CN207611142U - 一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置，由微波雷达和高速球机组成，所述微波雷达和高速球机通过网络交换机连接，所述高速球机包括高清摄像机、高速云台机构和高速计算芯片，所述高速计算芯片置于高清摄像机内，所述高清摄像机固定在高速云台机构上，所述高清摄像机用来捕获目标的实时高清图像，所述高速计算芯片用于接收来自微波雷达的位置数据并将数据进行坐标转换，所述高速云台机构用来快速改变高清摄像机的监控视野。本实用新型既能侦测到目标入侵，用能获取到目标入侵时的高清近景画面，且动作迅速，这样就能全方位无死角地跟踪到监控区域内的所有入侵目标的实时入侵过程。

Description

一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置

技术领域

本实用新型涉及安防监控技术领域，具体是一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置。

背景技术

雷达是一种频率范围在300MHz到300GHz之间，真空波长介于1m到1mm之间交变电磁信号。且雷达具备全天候穿透能力、不受灰尘和烟雾影响,且当雷达工作在微波频段时，雷达以及其天线尺寸大幅减小，重量减轻。同时，微波频段的高工作带宽和短工作波长，也使得微波雷达具有较高的入侵目标速度、距离、角度分辨率的探测能力。

微波雷达工作在Ku波段，比大多数军用雷达的工作频率还要高。其对应真空波长仅12.4mm左右；因此该雷达在可以做成很小的尺寸的同时，具备较高的测速、测距、测角的能力。

高速球机是一种将高清摄像机固定在高速云台之上的一种一体化设备，它不仅能获取监控区域的高清画面，还能通过控制高速云台来调整高清摄像机的精准位置，从而能快速改变高清摄像机的监控区域。

在现有的监控系统中，存在两种主要的监控方式，一种是由摄像机和网络录像机组成，其中摄像机用于获取监控区域的实时画面，而网络录像机则用于存储实时画面，当发生入侵事件后，通过回放网络录像机中的视频来查证入侵事件是如何发生的，不能达到在第一时间发现入侵事件并阻止入侵。同时由于摄像机的视野范围有限，存在视野盲区，并不能在事后查证时看清整个事件的发生过程。

另一种是利用如超声波、红外线、激光、泄露电缆等物理设备将监控区域围起来，当有目标入侵时，这些设备的某些物理性状会发生改变，如红外线会被阻断，泄露电缆的电流会发生变化等特征来实现对入侵目标的检测。但这些设备的可靠性差，误报率高，且只能判断有入侵发生，但不能精准定位入侵目标的位置也无法检测多个入侵目标。

因此，需要开发一种能够主动跟踪入侵目标监控装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置，由微波雷达和高速球机组成，所述微波雷达和高速球机通过网络交换机连接，所述高速球机包括高清摄像机、高速云台机构和高速计算芯片，所述高速计算芯片置于高清摄像机内，所述高清摄像机固定在高速云台机构上，所述高速云台机构控制高清摄像机的转动，所述高速云台机构与高速计算芯片、高清摄像机通讯连接；所述高清摄像机捕获目标的实时高清图像，所述高速计算芯片接收来自微波雷达的位置数据并将微波雷达坐标系下的位置数据转换为高清摄像机所要转动的水平角度和垂直角度，所述高速云台机构将高清摄像机转动、变倍到相应位置。

作为本实用新型进一步的方案：所述微波雷达和高速球机的数量至少为一个。

微波雷达以每100毫秒的速度进行目标检测，并将检测结果以不大于1毫秒的速度传输到高速球机，高速球机中的高速计算芯片则以不大于2毫秒的速度计算出其中是否有入侵目标，如有则以不大于5毫秒的速度计算出目标相对于高速球机的具体位置。而高速球机则以不超过1秒的速度转动到具体位置。因此本实用新型能在不超过1秒200毫秒的时间内完成发现目标并获取目标实时画面的过程。通过该过程的连续进行则可实现对入侵目标的连续跟踪，直至入侵目标离开设定监控区域。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型既能侦测到目标入侵，用能获取到目标入侵时的高清近景画面，且动作迅速，能在 1秒中内完成所有动作过程，能全方位无死角地跟踪到监控区域内的所有入侵目标的实时入侵过程。

2、本实用新型利用微波雷达作为目标检测设备，部署方便，安装简单，24小时不间断实时监测，无须扫描，无时间死角，探测区域内多目标同时探测，跟踪目标精准。

3、本实用新型监测稳定，不受雾霾、雨、雪、灰尘、光照和天气影响。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型现场设备及目标入侵的示意图。

图3为本实用新型现场设备架设场景示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

如图1所示，在监控区域中布置一台微波雷达和一台高速球机，两者通过网络交换机进行连接。每台高速球机包含高清摄像机、高速云台机构和高速计算芯片。高速计算芯片置于高清摄像机内，高清摄像机固定在高速云台机构上。高清摄像机捕获目标的实时高清图像，高速计算芯片接收来自微波雷达的位置数据并将微波雷达坐标系下的位置数据转换为高清摄像机所要转动的水平角度和垂直角度，高速云台机构将高清摄像机转动、变倍到相应位置。

下面通过图示来说明本实用新型工作时，高清摄像机转换位置的过程：

如图2所示，假设摄像机架设于微波雷达的中轴线上，距离雷达的水平距离为2米，雷达架高1.5m，摄像机架高2.5m，雷达与摄像机位于同一轴线上。

当入侵目标出现在雷达位置的前方6米的位置时，则此时可计算的目标距离高速球机的水平距离为4米，在通过雷达高度和高速球机高度计算的两者的的高度差为1米。再通过这两个距离的比值可计算出高速球机的俯角为α=arctan（1/4）=14.03°，此时驱动高速球机的垂直俯角为14.03°则可获取到入侵目标的近景画面。

上面只是说明了高速球机在垂直方向上的俯仰角度的计算，这种计算只适用于高速球机安装在安防雷达的轴向方向且目标也出现于微波雷达的轴线上时的情况。

下面进一步说明当高速球机不在微波雷达轴线上时，任意目标位置的高速球机水平方位角和垂直方位角的计算。

如图3所示，由于雷达对于探测到的目标只具备二维坐标值，也就是只有X坐标和Y坐标的值，并不具备Z方向的值，故可以以微波雷达所在位置为坐标原点建立三维坐标系。

图3中，雷达位于坐标原点R的位置，高速球机在B点位置，且高速球机的水平零度角位置为微波雷达的Y方向，而 T点为入侵目标所在位置，O点为高速球机在雷达所在水平面的投影，则∠BTO即为高速球机需要转动的垂直方位角，∠OTK为高速球机需要转动的水平方位角。

如图3所示，假设微波雷达探测到目标T的坐标为（X0,Y0），而高速球机在微波雷达水平面上的投影的O的坐标为（X1,Y1）高速球机与微波雷达的安装高度差，即图中的线段BO的长度为Z1,可在安装后测量得知。则∠OTK =arctan((X0-X1)/(Y0-Y1))，而线段TO的长度M为（X0-X1）²+（Y0-Y1）²和的平方根，所以∠BTO=arctan(Z1/M)，由此可计算出高速球机所需要转动的水平方位角和垂直方位角的大小。

另外，由于高速球机具备变倍的功能，因此我们还可根据高速球机与目标之间的距离来将高速球机设定为相应的倍数，以便能更好更清晰地查看入侵目标的细节信息。

而距离的数值即为上图中的线段BT的长度，它可由线段BO的长度和线段TO的长度来计算，即线段BT的长度L²=Z1²+M²。

本实用新型工作步骤为：

1）微波雷达实时侦测，并将侦测结果实时传送到高速球机；2）高速球机中的高速计算芯片计算数据处理雷达的侦测结果，计算出目标的个数和具体位置；3）高速球机中的高速计算芯片将微波雷达坐标系下的位置坐标转换为高清摄像机所要转动的水平角度和垂直角度；4）高速球机中的高速云台机构动作，将高清摄像机转动、变倍到相应位置；

本实用新型原理：微波雷达精准实现入侵目标的位置捕捉，高速计算芯片将微波雷达目标位置转换为高速球机的目标位置，高速云台机构动作，将高清摄像机转动、变倍到相应位置。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置，其特征在于，由微波雷达和高速球机组成，所述微波雷达和高速球机通过网络交换机连接，所述高速球机包括高清摄像机、高速云台机构和高速计算芯片，所述高速计算芯片置于高清摄像机内，所述高清摄像机固定在高速云台机构上，所述高速云台机构控制高清摄像机的转动，所述高速云台机构与高速计算芯片、高清摄像机通讯连接。

2.根据权利要求1所述的利用雷达定位控制高速球机主动跟踪的系统装置，其特征在于，所述微波雷达和高速球机的数量至少为一个。