DE3821692A1

DE3821692A1 - Method for monitoring an essentially closed room

Info

Publication number: DE3821692A1
Application number: DE19883821692
Authority: DE
Inventors: Hans Kolb
Original assignee: Megamos F & G Sicherheit
Current assignee: Megamos F & G Sicherheit
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-04

Abstract

The method is used to monitor whether people are entering a room or whether objects have been inserted into it. For this purpose, a transmitter forms a microwave field in the room, at a frequency of 60 GHz or more. A receiver having an antenna which is not located directly in the radiation area receives the reflected radiation. The radiation reflected in the quiescent state is stored as a reference value or profile. If a person enters the room, this changes the reflected radiation. This is identified and an alarm is possibly triggered. Microwaves at a frequency of 60 GHz or more do not pass through glass or glass-like materials. In contrast to the prior art, reflections from outside the room to be monitored are thus avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines im wesentlichen geschlossenen Raumes zum Feststellen des Eindrin gens von Personen oder Gegenständen mit einem Sender für Mi krowellen-Strahlung, mit einem nicht im direkten Strahlungsbe reich liegenden Empfänger zur Aufnahme von von Personen oder Gegenständen reflektierter Strahlung und mit einer an den Sen der und Empfänger angeschlossenen Auswerteeinrichtung zum Ver gleich der abgestrahlten und der empfangenen Strahlung und Auslösen eines Alarmes, wenn der sich bei dem Vergleich erge bende Betrag von einem Bezugswert abweicht.The invention relates to a method for monitoring a essential closed space to determine the indentation gens of people or objects with a transmitter for Mi krowellen radiation, with a not in the direct radiation area richly lying receiver for receiving people or Objects of reflected radiation and with one at the sen the evaluation device connected to the receiver for ver equal to the radiated and received radiation and Triggering an alarm if it results from the comparison amount differs from a reference value.

Ein solches Verfahren ist bekannt. Im Stand der Technik ver wendet man hierzu Sender geringer Leistung. Die Frequenz die ser Sender geht bis in den Mikrowellenbereich. Eine Frequenz von etwa 10 GHz wird jedoch nicht überschritten. In dem zu überwachenden Raum baut der Sender ein Mikrowellenfeld auf. Diese Wellen werden von den Raumwänden und von im Raum befind lichen Gegenständen reflektiert. Diese reflektierte Strahlung wird von einer nicht im direkten Strahlungsbereich liegenden Antenne eines Empfängers aufgefangen. Im Ruhezustand wird die an der Empfängerantenne auftretende Energie der reflektierten Strahlung über einer vorgegebenen Zeitspanne gemittelt und als Bezugswert für den Ruhezustand abgespeichert. In der folgenden Beschreibung ist dabei unter Bezugswert ein Wert zu verstehen, der sich sowohl auf eine sehr kleine Zeitspanne als auch auf eine Aufeinanderfolge von solch kleinen Zeitspannen bezieht. Wenn sich nun Personen in dem Raum bewegen oder in diesen ein treten oder wenn Gegenstände in den Raum hineingeführt werden, ändern sich sowohl die Stärke als auch der Verlauf der reflek tierten Strahlung. Die reflektierte Strahlung weicht von dem abgespeicherten Bezugswert ab. Sofern die Abweichungen be stimmten, sich aus der Größe und der Form des Raumes ergeben den Kriterien entsprechen, wird ein Alarm ausgelöst.Such a method is known. In the prior art ver use low power transmitters. The frequency the This transmitter goes into the microwave range. A frequency of around 10 GHz, however, is not exceeded. In the too monitoring area, the transmitter builds up a microwave field. These waves are from the room walls and from in the room objects reflected. This reflected radiation is from one that is not in the direct radiation range Antenna of a receiver caught. In the idle state energy of the reflected at the receiver antenna Radiation averaged over a given period of time and as Reference value for the idle state saved. In the following Description is to be understood here under reference value a value which affects both a very small amount of time as well relates a succession of such small periods of time. Now when people move in or enter the room kick or when objects are brought into the room, both the strength and the course of the reflec change radiation. The reflected radiation deviates from that stored reference value. If the deviations be agreed, result from the size and shape of the room an alarm is triggered according to the criteria.

Ein schwerwiegender Nachteil dieses Verfahrens liegt beim Stand der Technik darin, daß die im Frequenzbereich von etwa 10 GHz liegenden Mikrowellen bestimmte Teile der Raumbegren zung, insbesondere Fensterscheiben, ohne merkliche Abschwä chung durchdringen. Damit treten sie auch in das den überwach ten Raum umgebende Gebiet ein. Von dort befindlichen Personen und Gegenständen werden sie reflektiert. Über die Fenster scheiben gelangen sie wieder zur Antenne des Empfängers. Bei der Bildung des Bezugswertes im Ruhezustand hat dies keine nachteiligen Folgen. Im Betriebszustand täuscht jedoch eine Strahlung, die von einer sich außerhalb des überwachten Raumes bewegenden Person oder von einem dort beweglichen Gegenstand reflektiert wird, eine sich im überwachten Raum bewegende Per son oder einen dort bewegten Gegenstand vor. Eine Überwa chungseinrichtung, die für Fehlalarme anfällig ist, ist jedoch unbrauchbar.A serious disadvantage of this method lies with State of the art in that in the frequency range of about 10 GHz microwaves lie certain parts of the room tongue, especially window panes, without noticeable weakening penetration. With this you also enter the surveillance area surrounding the room. From there people and objects are reflected. Over the windows slices they get back to the antenna of the receiver. At the formation of the reference value in the idle state has none adverse consequences. In the operating state, however, one is deceptive Radiation emitted from outside the monitored room moving person or from a moving object is reflected, a person moving in the monitored room son or an object moved there. An overview device that is prone to false alarms, however unusable.

Hiervon ausgehend stellt sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß Fehlalarme der genannten Art vollständig aus geschaltet oder mindestens bis auf ein ertragbares Maß herab gesetzt werden. Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung nach der Erfin dung in überraschend einfacher Weise dadurch, daß die Strah lung mit einer Frequenz von 60 GHz oder mehr erfolgt. Untersu chungen haben gezeigt, daß Glas oder glasähnliche Werkstoffe Wellen dieser Frequenzen wesentlich stärker als Wellen mit ei ner Frequenz im Bereich von 10 GHz schwächen. Das heißt, daß die von Personen oder Gegenständen außerhalb des überwachten Raumes reflektierten Wellen beim zweimaligen Durchtritt durch die Raumbegrenzung so stark geschwächt werden, daß sie die Stärke der innerhalb des Raumes reflektierten Strahlung nicht mehr oder nur in einem vernachlässigbar kleinen Umfang beein flussen. Fehlalarme der vorstehend genannten Art werden des halb mit Sicherheit ausgeschlossen. Das erfindungsgemäße Prin zip der Verwendung von Mikrowellen mit einer Frequenz von 60 GHz oder mehr und die Auswertung der reflektierten Strah lung lassen sich auf verschiedene Arten in die Praxis umset zen.Proceeding from this, the present invention arises the task of a method of the type mentioned above train that false alarms of the type mentioned completely switched or at least down to an acceptable level be set. The solution to this problem arises with a method of the aforementioned type according to the Erfin dung in a surprisingly simple manner in that the beam at a frequency of 60 GHz or more. Exam have shown that glass or glass-like materials Waves of these frequencies are much stronger than waves with egg weaken a frequency in the range of 10 GHz. It means that those of persons or objects outside the monitored Reflected waves when passing through twice the space limits are weakened so much that they Strength of the radiation reflected within the room is not more or only to a negligible extent rivers. False alarms of the type mentioned above are the half certainly excluded. The Prin zip the use of microwaves with a frequency of 60 GHz or more and the evaluation of the reflected beam can be put into practice in different ways Zen.

In einer ersten Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß die Auswerteeinrichtung die Frequenz der reflektierten Strah lung ermittelt, mit der der abgestrahlten vergleicht und ein Alarm dann ausgelöst wird, wenn die Differenz der beiden Fre quenzen einen Mindestwert übersteigt. Diese Ausführungsform beruht auf dem Dopplereffekt. Ein sich gegenüber dem Sender bewegender Körper reflektiert die Strahlung so, daß sie am Empfänger mit einer von der Sendefrequenz abweichenden Frequenz auftrifft. Sobald die Frequenz einen Mindestwert übersteigt, wird der Alarm ausgelöst.In a first embodiment, the invention provides that the evaluation device the frequency of the reflected beam determined, compared with that of the emitted and a Alarm is triggered when the difference between the two Fre sequences exceed a minimum value. This embodiment is based on the Doppler effect. One towards the transmitter moving body reflects the radiation so that it on Receiver with a different frequency Frequency hits. Once the frequency has a minimum value the alarm is triggered.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die reflektierte Strahlung aufgenommen, in Digitalwerte umgewan delt und nach Abklingen von Einschaltvorgängen während einer vorgegebenen Zeitspanne als Bezugswert abgespeichert. Die re flektierte Strahlung wird anschließend ebenfalls in Digital werte umgewandelt und mit dem Bezugswert verglichen. Ein Alarm wird ausgelöst, sofern die sich ergebende Differenz um mehr als einen Mindestwert vom Bezugswert abweicht. Bei dieser Be triebsart gibt der Sender die Strahlung vorzugsweise impuls förmig ab. Bei dieser Ausführungsform wird die Stärke der re flektierten Strahlung am Empfänger gemessen. Diese Ausfüh rungsform beruht damit auf der Messung der Feldintensität. Eingangs wurde ausgeführt, daß unter einem Bezugswert auch eine Aufeinanderfolge von Bezugswerten verstanden werden kann. Diese Folge von Bezugswerten könnte man beispielsweise als Re ferenzspektrum oder als Ruheprofil bezeichnen. In der Praxis ergibt sich dies daraus, daß ein Raum Körper mit verschiedenen Abständen zum Sender und Empfänger enthält. Dadurch ergeben sich verschiedene Laufzeiten für die reflektierte Strahlung. In a further embodiment according to the invention, the reflected radiation recorded, converted into digital values delt and after switch-on processes have subsided during a predetermined period of time saved as a reference value. The right reflected radiation is then also digital values converted and compared with the reference value. An alarm is triggered if the resulting difference is more deviates from the reference value as a minimum value. With this loading mode of operation, the transmitter preferably emits the radiation shaped from. In this embodiment, the strength of the right reflected radiation measured at the receiver. This execution form is based on the measurement of the field intensity. At the beginning it was stated that below a reference value too a succession of reference values can be understood. This sequence of reference values could be used, for example, as Re or the rest spectrum. In practice this results from the fact that a space body with different Distances to sender and receiver contains. Surrender different runtimes for the reflected radiation.

Mit einem einzigen Bezugswert könnte das Ruheprofil des zu überwachenden Raumes daher nicht exakt aufgezeichnet werden. Die Anzahl der für ein solches Ruheprofil abzuspeichernden Be zugswerte hängt daher von der Größe und Form des Raumes und der Zahl, Größe und Lage der in diesem befindlichen Körper ab.With a single reference value, the resting profile of the monitoring room can therefore not be recorded exactly. The number of Be to be saved for such a rest profile draft values therefore depends on the size and shape of the room and the number, size and location of the body in it.

Wie erwähnt, weist jeder Raum ein bestimmtes Ruheprofil auf. Zusätzlich weisen manche Räume auch ein bestimmtes Störprofil auf. So kann man bei einem Raum mit festen Wänden und einem Fenster davon ausgehen , daß ein Einbruch nur durch das Fenster erfolgt. Dies bedeutet, daß die reflektierte Strahlung bei einem Einbruch nur im Bereich des Fensters vom Ruhewert abweicht. Mit simulierten Einbrüchen lassen sich Kriterien ermitteln, denen die reflektierte Strahlung bei einem Einbruch entspricht. Hieraus ergibt sich eine weitere zweckmäßige Aus gestaltung, bei der ein Alarm dann ausgelöst wird, wenn sich die aus der reflektierten Strahlung ergebenden Digitalwerte innerhalb einer vorgegebenen Zeit im Vergleich zum Bezugswert in einer vorgegebenen Weise entwickeln.As mentioned, each room has a certain rest profile. In addition, some rooms also have a certain interference profile on. So you can in a room with solid walls and one Windows assume that a burglary only through the Window is done. This means that the reflected radiation in the event of a break-in only in the area of the window from the idle value deviates. Criteria can be set with simulated break-ins determine who the reflected radiation at a break-in corresponds. This results in another expedient design in which an alarm is triggered when there is the digital values resulting from the reflected radiation within a given time compared to the reference value develop in a predetermined way.

Im vorstehenden wurden auf dem Dopplereffekt und auf der Mes sung der Feldintensität beruhende Ausführungsformen beschrie ben. Die Erfindung läßt zu, daß beide Ausführungsformen auch gemeinsam angewendet werden. Hierzu ist vorgesehen, daß sowohl ein Bezugswert gebildet und abgespeichert und die reflektierte Strahlung mit diesem verglichen wird als auch die Frequenz der reflektierten Strahlung ermittelt wird und ein Alarm dann ausgelöst wird, wenn sowohl beim Vergleich der reflektierten Strahlung mit dem Bezugswert als auch bei einem Vergleich der Frequenz der reflektierten Strahlung mit der der abgestrahlten Strahlung Mindestwerte überschritten werden.In the foregoing, the Doppler effect and the Mes Solution based embodiments described field intensity ben. The invention allows both embodiments as well be applied together. It is envisaged that both a reference value is formed and stored and the reflected Radiation is compared with this as well as the frequency the reflected radiation is determined and then an alarm is triggered when both when comparing the reflected Radiation with the reference value as well as when comparing the Frequency of the reflected radiation with that of the emitted Radiation minimum values are exceeded.

Bei sämtlichen vorstehenden Ausführungsformen wird die Strah lung mit konstanter Frequenz abgestrahlt. Die Erfindung sieht jedoch auch die Möglichkeit einer Frequenzmodulation der Strahlung vor. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die von dem Sender abgestrahlte Strahlung in ihrer Frequenz moduliert, die Amplitude der reflektierten Strahlung aufgenommen, in Digitalwerte umgewandelt und nach Abklingen von Einschaltvorgängen während einer vorgegebenen Zeitspanne als Bezugswert oder besser Bezugsverlauf abgespeichert wird, die Amplitude der reflektierten Strahlung anschließend eben falls in Digitalwerte umgewandelt und ein Signal dann ausge löst wird, wenn die Differenz um mehr als einen Mindestwert vom Bezugswert oder Bezugsverlauf abweicht. Bei Frequenzmodu lation der Strahlung ergeben sich verschiedene Laufzeiten der an verschiedenen Punkten im überwachten Raum reflektierten Wellenzüge. Die am Empfänger auftretenden Wellenzüge enthalten damit unterschiedliche Frequenzen und sind in der Phase gegen einander verschoben. Bei Vergleich oder Überlagerung dieser Wellenzüge mit der vom Sender abgegebenen Strahlung ergibt sich im Ruhezustand ein charakteristischer Verlauf. Dieser wird während einer vorgegebenen Zeitspanne zu vorgegebenen Zeitpunkten ermittelt, in Digitalwerte umgewandelt, und diese werden abgespeichert. Im Betriebszustand ändern sich im Raum bewegende Personen oder Gegenstände dessen Reflexionseigen schaften. Die zum Sender reflektierte Strahlung ändert sich. Der Alarm wird ausgelöst, sofern die im Betriebszustand re flektierte Strahlung um mehr als einen Mindestbetrag vom abge speicherten Bezugsverlauf abweicht.In all of the above embodiments, the beam radiated with constant frequency. The invention sees however, the possibility of frequency modulation of the Radiation before. This embodiment is characterized by this from that the radiation emitted by the transmitter in their Frequency modulates the amplitude of the reflected radiation recorded, converted into digital values and after decay of switch-on processes during a predetermined period of time is saved as a reference value or better reference course, then the amplitude of the reflected radiation if converted to digital values and a signal is then output is resolved if the difference is more than a minimum value deviates from the reference value or course of the reference. With frequency mod lation of radiation there are different terms of the reflected at various points in the monitored room Wave trains. Contain the wave trains occurring at the receiver thus different frequencies and are in phase against shifted each other. When comparing or overlaying them Wave trains with the radiation emitted by the transmitter results a characteristic course in the idle state. This becomes predetermined during a predetermined period of time Determined times, converted into digital values, and these are saved. In the operating state change in the room moving people or objects of their own reflection create. The radiation reflected to the transmitter changes. The alarm is triggered if the right in the operating state reflected radiation by more than a minimum amount from the stored reference course differs.

Es wurde ausgeführt, daß manche Räume auch ein bestimmtes Störprofil aufweisen. Für die auf einer Frequenzmodulation be ruhende Ausführungsform bedeutet dies, daß ein Alarm dann aus gelöst wird, wenn sich die aus der reflektierten Strahlung er gebenden Digitalwerte innerhalb einer vorgegebenen Zeit im Vergleich zum Bezugswert in einer vorgegebenen Weise entwik keln.It was stated that some rooms also have a specific one Have interference profile. For be on a frequency modulation quiescent embodiment, this means that an alarm will then go off is resolved when it comes from the reflected radiation digital values within a specified time in Development in comparison with the reference value in a predetermined manner keln.

Bei Betrieb mit Frequenzmodulation ändert sich sowohl die Fre quenz der abgestrahlten als auch der reflektierten Strahlung kontinuierlich. Dadurch ergeben sich sowohl im Ruhe- als auch im Betriebszustand bestimmte Beziehungen zwischen der Fre quenzverteilung der vom Sender abgegebenen als auch der re flektierten Strahlung. Hierauf beruht eine weitere Ausfüh rungsform, die sich dadurch auszeichnet, daß die von dem Sen der abgestrahlte Strahlung in ihrer Frequenz moduliert, die reflektierte Strahlung nach Abklingen von Einschaltvorgängen während einer vorgegebenen Zeitspanne und innerhalb eines vor gegebenen Frequenzbereiches analysiert und die Amplituden bei verschiedenen Frequenzen ermittelt und als Bezugswerte abge speichert werden, die reflektierte Strahlung anschließend ebenfalls innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne, innerhalb des vorgegebenen Frequenzbereiches und in Zeitabständen analy siert, die Amplituden bei verschiedenen Frequenzen ermittelt und mit den Bezugswerten verglichen werden und ein Alarm dann ausgelost wird, wenn die Differenzen vorgegebenen Kriterien entsprechen. Bei dieser Ausführungsform wird eine Fourier-Ana lyse angewandt. Die vorgegebenen Kriterien, bei denen der Alarm ausgelöst wird, ergeben sich wieder aus dem für den überwachten Raum typischen Störprofil.When operating with frequency modulation, both the Fre frequency of the emitted as well as the reflected radiation continuously. This results in both resting and certain relationships between the Fre frequency distribution of both the sender and the re reflected radiation. Another explanation is based on this form, which is characterized by the fact that the Sen the frequency of the emitted radiation is modulated reflected radiation after decay of switch-on processes during a given period of time and within a pre given frequency range and the amplitudes at different frequencies determined and given as reference values are saved, the reflected radiation subsequently also within the specified period, within the predetermined frequency range and at intervals siert, the amplitudes at different frequencies determined and compared with the reference values and then an alarm is drawn if the differences predetermined criteria correspond. In this embodiment, a Fourier ana lysis applied. The specified criteria, in which the Alarm is triggered, again result from that for the monitored room typical interference profile.

Bei verschiedenen der vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde angegeben, daß ein Alarm dann ausgelöst wird, wenn die reflektierte Strahlung um mehr als einen Mindestwert vom Be zugswert abweicht. Dieser Mindestwert ist als eine Toleranz zu verstehen. Nur bei Abweichungen außerhalb dieser Toleranz wird der Alarm ausgelöst. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Ver fahrens abgesenkt. Die Zahl der Fehlalarme wird jedoch be trächtlich vermindert. Im Stand der Technik spricht man hier bei von einem Toleranzfenster, das um den Bezugswert herumge legt wird (DE-PS 33 18 275). Der Alarm wird nur dann ausge löst, wenn die Stärke oder Frequenz der reflektierten Strah lung außerhalb dieses Toleranzfensters liegt. Wie beim Stand der Technik kann der Bezugswert auch bei der Erfindung als Mittelwert aus verschiedenen Messungen gebildet werden. Ebenso kann der Bezugswert nach bestimmten Zeitabständen oder nach Auslösen eines Alarms neu gebildet werden.In various of the embodiments explained above it was specified that an alarm is triggered when the reflected radiation by more than a minimum value from the Be pull value deviates. This minimum value is considered a tolerance too understand. Only if there are deviations outside this tolerance the alarm triggered. This will increase the sensitivity of the ver driving lowered. However, the number of false alarms is reduced reduced dramatically. One speaks here in the state of the art at from a tolerance window around the reference value is laid (DE-PS 33 18 275). The alarm will only go off triggers when the strength or frequency of the reflected beam tion lies outside this tolerance window. As with the booth In technology, the reference value can also be used in the invention as Average of different measurements can be formed. As well can the reference value after certain time intervals or after Trigger an alarm.

Claims

1. A method for monitoring a substantially closed space for determining the penetration of persons or objects with a transmitter for microwave radiation, with a receiver not located in the direct radiation range for receiving persons or objects reflected radiation and with a to the transmitter and receiver ger connected evaluation device for comparing the emitted radiation and the received radiation and triggering an alarm if the resulting amount in the comparison deviates from a reference value, characterized in that the radiation takes place at a frequency of 60 GHz or more .

2. The method according to claim 1, characterized in that that the evaluation device the frequency of the reflected Radiation determined, compared with that emitted and an alarm is triggered when the difference between the two Frequencies deviate from a minimum value.

3. The method according to claim 1, characterized in that the reflected radiation is recorded in digital values converted and after decay of switch-on operations during a predetermined period of time is stored as a reference value is, the reflected radiation then also in Di capital values converted and compared with the reference value and an alarm is triggered when the difference deviates from the reference value by more than a minimum value.

4. The method according to claim 3, characterized in that the radiation is pulsed.

5. The method according to claim 3 or claim 4, characterized characterized in that an alarm is triggered when the digital values resulting from the reflected radiation within a given time compared to the reference value develop in a predetermined way.

6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized characterized in that both a reference value is formed and abge stores and the reflected radiation compared with this is determined as well as the frequency of the reflected radiation and an alarm is triggered when both the Comparison of the reflected radiation with the reference value as even when comparing the frequency of the reflected beam with the radiated radiation minimum values above be paced.

7. The method according to claim 1, characterized in that the radiation emitted by the transmitter in its Fre frequency modulates the amplitude of the reflected radiation recorded, converted into digital values and after decay of switch-on processes during a predetermined period of time the amplitude is stored as a reference value or curve the reflected radiation is then also digital values are converted and a signal is triggered when the Difference by more than a minimum amount from the reference value or - course deviates.

8. The method according to claim 7, characterized in that that an alarm is triggered when the right reflected digital values within a predetermined time compared to the reference value in a pre develop given way.

9. The method according to claim 1, characterized in that the radiation emitted by the transmitter in its Fre frequency modulates the reflected radiation after the decay of Switching on during a predetermined period of time and analyzed within a predetermined frequency range and the amplitudes at different frequencies determined and as Reference values are stored, the reflected radiation then also within the specified period of time, within the specified frequency range and in time intervals were analyzed, the amplitudes at different frequencies zen determined and compared with the reference values and an alarm is triggered when the differences are given meet criteria.