的结构示意图；

图3为本发明雷达探测系统的单光子探测单元一实施例的工作原理示意图，其中，图(a)为脉冲光源发射的探测光脉冲信号图，图(b)为单光子探测单元接收到的接收光脉冲的信号图，图(c)为单光子探测单元对应生成的光子脉冲信号图，图(d)为预设个数的光子脉冲信号的光子计数直方图；

图4(a)为本发明雷达探测系统在目标区域不存在入侵事件时一实施例的工作示意图，图4(b)为探测光脉冲和对应的反射光脉一的光信号示意图；

图5(a)为本发明雷达探测系统在目标区域存在入侵事件时一实施例的工作示意图，图5(b)为探测光脉冲和对应的反射光脉冲二的光信号示意图，以及反射光脉冲二与图4中的反射光脉一的对比图；

图6为本发明探测方法一实施例的流程示意图；

图7为本发明探测方法一实施例的流程细化图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	脉冲光源	300	主控系统
110	驱动单元	400	接收光学系统
				120	激光器	410	聚光镜组
130	发射光学系统	420	光阑
				131	掩膜版	430	窄带滤光片
200	单光子探测单元	500	电源

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种雷达探测系统。

在本发明一实施例中，如图1和图2所示，该雷达探测系统，包括：

脉冲光源100，设置为面光源，用于向目标区域发射探测光线；

单光子探测单元200，用于接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

主控系统300，用于将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件。

可以理解，脉冲光源100向目标区域发射的探测光线为脉冲光，也即，探测光线包括多个探测光脉冲，脉冲光源100每间隔一定周期即发射一探测光脉冲，反射光线也为脉冲光，一探测光脉冲在目标区域反射后即形成一反射光脉冲，反射光线也即包括多个反射光脉冲，探测光脉冲和其对应的反射光脉冲如图3(a)和图3(b)所示。如图4和图5所示，当目标区域存在入侵事件时，探测光脉冲到达入侵目标(包括一些特定的入侵物体、入侵人员及其他特定的入侵生物等)，形成的反射脉冲二与无入侵目标时所形成的反射脉冲一不同，如此，反射光线即可携带有目标区域当前是否存在入侵事件的探测信息，单光子探测单元200获取的探测信号也即能表征目标区域当前是否存在入侵事件，使得主控系统300能够根据探测信号判断目标区域是否存在入侵事件。

其中，单光子探测单元200具有极高的增益，在接收到光信号后就会响应而生成一个光子脉冲，每响应一次，需经历一定时长的猝灭后才能进行下一次响应，并且，单光子探测单元200对光信号的响应服从泊松分布，即单光子探测单元200对光信号的响应是一个与光信号的光强度相关概率事件，光信号的光强度越强，单光子探测单元200生成光子脉冲的概率越大。如图3(b)和图3(c)所示，由于单光子探测单元200接收反射光线的同时，还将接收目标区域发出的背景光线，背景光线的光强度远低于反射光脉冲的光强度，因此，单光子探测单元200在接收反射光脉冲时所生成的光子脉冲的数量将显著多于仅接受背景光线所生成光子脉冲的数量，使得背景光线不会干扰到单光子探测单元200对反射光线的响应，通过对单光子探测单元200响应的光子脉冲计数，获取光子计数直方图作为探测信号，使得探测信号不会受到背景光线的干扰，能供主控系统300相对准确地分析目标区域当前是否存在入侵事件。

具体地，当目标区域不存在入侵事件时，单光子探测单元200所获取的光子计数直方图符合预设信号，而当目标区域存在入侵事件时，单光子探测单元200所获取的光子计数直方图不符合预设信号，由此，主控系统可以通过探测信号的预设信号的比对，判断目标区域是否存在入侵事件。若探测信号处于预设信号的误差范围内，则表示探测信号符合预设信号，目标区域当前不存在入侵事件，若探测信号超出了预设信号的误差范围，则表示探测信号不符合预设信号，目标区域当前存在入侵事件，主控系统反馈对应的判断结果即可。

现有的视频探测系统，利用分布安装的摄像头，能够实时观察目标区域的情况，但是需要操作人员进行入侵事件的判断。虽然智能算法技术的发展，使得计算机能够代替人工进行探测视频的分析，但是智能算法对于特殊条件下(如弱光、强光干扰等)的探测视频进行分析的入侵事件检测准确性还不满足应用需求，存在容易漏报的问题。而本发明的雷达探测系统能够通过主控系统300对探测信号进行判断，智能化程度高，并且，具有很高的抗背景光线干扰的能力，能够降低探测系统漏报的可能性。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述脉冲光源100包括驱动单元110、激光器120和发射光学系统130，所述驱动单元110用于驱动激光器120发射激光脉冲，所述发射光学系统130用于对所述激光器120发射的光线扩束，以使所述脉冲光源100成为面光源。其中，所述发射光学系统130包括掩膜版131，所述掩膜版131用以对所述激光器120发射的光线整形，以使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域，雷达探测系统还包括电源500，电源500用于向驱动单元110、单光子探测单元200及主控系统300供电。激光器120可选用由EEL(Edge-emitters，边发射激光器)、VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)、PCSEL(Photonic Crystal Surface Emitting semiconductorLasers，光子晶体表面发射半导体激光器)等半导体激光器或光纤激光器、气体激光器中一种或多种，激光器120作为点光源，其发出的光线为点光线，再通过发射光学系统130的扩束，脉冲光源100成为面光源，也即能向目标区域发射面光线，而激光作为探测光线，有利于提升探测系统的探测精度。需要说明的是，驱动单元110用于控制激光器120每间隔一个周期发射一次激光脉冲，间隔的周期需要使得相邻两激光脉冲反射得到的两反射光脉冲互不干扰，以使单光子探测单元200能够分别独立地接收每个反射光脉冲，从而保障探测信号的精准性。当然，在其他实施例中，也可以通过其他光源发射探测光线，如红外光源，或者，通过其他装置对激光器120发射的光线整形，如整形镜组、衍射元件等。

在一实施例中，所述掩膜版131具有可调整的透光形状。如此，在脉冲光源100发射探测光线之前，雷达探测系统可以根据目标区域的形状调整掩膜版131的透光形状，使得探测光线能够适配性地覆盖目标区域，以满足用户对目标区域的探测要求。当然，在其他实施例中，也可以是，对于每一目标区域，结合设备安装状态、目标区域的形状等信息，对掩模板的形状进行针对性设计，以使探测光线适配性地覆盖目标区域。

具体而言，所述掩膜版131包括多个用于构造透光形状的叶片，所述主控系统300还用于控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。不失一般性，雷达探测系统具有驱动连接于多个叶片的电机，主控系统300通过控制电机动作，以驱动多个叶片移动，从而调整透光形状。其中，透光形状由多个叶片围合形成，每一叶片均具有用于围合透光形状的内轮廓线，多个叶片中，有的叶片内轮廓线为弧形，用于与其他叶片共同围合形成圆形或者椭圆的透光形状，以适配于圆形或类圆形的目标区域；有的叶片的内轮廓线为直线，用于与其他叶片围合形成多边形(三角形、方形等)的透光形状，以适配于多边形的目标区域。如此，在主控系统300的控制下，透光形状能够自适应调整为匹配目标区域的形状，以使探测光线适配性地覆盖目标区域。当然，在其他实施例中，也可以是，发射光学系统设置有多个可切换的掩膜版，不同的掩膜版成形有不同的透光形状，对应于不同形状的目标区域，主控系统控制切换不同的掩膜版到反射光学系统的光路中，以使发射光学系统光路中的透光形状能够依据目标区域的形状自适应调整。

在一实施例中，如图1和图2所示，所述雷达探测系统还包括接收光学系统400，所述接收光学系统400用于将所述反射光线汇聚后投射至所述单光子探测单元200。具体而言，所述接收光学系统400包括聚光镜组410、光阑420和窄带滤光片430。如此，通过聚光镜组410对反射光线汇聚，并通过光阑420对反射光线的光束进行限制，能够确保反射光线均落入单光子探测单元200的接收范围，以避免对探测信息的遗漏，而且，窄带滤光片430通过空间滤波和频域滤波，能去除杂散光、背景光噪声，以降低探测信号携带的干扰信息，从而能够降低主控系统300分析探测信号的工作量，有利于提升探测系统的响应时间及灵敏度。当然，在其他实施例中，也可以是，通过设置多个单光子探测单元200，并调整单光子探测单元200的设置位置，以使得单光子探测单元200覆盖反射光线的光路，也可以确保单光子探测单元200能够全部接收到反射光线。

在一实施例中，所述单光子探测单元200包括探测部分和外围电路，探测部分用于接收反射光线，外围电路则用于生成探测信号。可选地，如图2所示，所述单光子探测单元200可以与所述主控系统300集成于探测处理单元；可选地，如图1所示，单光子探测单元200也可以与所述主控系统300分立设置，具体地，所述单光子探测单元200设置于探测器，所述主控系统300设置于处理器，且所述探测器和所述处理器分立设置。其中，主控系统300可以由MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、ARM(Advanced RISC Machines)、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等运算单元构成，通过对脉冲光源100的驱动单元110和单光子探测单元200的控制，以及对探测信号的判断，实现对目标区域的入侵检测，并将判断结果对外输出。可选地，雷达探测系统还包括电连接于主控系统300的报警器，当主控系统300判断出目标区域存在入侵事件，主控系统300将控制报警器发出警报，以提醒值班人员。

本发明还提出一种探测方法，应用于前述的雷达探测系统，如图6所示，所述探测方法包括：

S300、脉冲光源向目标区域发射探测光线；

S400、单光子探测单元接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

S500、主控系统将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件；

其中，当所述探测信号符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域不存在入侵事件，当所述探测信号不符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域存在入侵事件。

可以理解，脉冲光源向目标区域发射的探测光线为脉冲光，也即，探测光线包括多个探测光脉冲，脉冲光源每间隔一定周期即发射一探测光脉冲，反射光线也为脉冲光，一探测光脉冲在目标区域反射后即形成一反射光脉冲，反射光线也即包括多个反射光脉冲，探测光脉冲和其对应的反射光脉冲如图3(a)和图3(b)所示。如图4和图5所示，当目标区域存在入侵事件时，探测光脉冲到达入侵目标(包括一些特定的入侵物体、入侵人员及其他特定的入侵生物等)，形成的反射脉冲二与无入侵目标时所形成的反射脉冲一不同，如此，反射光线即可携带有目标区域当前是否存在入侵事件的探测信息，单光子探测单元获取的探测信号也即能表征目标区域当前是否存在入侵事件，使得主控系统能够根据探测信号判断目标区域是否存在入侵事件。

其中，单光子探测单元具有极高的增益，在接收到光信号后就会响应而生成一个光子脉冲，每响应一次，需经历一定时长的猝灭后才能进行下一次响应，并且，单光子探测单元对光信号的响应服从泊松分布，即单光子探测单元对光信号的响应是一个与光信号的光强度相关概率事件，光信号的光强度越强，单光子探测单元生成光子脉冲的概率越大。如图3(b)和图3(c)所示，由于单光子探测单元接收反射光线的同时，还将接收目标区域发出的背景光线，背景光线的光强度远低于反射光脉冲的光强度，因此，单光子探测单元在接收反射光脉冲时所生成的光子脉冲的数量将显著多于仅接受背景光线所生成光子脉冲的数量，使得背景光线不会干扰到单光子探测单元对反射光线的响应，通过对单光子探测单元响应的光子脉冲计数，获取光子计数直方图作为探测信号，使得探测信号不会受到背景光线的干扰，能供主控系统相对准确地分析目标区域当前是否存在入侵事件。

具体地，当目标区域不存在入侵事件时，单光子探测单元所获取的光子计数直方图符合预设信号，而当目标区域存在入侵事件时，单光子探测单元所获取的光子计数直方图不符合预设信号，由此，主控系统可以通过探测信号的预设信号的比对，判断目标区域是否存在入侵事件。若探测信号处于预设信号的误差范围内，则表示探测信号符合预设信号，目标区域当前不存在入侵事件，若探测信号超出了预设信号的误差范围，则表示探测信号不符合预设信号，目标区域当前存在入侵事件，主控系统反馈对应的判断结果即可。

现有的视频探测系统，利用分布安装的摄像头，能够实时观察目标区域的情况，但是需要操作人员进行入侵事件的判断。虽然智能算法技术的发展，使得计算机能够代替人工进行探测视频的分析，但是智能算法对于特殊条件下(如弱光、强光干扰等)的探测视频进行分析的入侵事件检测准确性还不满足应用需求，存在容易漏报的问题。而本发明的探测方法能够通过主控系统对探测信号进行判断，智能化程度高，并且，具有很高的抗背景光线干扰的能力，能够降低探测系统漏报的可能性。

进一步地，在本实施例中，如图7所示，步骤S300之前还包括：

S200、驱动光源获取发射周期；其中，所述发射周期根据所述脉冲光源和所述目标区域之间的最大距离以及所述脉冲光源发射的探测光线的类型确定；

步骤S300具体为：

S310、脉冲光源每间隔一所述发射周期向所述目标区域发射一探测光脉冲。

可以理解，相邻两探测脉冲反射得到的两反射光脉冲应当互不干扰，以使单光子探测单元能够分别独立地接收每个反射光脉冲，由此对脉冲光源的发射周期有要求。本实施例中，通过检测脉冲光源和目标区域之间的最大距离，并基于探测光线的类型获得探测光线的速度，计算获得脉冲光源发射的探测光脉冲到达目标区域的最远点所需要的时间，发射周期大于或等于该时间，即可使相邻两反射光脉冲互不干扰地被单光子探测单元接收。当然，在其他实施例中，也可以是，用户自行判断发射周期，主控系统通过用户输入的方式获取发射周期。

进一步地，在本实施例中，所述单光子探测单元获取探测信号的步骤具体为：

S410、对应于预设个数的所述探测光脉冲，所述单光子探测单元获取一个时间相关的光子计数直方图，以获取所述探测信号。

如图3(d)所示，光子计数直方图还包括单光子探测单元对背景光线的响应生成的光子的计数，本发明中，可以直接将该光子计数直方图作为探测信号，也可以将光子计数直方图中对反射光脉冲所响应生成的光子提取出来，并将这部分光子的计数直方图作为探测信号。其中，用户可以基于对探测精度的要求，对预设个数进行设定，或者，用户只需选择不同档位的探测精度，不同档位的探测精度即对应于不同的预设个数。当然，在其他实施例中，也可以是，单光子探测单元获得时间相关的光子计数表，并向主控系统反馈，主控系统根据光子计数表进行判断，或生成直方图后再判断。

进一步地，在本实施例中，步骤S300之前还包括：

S110、所述脉冲光源向无入侵事件的所述目标区域发射探测光线，以供所述单光子探测单元获取所述预设信号。

可以理解，单光子探测单元获取预设信号的过程参照获取探测信号的过程进行，预设信号和探测信号可以对应地以直方图的形式输出，也可以对应地以波形图的形式输出。进一步地，还可以每隔一段时间，在确认目标区域无入侵事件时，控制脉冲光源发射探测光线，以实现对预设信号的更新，从而保障对目标区域的探测精确性。当然，在其他实施例中，也可以是，通过对目标区域进行建模仿真，获得预设信号。

进一步地，在本实施例中，所述脉冲光源包括激光器和发射光学系统，所述发射光学系统用于对所述激光器发射的光线扩束，所述发射光学系统包括掩膜版，所述掩膜版具有可调整的透光形状，步骤S300之前还包括：

S120、所述主控系统获取所述目标区域的形状；以及

S130、所述主控系统根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，以使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

如此，在脉冲光源发射探测光线之前，雷达探测系统可以根据目标区域的形状调整掩膜版的透光形状，使得探测光线能够适配性地覆盖目标区域，以满足用户对目标区域的探测要求。当然，在其他实施例中，也可以是，对于每一目标区域，结合设备安装状态、目标区域的形状等信息，对掩模板的形状进行针对性设计，以使探测光线适配性地覆盖目标区域。

更进一步地，步骤S130具体为：

S131、所述主控系统控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

不失一般性，雷达探测系统还具有驱动连接于多个叶片的电机，主控系统通过控制电机动作，以驱动多个叶片移动，从而调整透光形状。其中，透光形状由多个叶片围合形成，每一叶片均具有用于围合透光形状的内轮廓线，多个叶片中，有的叶片内轮廓线为弧形，用于与其他叶片共同围合形成圆形或者椭圆的透光形状，有的叶片的内轮廓线为直线，用于与其他叶片围合形成多边形的透光形状。如此，在主控系统的控制下，电机控制对应的叶片移动，以使构造出的透光形状能够自适应调整为匹配目标区域的形状，从而使探测光线适配性地覆盖目标区域。当然，在其他实施例中，也可以是，发射光学系统设置有多个可切换的掩膜版，不同的掩膜版成形有不同的透光形状，对应于不同形状的目标区域，主控系统控制切换不同的掩膜版到反射光学系统的光路中，以使发射光学系统光路中的透光形状能够依据目标区域的形状自适应调整。

综上，本发明的雷达探测系统应用本发明的探测方法后，能够通过探测光脉冲经入侵目标反射后的探测信号捕获到入侵目标，从而实现对目标区域的入侵事件监测。本发明的雷达探测系统安装完毕后，其发射的激光经过扩束以及整形后，能够覆盖整个目标区域。当激光器发射一个激光脉冲时，脉冲光源即能发出覆盖于目标区域的探测光脉冲，经过目标区域反射后的反射光线从目标区域的各个位置返回接收光学系统，反射光线经由接收光学系统的汇聚和过滤后，被单光子探测单元接收，最终形成包含有反射光信号的探测信号。由于目标区域内不同的位置和接收光学系统之间的直线距离各异，而光传播速度保持不变，因此，同一探测光脉冲经目标区域内不同的位置点反射得到的反射光到达接收光学系统的时刻会出现差异，目标区域与接收光学系统的直线距离越近的位置点上的反射光，越先到达接收光学系统。因此，对于同一探测光脉冲，经目标区域反射后，单光子探测单元接收到的反射光脉冲是目标区域中TOF(Time of flight，飞行时间)不同的反射光的叠加，最终将是一个展宽的脉冲波形。

请参照图4，以图中三束光到达的目标区域的三个不同位置举例说明，当目标区域不存在入侵事件时，脉冲光源发射的探测光脉冲到达这三个位置时的行进距离不同，因而经过反射后，这三个位置上的反射光返回接收光学系统所需要的飞行时间也不相同，最终图中左侧位置上反射的反射光率先到达，中间位置反射的反射光次之，右侧位置反射的反射光最后到达，使得反射光脉冲成为展宽信号，最终单光子探测单元接收到的反射光脉冲即为图中所示的反射光脉冲一。

请参照图5，同样以图中三束光到达的目标区域的三个不同位置举例说明，当目标区域存在入侵事件时，由于入侵目标的存在，部分原本照射到环境的探测光，会直接照射到入侵目标表面并被反射(如中间光束所示)，而其他未被入侵目标遮挡的探测光的传播路径不变。从图中可以看到，入侵人员的头部与接收光学系统之间的直线距离最近，因而相比原本没有目标入侵时，单光子探测单元接收到反射光的时间将提前。入侵人员的身体部分到接收光学系统的直线距离与左侧光束的反射位置到接收光学系统的直线距离相当，而入侵人员右侧的光束反射后有可能被入侵人员遮挡，因而相比原本没有目标入侵时，最终单光子探测单元接收到的反射光脉冲二相较于反射光脉冲一，波峰的分布还将发生变化。

由此，对应于有无入侵目标的目标区域所反射形成的不同反射光脉冲，单光子探测单元生成的光子脉冲信号也随之发生变化，最终获得的光子计数直方图也将有所变化，主控系统通过对探测信号的光子计数直方图跟预设信号的光子计数直方图进行对比，即可判断目标区域是否存在入侵事件。如此，本发明的探测方法在应用于本发明的雷达探测系统后，能够高精度、高灵敏度地实现对目标区域入侵事件的探测，并且，相较于现有的多通道扫描激光雷达，本发明的脉冲光源和单光子探测单元对应设置为一个，即可实现对目标区域入侵事件的探测，探测系统的成本大大降低，有助于本发明在区域安防领域的推广应用。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种雷达探测系统，其特征在于，包括：

脉冲光源，设置为面光源，用于向目标区域发射探测光线；

单光子探测单元，用于接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

主控系统，用于将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件。

2.如权利要求1所述的雷达探测系统，其特征在于，所述脉冲光源包括驱动单元、激光器和发射光学系统，所述驱动单元用于驱动激光器发射激光脉冲，所述发射光学系统用于对所述激光器发射的光线扩束，以使所述脉冲光源成为面光源。

3.如权利要求2所述的雷达探测系统，其特征在于，所述发射光学系统包括掩膜版，所述掩膜版用以对所述激光器发射的光线整形，以使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

4.如权利要求3所述的雷达探测系统，其特征在于，所述掩膜版包括多个用于构造透光形状的叶片，所述主控系统还用于控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

5.如权利要求1所述的雷达探测系统，其特征在于，所述雷达探测系统还包括接收光学系统，所述接收光学系统用于将所述反射光线汇聚后投射至所述单光子探测单元。

6.如权利要求5所述的雷达探测系统，其特征在于，所述接收光学系统包括聚光镜组、光阑和窄带滤光片。

7.如权利要求1所述的雷达探测系统，其特征在于，所述单光子探测单元与所述主控系统集成于探测处理单元；

或，所述单光子探测单元设置于探测器，所述主控系统设置于处理器，且所述探测器和所述处理器分立设置。

8.一种探测方法，其特征在于，应用于雷达探测系统，所述探测方法包括：

脉冲光源向目标区域发射探测光线；其中，所述脉冲光源为面光源。

单光子探测单元接收所述探测光线于所述目标区域反射得到的反射光线，并对应生成光子脉冲，以获取作为探测信号的光子计数直方图；以及

主控系统将所述探测信号和无入侵事件的所述目标区域对应的预设信号进行对比，以判断所述目标区域是否存在入侵事件；

其中，当所述探测信号符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域不存在入侵事件，当所述探测信号不符合预设信号，所述主控系统反馈所述目标区域存在入侵事件。

9.如权利要求8所述的探测方法，其特征在于，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括：

所述脉冲光源向无入侵事件的所述目标区域发射探测光线，以供所述单光子探测单元获取所述预设信号。

10.如权利要求8所述的探测方法，其特征在于，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括：

驱动光源获取发射周期；其中，所述发射周期根据所述脉冲光源和所述目标区域之间的最大距离以及所述脉冲光源发射的探测光线的类型确定；

所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤具体为：

脉冲光源每间隔一所述发射周期向所述目标区域发射一探测光脉冲。

11.如权利要求10所述的探测方法，其特征在于，所述单光子探测单元获取作为探测信号的光子计数直方图的步骤具体为：

对应于预设个数的所述探测光脉冲，所述单光子探测单元获取一个时间相关的光子计数直方图，以获取所述探测信号。

12.如权利要求8至11任一项所述的探测方法，其特征在于，所述脉冲光源包括激光器和发射光学系统，所述发射光学系统用于对所述激光器发射的光线扩束，所述发射光学系统包括掩膜版，所述掩膜版包括多个用于构造透光形状的叶片，所述脉冲光源向目标区域发射探测光线的步骤之前还包括步骤：

所述主控系统获取所述目标区域的形状；以及

所述主控系统控制所述叶片移动，以根据所述目标区域的形状调整所述透光形状，而使所述探测光线的投射面适配于所述目标区域。

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