DE2156960A1

DE2156960A1 - MONITORING SYSTEM FOR A LONGER STRIP

Info

Publication number: DE2156960A1
Application number: DE19712156960
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Abel; Hans Dipl Ing Dr Siebecker; Guenter Dipl Ing Dr Zeifang
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1971-11-17
Publication date: 1973-05-30

Description

Uberwachungsanlage für einen längeren C;ebietsstreif en Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Uberwachung eines längeren Gebietsstreifens. In manchen Fällen, beispielsweise zur Sicherung gegen illegalen Grenzübertritt, ist es erwünscht einen längeren Gebietsstreifen zu überwachen. Für kürzere Strecken sind l.ichtschranken bekannt. flit Hilfe von Lichtschranken kann man indessen nur feststellen, ob die zu überwachende Strecke überschritten worden ist, nicht aber an welcher Stelle und von wem - Mensch oder Tier - sie überschritten wurde. Wenn man einen längeren Gebietsstreifen etwa von 100 m und mehr mit Erfolg überwachen will, muß man gleichzeitig feststellen können, an welcher Stelle der Gebietsstreifen überquert wurde, damit man diese Stelle besonders anvisieren, gegebenenfalls eine Fernsehkamera oder -bei Nacht - einen Scheinwerfer darauf richten kann. Monitoring system for a longer area strip The invention relates to a system for monitoring a longer area. In some In cases, for example to protect against illegal border crossing, it is desirable monitor a longer strip of territory. There are 1 light barriers for shorter distances known. With the help of light barriers, however, one can only determine whether the track to be monitored has been exceeded, but not at which point and by whom - human or animal - it was exceeded. If you have a longer strip of territory wants to monitor successfully from about 100 m and more, one must determine at the same time can tell at which point the strip of territory was crossed in order to get to this point Take special aim, if necessary a television camera or - at night - one Headlights can point at it.

Zur Steuerung der Fernsehkamera bzw. des Scheinwerfers der Uberwachungsanlage ist es notwendig, den Winkel, in dem eine eindringende Person zu einer Nullachse steht bzw. ihre Entfernung von einem Fixpunkt zu bestimmen. Das ist mit einem passiven System auf der Basis der Wärmedetektionstechnik nur möglich, wenn man mit einem System arbeitet, das den zu überwachenden Winkelbereich zeitlich abtastet und die Winkelposition des Zieles an die Fernsehkamera weitermeldet.Außerdem ist es aus logistischen Gründen notwendig, mit ungekühlten IR-l)etektoren zu arbeiten.To control the television camera or the headlight of the surveillance system it is necessary to determine the angle at which an intruder is to a zero axis or to determine its distance from a fixed point. That's with a passive one System based on heat detection technology is only possible if you work with one System works that scans the angle range to be monitored over time and the Reports the target's angular position to the television camera and it's off For logistical reasons it is necessary to work with uncooled IR-l) detectors.

Ein solches System hat den Nachteil begrenzter Zuverlässigkeit und kurzer Wartungsintervalle wegen der rotierenden mechanischen Teile. Die langen Zeitkonstanten ungekühlter IR-Detektoren begrenzen außerdem stark die Dynamik des Systems und damit dieverarbeitbaren Winkelgeschwindigkeiten. Umwelteildlüs3e wie Sonneneinstrahlungs Regen, Sclmeefälle, unterschiedliche Hintergrundstemperatur beeinflussen die Detektionswahrscheinlichkei-s gegenüber eindringenden Personen. Der eindringenden Person bieten sich außerdem Tarnmöglichkeiten, wenn sie durch entsprechende kreidung die Eigenstrahlung abschirmt.Such a system has the disadvantage of limited reliability and short maintenance intervals due to the rotating mechanical parts. The long time constants uncooled IR detectors also severely limit the dynamics of the system and thus the processable angular velocities. Environmental partial airflows such as solar radiation Rain, slime falls, different background temperatures influence the probability of detection of intruders. The invading Person can also camouflage themselves if they are chalked up accordingly shields the natural radiation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, das a) anzeigt, ob ein bestimmter Gebietsstreifen überschritten wurde, b) anzeigt, an welcher Stelle der Gebietsstreifen überschritten wurde, c) möglichst unempfindlich ist gegen Umwelteinflüsse.The invention has for its object to provide a device that a) indicates whether a certain strip of territory has been crossed, b) indicates which point the area strip was crossed, c) as insensitive as possible is against environmental influences.

Nach der Erfindung besteht die Überwachungsanlage aus der Kombination einer Liehtschranke mit einem optischen Entfernungsmesser.According to the invention, the monitoring system consists of the combination a light barrier with an optical range finder.

Ein solches Gerät gibt bei Vberschreiten des zu überwachenden Gebietsstreifens sowohl diese Tatsache als auch den genauen Punkt an, an dem die Strecke überquert wurde und ermöglicht damit das Einstellen eines Fernrohres oder einer Fernsehkamera auf den genannten Punkt bzw. - bei Nacht - das Einstellen eines Scheinwerfers. Man kann dann auch sofort feststellen, ob ein Mensch oder ein Tier den Gebietsstreifen überschritten hat.Such a device is available when crossing the area to be monitored both this fact and the exact point at which the route crosses and thus enables the setting of a telescope or a television camera on the mentioned point or - at night - the adjustment of a headlight. Man can then immediately determine whether a person or an animal has entered the area has exceeded.

Als Entfernungsmesser eignet sich besonders ein Laser-Entfernungsmeßsystem, das auf Halbleiter-Basis (GaAs-Dioden) im nahen IR-Bereich (unsichtbar für das unbewaffnete Auge) arbeitet.A laser distance measuring system is particularly suitable as a range finder, the one based on semiconductors (GaAs diodes) in the near IR range (invisible to the unarmed Eye) works.

Die abgestrahlte Leistung wird dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß das System bei verminderter Sichtweite bei Tag und Nacht arbeitet und durch keinerlei Störungsquellen beeinflußt werden kann.The radiated power is expediently designed in such a way that that the system works day and night with reduced visibility no sources of interference can be influenced.

Der Sender für die Lichtschranken und für den Entfernungsmesser kann beiden gemeinsam sein; dadurch wird ein Sender eingespart.The transmitter for the light barriers and for the range finder can to be common to both; this saves one transmitter.

Wegen der Vorfeld-Rückstreuung ist eine Entfernungsmessung erst ab einer Entfernung von 50 bis 75 m möglich. Deshalb ist es günstig, wenn an Jedem Ende der zu überwachenden Strecke mindestens ein Sender und ein Empfänger angeordnet sind. In diesem Falle arbeitet in der ELunlrtion als Lichtschranke der Sender I mit Empfänger II zusammen, bzw. der Sender II mit Empfänger I. In der Funktion als Entfernungsmesser dagegen arbeitet der Sender I mit Empfänger 1 und der Sender II mit Empfänger II zusammen. Durch die Anordnung zweier Sender erhält man beim Arbeiten als Entfernungsmesser gleichzeitig die Entfernung des den Gebietsstreifen Durchschreitenden von beiden Seiten, wodurch die Lage der Durchtrittsstelle genau festgelegt wird.Because of the upstream backscattering, a distance measurement is only available from a distance of 50 to 75 m possible. Therefore it is beneficial if on everyone At the end of the line to be monitored, at least one transmitter and one receiver are arranged are. In in this case works in the ELunlrtion as a light barrier the transmitter I with receiver II together, or the transmitter II with receiver I. In the Function as a range finder, however, the transmitter I works with receiver 1 and the transmitter II together with the receiver II. Obtained by the arrangement of two transmitters When working as a rangefinder, you can also measure the distance from the strip of territory Passing through from both sides, making the location of the passage point accurate is determined.

Man kann die Vberwachungsanlage mit einem Taktgeber ausstatten, welcher die Sender intermittierend einschaltet.You can equip the monitoring system with a clock, which switches on the transmitter intermittently.

Jedem der beiden Empfangsgeräte wird zweckmäßigerweise ein Multiplexer zugeteilt. Die beiden Multiplexer werden von einem Taktgeber in der Weise gesteuert, daß sie beim Einschalten des Senders I den Empfänger I auf Entfernungsmessung und den Empfänger II auf Lichtschranke, bei Einschalten des Senders II den Empfänger II auf Entfernungsmessung und den Empfänger I auf Lichtschranke schalten.Each of the two receiving devices is expediently a multiplexer allocated. The two multiplexers are controlled by a clock in such a way that that when you turn on the transmitter I the receiver I on distance measurement and the receiver II on the light barrier, when switching on the transmitter II the receiver Switch II to distance measurement and receiver I to light barrier.

Sämtliche Signale können einer Auswertelogik zugeführt werden, die je nach dem Ergebnis der Auswertung als Alarmsignal, als Lagesignal für die Steuerung der TV-Anlage oder als Störsignal an die Zentrale weitergegeben werden.All signals can be fed to an evaluation logic which depending on the result of the evaluation as an alarm signal, as a position signal for the controller the TV system or as an interference signal to the control center.

Die Wirkungsweise der Anlage ist aus den beigefügten Abbildungen zu entnehmen. Hierbei zeigen Fig. 1 die Anordnung der Anlage Fig. 2 das Schaltbild Fig. 3 die Impulsdiagramme.The mode of operation of the system can be seen from the attached illustrations remove. 1 shows the arrangement of the system, FIG. 2 shows the circuit diagram 3 shows the timing diagrams.

Die Enden der zu überwachenden Strecke seien mit 1 und 2 bezeichnet (Fig. 2). An Jedem Ende ist ein Sender, 11 und 12, aufgestell; sowie ein Empfänger, 21 und 22. Der vom Sender 11 ausgehende Strahl 31 ist auf die Empfangsoptik des Empfängers 22 gerichtet, der vom Sender 12 ausgehende Strahl 32 auf die Empfangs optik des Empfängers 21. Jedem Empfangssystem ist eine Auswerteelektronik 34 bzw. 44 für die Entfernungsauswertung und eine Äiiswerteelektronik 14- bzw. 24 für das Lichtschrankensignal zugeordnet (Fig. 2).The ends of the line to be monitored are denoted by 1 and 2 (Fig. 2). A transmitter, 11 and 12, is set up at each end; as well as a recipient, 21 and 22. The beam 31 emanating from the transmitter 11 is incident on the receiving optics of the Receiver 22 directed, the emanating from the transmitter 12 beam 32 on the receiving optics of the receiver 21. 44 for the distance evaluation and an electronic measuring system 14 or 24 for the Assigned light barrier signal (Fig. 2).

Ein Taktgeber 3 ist mit einem Multiplexer 13 für des Empfangssystem 21 und mit einem Multiplexer 23 fiir das Empfangs system 22 verbunden. Die ton den Auswerteelektroniken 14, 24 bzw. 34,44 verarbeiteten Signale werden sämtlich einer Auswertelogik 4 zugeführt, die daraus entweder ein Alarmsignal 35, ein Störsignal 36 oder ein Lagesignal 37 für die Steuerung der TV-Anlage ableitet,.A clock 3 is connected to a multiplexer 13 for the receiving system 21 and connected to a multiplexer 23 for the receiving system 22. The tone Evaluation electronics 14, 24 and 34, 44 processed signals are all one Evaluation logic 4 is supplied, which from it either an alarm signal 35 or an interference signal 36 or a position signal 37 for controlling the TV system.

Ist die Anlage in Betrieb, so senden beide Sender in gleichem Takt Impulse aus, die als Impulsdiagraiame 5 und 6 in Fig. 3 dargestellt sind, wobei die Impulslinie 5 zu dem Sender 11, die Impulslinie 6 zu dem Sender 12 gehört. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Abstände der Pulsgruppen 15,25 und 16,26 zwar gleich, die Pulsgruppen 15 und 16 bzw. 25 und 26 sind Jedoch um eine Phase gleich dem halben Abstand der Pulsgruppen 15 und 25 bzw. 16 und 26 gegeneinander verschoben. Liegt keine Störung vor, so werden durch den Taktgeber 3 unter Vermittlung der Multiplexer 13, 23 abwechselnd die Empfangesysteme 21, 22 eingeschaltet. Jedes Empfangssystem enthält eine Torschaltung, welche nur die Signale durchläßt, die während der Öffnungszeit hereinkommen (Echaltdiagramme 7 und 8). Wird der optische Strahlengang auf der ftberwachungsstrecke nicht unterbrochen, so fällt ein aus größerer Entfernung reflektiertes Signal in die Totzeit des Empfängers 21. Es wird kein Alarm ausgelöst.If the system is in operation, both transmitters transmit at the same rate Pulses shown as pulse diagrams 5 and 6 in Fig. 3, where the pulse line 5 to the transmitter 11, the pulse line 6 to the transmitter 12. As As can be seen from the figure, the distances between the pulse groups are 15.25 and 16.26 the same, the pulse groups 15 and 16 or 25 and 26 are, however, the same by one phase half the distance between the pulse groups 15 and 25 or 16 and 26 shifted from one another. If there is no disturbance, the clock generator 3 acts as an intermediary to the multiplexer 13, 23, the receiving systems 21, 22 are switched on alternately. Any receiving system contains a gate circuit which only lets through the signals during the opening time come in (real diagrams 7 and 8). Is the optical beam path on the monitoring path is not interrupted, a signal reflected from a greater distance falls into the dead time of the receiver 21. No alarm is triggered.

Schattet dagegen ein Eindringling einen Teil des emittierten Strahlenbündels ab, so erfolgt eine Reflexion, und die reflektierten Strahlen erreichen den Empfänger 21 in dem Zeitpunkt, in welchem das Tor geöffnet ist (vgl. die Teile 17 und 27 der Diagrammlinie 7 und die Pulsgruppen 19 und 39 der Impulslinie 9).On the other hand, if an intruder shadows part of the emitted beam a reflection occurs and the reflected rays reach the receiver 21 at the time the gate is open (see parts 17 and 27 of Diagram line 7 and the pulse groups 19 and 39 of the pulse line 9).

Das gleiche gilt für die vom Sender 12 ausgehenden und vom Störkörper reflektierten Strahlen in bezug auf ihre Aufnahme durch den Empfänger 22 (Impulslinie 10 und Diagrammlinie 8).The same applies to those emanating from the transmitter 12 and from the disruptive body reflected rays in relation to their reception by the receiver 22 (pulse line 10 and diagram line 8).

Hierdurch wird der Alarm ausgelöst und gleichzeitig über eine Laufzeitmessung zwischen dem ausgesandten und dem reflektierten Signal die Entfernung des Störkorpers vom Sender bestimmt.This triggers the alarm and, at the same time, a runtime measurement between the transmitted and the reflected signal is the distance of the interfering body determined by the broadcaster.

Durch die doppelte Entfernungsmessung ist die Position des Eindringlings im Überwachungsbereich eindeutig festgelegt.The double distance measurement is the position of the intruder clearly defined in the monitoring area.

Um eine Störung des Systems auszuschließen, ist die Impulsfolge der ausgesandten Laserimpulse kodiert.In order to rule out a disturbance of the system, the pulse train is the emitted laser pulses encoded.

Die Anzahl der Impulse pro Sekunde wird so gewahlt, daß der gesamte Geschwindigkeitsbereich, in dem der Eindringling sich bewegt (z.B. zwischen 0,1 m pro Sekunde und 10 m pro Bekunde) erfaßt wird. Die Zeitspanne zwischen den einzelnen Laserimpulsen ist groß, dadurch wird die Entfernungsmessung eindeutig.The number of pulses per second is chosen so that the entire Speed range in which the intruder moves (e.g. between 0.1 m per second and 10 m per announcement). The length of time between each Laser pulses are large, this makes the distance measurement clear.

Um eine ausreichende Wöhe und Breite des zu überwachenden Korridors zu erzielen, können auf beiden Seiten mehrere Sende- llnd Empfangssysteme übereinander angeordnet werden.To have a sufficient height and width of the corridor to be monitored To achieve this, several transmitting and receiving systems can be stacked on both sides to be ordered.

Dabei wird durch eine parallele Ansteuerung der Sendedioden gewährleistet, daß die Sendeimpulse von Jeder Spalte gleichzeitig ausgesandt werden und somit eine Entfernungsmessung über eine einzige Auswerteelektronik möglich ist. Dabei kann zur Eindeutigkeit der Entfernungsbestimmung nach Aussendung einer kodierten Impulsfolge eine größere Sende-Totzeit eingelegt werden. Da die beiden Bendesysteme I und II in intermittierender Folge arbeiten, wird während dieser Totzeit des Sendesystems 1 von dem Sendesystem II eine kodierte Signale folge ausgesandt, die durch das Empfangssystem I empfangen wird, wenn die Ubertragungsstrecke nicht oder nur teilweise unterbrochen ist. Dieses Signal dient als Prüfsignal für den Sender II und den Empfänger 1. Umgekehrt wird ein vomt.Sen der I ausgesandtes Signal vom Empfänger II verarbeitet, wodurch das System Sender I - Empfänger II geprüft wird.A parallel control of the transmitter diodes ensures that that the transmission pulses from each column are sent out at the same time and thus one Distance measurement via a single evaluation electronics is possible. Here can for the unambiguous determination of the distance after the transmission of a coded pulse sequence a longer transmission dead time can be inserted. Since the two bending systems I and II work in intermittent sequence during this dead time of the transmission system 1 from the transmitting system II a coded signals sequence sent out by the receiving system I is received when the transmission link is not or only partially interrupted is. This signal serves as a test signal for the transmitter II and the receiver 1. Vice versa a vomt.Sen I sent signal is processed by the receiver II, whereby the system sender I - receiver II is checked.

Da das System kein Allwetter-System ist, treten in der Praxis Fälle auf, wo die optische Sichtweite für die Betriebswellenlänge so gering ist (starker Nebel, Rauch etc.), daß ein einwandfreies Arbeiten des Systems nicht mehr gewährleistet ist. Diese schlechten Sichtverhältnisse erfordern eine besonders aufmerksame Uberwachung des Geländes durch das Wachpersonal.Since the system is not an all-weather system, there are cases in practice where the optical range of vision for the operating wavelength is so small (stronger Fog, smoke, etc.) that the correct functioning of the system is no longer guaranteed is. These poor visibility conditions require particularly careful monitoring of the premises by the security personnel.

Claims

Patntansp-chg

1. Monitoring system for a longer area strip, marked by the combination of a light barrier with an optical rangefinder.

2. Monitoring system according to claim 1, characterized in that the light barrier and the range finder have a common transmitter and that a laser is used as the transmitter.

3. Monitoring system according to Claims 1 and 2, characterized in that that at the ends of the 8-line to be monitored at least one transmitter (11, 12) and a receiver (21, 22) are arranged, in the function as a light barrier Transmitter I (11) with receiver II (22) or transmitter II (12) with receiver I (21) in the function as a range finder transmitter 1 (11) with receiver t (21) and transmitter II (12) cooperate with recipient II (22.

4. Vberwachungsanlage according to claims 1 to 3 characterized by a clock (3) which switches on the transmitters (11 and 12) intermittently.

5. Whether awakening system according to claims 1 to 4, characterized in that that two multiplexers (13, 23) are also connected to the clock (3), which Each one receiving device (21 or 22) - are assigned and the clock in the Be controlled in a way that when the transmitter I (11) is switched on, the receiver I (21) to distance measurement and the receiver II (22) to light barrier when switching on of the transmitter II (12) the receiver II (22) for distance measurement and the receiver I (21) switch to light barrier.

6. A method for operating a monitoring system according to the claims 1 to 5, characterized in that all signals are fed to an evaluation logic (4) and depending on the result of the evaluation as an alarm signal (35), as a position signal (36) for the control of the GV system or as a disturbance signal (37) to the control center will.

7. The method according to claim 6, characterized in that the two Transmitter send out different pulse trains and the separation in the receiver through Decoding takes place.

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