TWI656513B - 多向多距離閘微波入侵偵測裝置及方法 - Google Patents

多向多距離閘微波入侵偵測裝置及方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種多向多距離閘微波入侵偵測裝置，係利用發射微波訊號、接收回跡訊號及訊號處理，用以檢測人或車輛侵入警戒範圍，其包含：兩組偵測單元、一訊號單元、一處理單元、一操控界面、一警示單元、一儲存單元、一通訊單元及一電源單元；兩組偵測單元以背對背的實體結構組成，可形成長距離的電子圍籬；或可將第二偵測單元與主體分離，調整天線涵蓋角度，以因應地形變化或障礙物；訊號單元，產生調頻連續波訊號分別提供兩組偵測單元；處理單元可設定複數個距離區段的門檻值，在微波入侵偵測裝置形成自由出入的閘門，並控制該警示單元產生警示訊息。

Description

多向多距離閘微波入侵偵測裝置及方法
本發明揭露一種微波入侵偵測裝置及方法，尤指一種可以調整天線角度與分段調整門檻值的微波入侵偵測裝置及方法。
微波入侵偵測裝置又稱電子圍籬，用於偵測某一區域是否遭到物體侵入，其利用發射電磁波以及計算接收端所感測到的電磁波能量，來判斷是否有入侵事件發生。偵測方式大致分為兩種，一種是對射型電子圍籬，又稱雙站式(bistatic)電子圍籬，如第1圖所示，此類型的電子圍籬發射端102與接收端104分別是設置於不同地點的裝置，偵測範圍120即是發射裝置與接收裝置之間，當有物體入侵偵測範圍120時，接收端所偵測到來自發射端的訊號能量會下降，藉此判斷有物體入侵偵測範圍。另一種偵測方式為雷達型電子圍籬，及稱為單站式(monostatic)電子圍籬，如第2圖所示，此類型的電子圍籬發射端與接收端位於同一個裝置200，偵測範圍220即是取決於天線的角度與發射的電磁波能量強度，當有物體入侵偵測範圍220時，電磁波會被反射回偵測裝置，如此一來接收端所偵測到的電磁波能量便會上升，藉此判斷是否有物體入侵偵測範圍。
對射型電子圍籬需在兩個不同的地點設置發射裝置與接收裝置，其設置成本較高，維護較費工，偵測範圍也只侷限在發射裝置與接收裝置之間，同時發射裝置與接收裝置之間也需對準。雷達型電子圍籬雖只需架設一偵測裝置，然而雷達型電子圍籬的偵測距離較短，此兩種電子圍籬容易受到地形、環境的影響，或非預期的訊號反射而造成誤判。此外，在一些場合中，電子圍籬的特定區段時常有物體通過，如車道出入口或是人員通道，容易造成誤報。習知方式是利用射頻辨識的技術，讓進出的物體配備識別晶片，但如此一來需額外設置辨識裝置以及識別晶片，增加成本。
因此，需要一種發射端與接收端結合的偵測裝置，以此降低架設的成本，同時偵測裝置本身也要能克服環境的干擾，從而降低誤判發生的機率。
本發明包含一種多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其包含一第一偵測單元、一第二偵測單元以及一處理單元。該第一偵測單元用來偵測一第一區域並產生一第一偵測結果，該第一區域分成一第一區段以及一第二區段，其中該第一偵測單元包含一第一發射端以及一第一接收端，該第一發射端發射一第一電磁波，該第一接收端接收反射的該第一電磁波，其中該第一偵測單元根據所接收的第一電磁波計算該第一偵測結果，該第一偵測結果包含接收的第一電磁波的能量值及反射距離，該第二偵測單元用來偵測一第二區域並產生一第二偵測結果，該第二區域分成一第三區段以及一第四區段，其中該第二偵測單元包含一第二發射端以及一第二 接收端，該第二發射端發射一第二電磁波，該第二接收端接收反射的該第二電磁波，該第二偵測單元根據所接收的第二電磁波計算該第二偵測結果，該第二偵測結果包含接收的第二電磁波的能量值及反射距離。該處理單元接收該第一偵測結果以及該第二偵測結果，設置一第一門檻值、一第二門檻值、一第三門檻值以及一第四門檻值分別對應於該第一區段、該第二區段、該第三區段以及該第四區段。其中，當該第一偵測結果的反射距離屬於該第一區段，且該第一偵測結果的能量值大於該第一門檻值時，控制一警示單元產生一警示訊息；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第二區段，且該第一偵測結果的能量值大於該第二門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第三區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第三門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第四區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第四門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息，該訊息包含區段的位置。
本發明包含一種多向多距離閘微波入侵偵測方法，包含：通過一第一偵測單元發射一第一電磁波，並接收該第一電磁波的反射訊號；計算該第一電磁波反射的能量值以及反射距離，產生一第一區段以及一第二區段一的第一偵測結果；通過一第二偵測單元發射一第二電磁波，並接收該第二電磁波的反射訊號，計算該第二電磁波反射的能量值以及反射距離，產生包含一第三區段以及一第四區段的一第二偵測結果；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第一區段，且該第一偵測結果的能量值大於該第一門檻值時，通過一警示單元產生一警示訊息；當該第一偵測結果的 反射距離屬於該第二區段，且該第一偵測結果的能量值大於一第二門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第三區段，且該第二偵測結果的能量值大於一第三門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第四區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第四門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息，該訊息包含區段的位置。
本發明相較於習知技術，通過將兩組偵測單元整合在同一裝置上以節省硬體及架設成本，而整合在同一裝置上的兩組偵測單元，可以涵蓋更長的偵測距離，以及調整涵蓋的方向，同時通過調整偵測範圍中各區段的觸發門檻值，可設定自由進出的閘門，使本發明的多向多距離閘微波入侵偵測裝置可以適用於各種的偵測環境，也藉此降低發出誤報的機會，提高偵測的可靠度，而且警示訊息包含區段位置，因此可及時得知發出警報的位置，如此一來便可結合監視系統，讓監視器放大顯示發出警報的區域。或是當有況狀發生時，可迅速派員前往處理。
102‧‧‧發射端
104‧‧‧接收端
120‧‧‧偵測範圍
200‧‧‧裝置
220‧‧‧偵測範圍
300‧‧‧入侵偵測裝置
301‧‧‧裝置主體
310‧‧‧處理單元
320‧‧‧第一偵測單元
340‧‧‧第二偵測單元
350‧‧‧訊號單元
360‧‧‧警示單元
362‧‧‧儲存單元
364‧‧‧通訊單元
366‧‧‧電源單元
368‧‧‧操控界面
380‧‧‧終端
522‧‧‧射頻產生器
524‧‧‧類比數位轉換器
5401‧‧‧第一傳收單元
5402‧‧‧第二傳收單元
5421、5422‧‧‧升頻器
5441、5442‧‧‧功率放大器
5461、5462‧‧‧功率分配器
5601‧‧‧第一天線單元
5602‧‧‧第二天線單元
5621、5622‧‧‧發射天線
5641、5642‧‧‧接收天線
5821、5822‧‧‧低雜訊放大器
5841、5842‧‧‧混波器
5861、5862‧‧‧濾波器
620‧‧‧第一天線單元
622‧‧‧第一傳收單元
640‧‧‧第二天線單元
642‧‧‧第二傳收單元
644‧‧‧傳收單元
660‧‧‧數位訊號處理單元
662‧‧‧頻譜分析單元
664‧‧‧關聯單元
666‧‧‧區段處理單元
668‧‧‧決定單元
720‧‧‧架設桿
730‧‧‧射頻電纜線
1010‧‧‧觸發門檻值
1020‧‧‧數位訊號
1420‧‧‧通道口
1440‧‧‧通道口
1520‧‧‧閘門
1540‧‧‧閘門
1600‧‧‧障礙物
D1、D2‧‧‧偵測距離
1700‧‧‧架設點
1822、1824、1842、1844‧‧‧偵測場域
第1圖：先前技術對射型電子圍籬示意圖。
第2圖：先前技術雷達型電子圍籬示意圖。
第3圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置第一實施例的方塊圖。
第4圖：本發明所使用之調頻連續波示意圖。
第5圖：本發明訊號單元及偵測單元方塊圖。
第6圖：本發明第一實施例的詳細方塊圖。
第7圖：本發明第一實施例的外觀圖。
第8圖：本發明第一實施例天線輻射場型側視示意圖。
第9圖：本發明第一實施例的閘門示意圖。
第10圖：本發明第一實施例的偵測觸發門檻的示意圖。
第11圖：本發明第二實施例的方塊圖。
第12圖：本發明第二實施例的外觀圖。
第13圖：本發明第三實施例的方塊圖。
第14圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置的偵測環境示意圖。
第15圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置的閘門設置示意圖。
第16圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置的偵測距離示意圖。
第17圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置第四實施例的架設示意圖。
第18圖：本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置第四實施例的天線輻射場型側視示意圖。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。
請參照第3圖，所示為本發明多向多距離閘微波入侵偵測裝置的方塊圖，入侵偵測裝置300具有一處理單元310、一第一偵測單元320、一第二偵測單元340、一訊號單元350、一警示單元360、一儲存單元362、一通訊單元364、一電源單元366、一操控界面368以及一終端380。第一偵測單元320與第二偵測單元340係利用微波進行偵測，訊號單元350產生調頻連續波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)，提供第一偵測單元320與第二偵測單元340，第一偵測單元320與第二偵測單元340分別將調頻連續波放大後發射，同時接收回跡訊號，訊號單元350將第一偵測單元320與第二偵測單元340所偵測到的訊號轉換成偵測結果(差頻數據)，傳送到處理單元310，處理單元310根據所接收到的偵測結果以及預設門檻來判斷是否有物體入侵偵測範圍。若偵測到有物體入侵，則處理單元310可以通知警示單元360發出警示聲響、燈號等訊息，或是將判斷結果藉由通訊單元364傳送到終端380，藉此提醒相關人員已有物體入侵偵測範圍。儲存單元362可以儲存來自訊號單元350的偵測結果，也可以儲存傳送給警示單元360或通訊單元364的訊號，以供需要時可以檢視入侵偵測裝置300的工作紀錄。通訊單元364可以是利用有線通訊協定Ethernet，RS485，RS232，或是利用無線通訊協定WLAN、WiFi、藍芽等通訊協定提供通聯服務。電源單元366可以是任何直流電源，或是交流直流轉換器將市電轉換成直流電源，也可以是蓄電池式的儲能單元，用來提供入侵偵測裝置300所需要的電力。
請參考第4圖，第4圖為本發明所使用之調頻連續波示意圖，入侵偵測裝置300使用調頻連續波(FMCW)技術，藉此獲得侵入物體(人、車輛或動物等)的距離參數，入侵偵測裝置300藉由發射訊號的頻率(ft) 並接收由侵入物體所反射的回跡訊號的頻率(fr)，兩者經混波處理後得到差頻(f b )，以估計目標物的距離R，算式如方程式(1)與方程式(2)。
其中，f b 為回跡訊號與發射訊號的差頻，R為入侵物與雷達的距離，B是調頻連續波發射訊號的掃描頻寬，T是調頻連續波發射訊號的掃描週期，c為光的速度。
第5圖所示為本發明第一偵測單元320、第二偵測單元340以及訊號單元350的詳細方塊圖。第一偵測單元320包含一第一傳收單元5401以及第一天線單元5601，第二偵測單元包含一第二傳收單元5402以及一第二天線單元5602。第一傳收單元5401包含一升頻器5421、一功率放大器5441、一功率分配器5461、一低雜訊放大器5821、一混波器5841以及一濾波器5861。第二傳收單元5402包含一升頻器5422、一功率放大器5442、一功率分配器5462、一低雜訊放大器5822、一混波器5842以及一濾波器5862。訊號單元350的射頻產生器522產生調頻連續波，提供第一偵測單元320與第二偵測單元340，訊號單元350再接收來自第一偵測單元320與第二偵測單元340的回跡訊號。因偵測單元320與偵測單元340兩者構造與功能相同，以下說明將以第一偵測單元320為例，第二偵測單元340的構造與功能請參考第一偵測單元320的說明，不再重複說明。訊號單元350的射頻產生器522產生一調頻連續波後，依序經由第一偵測單元320中第一傳收單元5401的升頻器5421、功率放大器5441以及功率分配器5461後傳送到第一天線單元5601的發射天線5621，第一天線單元5601的接收天線5641則將接收到的訊號依序 經由第一傳收單元5401的低雜訊放大器5821、混波器5841以及濾波器5861後傳送到訊號單元350的類比數位轉換器524。其中混波器5841將回跡訊號與發射訊號進行混波，經由濾波器5861濾除諧波後得到一差頻訊號(fb)，再將將差頻訊號(fb)傳送至訊號單元350的類比數位轉換器524。本發明的線性調頻連續波係可以是三角波或是鋸齒波，所接收的回跡訊號經混波器5841產生差頻訊號(fb)，其中，頻率變化與距離成正比，差頻訊號經類比數位轉換成數據之後，處理單元310再利用快速傅利葉轉換將數位化的差頻訊號(fb)轉換成頻譜，再利用前述的方程式(2)得到入侵物體與入侵偵測裝置之間的距離R。
本發明第一實施例，其工作頻率是24GHz，發射功率是17dBm，然而這僅是一範例，非用以限定本發明，依據環境、需求及設備功率的不同，工作頻率及發射功率可以依據不同的環境、需求及設備功率來調整，舉凡可以達到偵測功能的工作頻率及發射功率，皆是本發明的範疇。
本發明第一實施例中，入侵偵測裝置300具有第一偵測單元320及第二偵測單元340(如第3圖所示)，請一併參考第6圖，其中第一偵測單元320包含第一天線單元620以及第一傳收單元622，第二偵測單元340包含第二天線單元640以及第二傳收單元642。兩個偵測單元只需利用一個訊號單元350來處理偵測結果，本發明的入侵偵測裝置300可以整合成如第7圖所示的入侵偵測裝置300，架設桿720穿過入侵偵測裝置300上的凹槽以固定入侵偵測裝置300。第一天線單元620及第二天線單元640位於入侵偵測裝置300的兩側。
請參考第8圖，第8圖所示為第一實施例的天線輻射場型，第一實施例的第一天線單元620與第二天線單元640以背對背的結構組成，以雙收雙發的方式，形成長距離的電子圍籬。舉例來說，裝置的外形尺寸約213 x 253 x 124毫米(mm)，重量約2.5公斤，天線涵蓋角度水平5度，垂直10度，裝置架設高度約150公分，如此一來，以單側偵測距離150公尺為例，本發明入侵偵測裝置300的偵測範圍可達300公尺，同時兩個偵測單元整合成單一裝置，因此第一實施例同時具備精簡硬體以及簡化偵測結果資料傳輸的效益。
一般情形，電子圍籬啟動之後，人員或車輛將無法碰觸或跨越圍籬，人員或車輛若須穿越圍籬，則需繞道或關閉電子圍籬裝置，造成行動上的不方便。因此本發明還可以將檢測範圍細分為多個連續的區段(距離閘)，操控界面368可以將偵測範圍中的複數個區段(距離閘)設定為檢測失能，其效果等同設定可自由進出的「通行閘門」，而其餘的區段則為致能。啟動圍籬功能後，在設定為失能的距離閘的距離範圍內，人員或車輛可自由進出而不致於觸發侵入事件。
如第9圖所示，入侵偵測裝置300的偵測範圍可以分成數個區段，以四個區段A、B、C及D為例，區段B中因為架設環境的緣故，可能會經常有人員進出或有車在此經過，若如一般偵測裝置一有物體經過便發出警告，則會造成監看人員的困擾。因此本發明第一實施例，可以對不同的區域設定不同的門檻值來達到「閘門」的功效。請一併參考第10圖，所示為偵測觸發門檻的示意圖，橫軸為距離，縱軸為訊號強度，其中1010為觸發門檻值。舉例來說，第9圖中的B區段是人員進出的閘門口，其觸發的 門檻值便可以如第10圖對應的B區段所示，將其觸發值設得較其他區段高，或是設成幾乎不可能被觸發的值，因此就算第10圖中數位訊號1020的X點值高於Y點，但X點並不會觸發警報，相對的，Y點則會觸發警報，而讓處理單元310傳送警示訊息到警示單元360。此外，每一距離閘可分別設定獨立的觸發門檻值，亦即每區段可有不同的靈敏度，以因應不同區段的電磁環境(如雜訊、雜散波及干擾等)的衝擊。如第10圖所示，舉例來說，距離50公尺至59公尺為上述的B區段，設定為通行閘門，觸發門檻值為1，等效於使檢測功能失能，而區段D於130公尺至149公尺附近有較強背景反射，所以提高其觸發門檻值，使區段D的觸發門檻值高於區段A以及區段C。本實施例入侵偵測裝置300的偵測範圍分成四個區段A、B、C及D，然而這僅是一範例，非用以限定本發明，依據偵測環境的需求，可以調整區段的數量及長度，舉凡可以設定複數個不同的區段以及設定不同的門檻值來達到「閘門」的功效，皆是本發明的範疇。
運用上可以設定檢測的距離範圍是由一串相鄰的距離閘所構成，只有在必須檢測的距離閘的檢測功會將被致能(enabled)，其餘距離閘(即「閘門」)則會被失能(disabled)，如此一來，不論人員或物體如何經過「閘門」，入侵偵測裝置300都會視為沒有物體入侵，被失能的效果等同於設定可自由進出的「通行通道」，亦即於快速傅利葉轉換成頻譜之後，處理單元310可選擇地對距離區段各別進行致能與失能的處理。
此外，第一實施例中，由第3圖或第6圖中的操控界面368可設定各個區離區段的參數，包含設定掃描週期、通行閘門位置、通行閘門寬度、門檻值及決策條件選擇等參數，操控界面368也可以包含顯示器，以 顯示當前的設定或修改前後的數值，或是裝置的工作狀態，操控界面368修改的參數也經由處理單元310傳送至訊號單元350，產生對應的調頻連續波。
本發明的入侵偵測裝置啟動後，訊號單元350及處理單元310若檢測並確認人、車輛或物體侵入偵測範圍，則會傳送警示訊息至警示單元360或通訊單元364，警示單元360在收到警示指令後，會依據預先的設定產生警示音、警示字幕、警示震動及區段位置等提示訊息。處理單元310也可以將警示訊息經通訊單元364傳送至終端380，終端380可以是中控中心、巡查人員的手持裝置或影像監視器等任何以可接收訊息的裝置。如此一來，本發明的入侵偵測裝置300，可調整電子圍籬各個距離閘的參數值，也可以將入侵偵測裝置300所監控到的狀況通知相關單位或人員，更進一步地，偵測裝置還具有一儲存單元362，可以紀錄入侵偵測裝置300所傳送及接收的任何資訊，比如訊號單元350傳送給處理單元310的偵測結果，處理單元310傳送給警示單元360的警示訊息，操控界面368所修改的參數值，以及通訊單元364傳送給終端380的資訊等。
更進一步，處理單元310接收類比數位轉換器542輸出的數據後執行快速傅利葉轉換並換算成距離座標數據，再根據所設定的致能的距離閘，以判斷演算法則檢測是否有入侵的人或物。如第6圖所示，數位訊號處理單元660中的頻譜分析單元662將第一傳收單元622及第二傳收單元642的差頻訊號的數據，進行濾波等預處理後快速傅利葉轉換，並將其結果送交區段處理單元666與關聯單元664；距離閘處理單元依據操控界面單元設定的距離閘及個別偵測條件進行計算，偵測條件至少包含各距離閘的觸發門檻值，隨後將結果送交決定單元668；關聯單元664依據操控界面368設 定的歷史關聯條件進行關聯計算，關聯條件至少包含歷史數據的長度，並將結果送交決定單元668；決定單元668利用操控界面單元選定的決策條件，或是入侵偵測裝置300預設的決策條件，對來自區段處理單元666的數據及來自關聯單元664的數據，判斷該檢測的為真或假(Yes/No)，其結果送交處理單元310，處理單元310再根據此結果轉送警示訊息至警示單元360或通訊單元364；決策條件可以包含有為最大最大準則(即max-max最樂觀數值，選出最大獲利的方案)、最小最小準則(即min-min選出最小損失的方案)或是最小最大準則(min-max最悲觀數值，選出最大獲利的方案)。
第一實施例的偵測方法可簡要說明如下：通過一第一偵測單元偵測一第一區段以及一第二區段以產生一第一偵測結果，其包含：發射一第一電磁波，並接收該第一電磁波的反射訊號；計算該第一電磁波反射的能量值以及反射距離作為該第一偵測結果；通過一第二偵測單元偵測一第三區段以及一第四區段以產生一第二偵測結果，其包含：發射一第二電磁波，並接收該第二電磁波的反射訊號；計算該第二電磁波反射的能量值以及反射距離作為該第二偵測結果；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第一區段，且該第一偵測結果的能量值大於第一門檻值時，通過一警示單元產生一警示訊息；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第二區段，且該第一偵測結果的能量值大於一第二門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第三區段，且該第二偵測結果的能量值大於一第三門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第四區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第四門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息，該訊息包含區段位 置。
本發明第二實施例，如第11圖為第二實施例的方塊圖，入侵偵測裝置300包含同樣包含一處理單元310、一第一偵測單元320、一第二偵測單元340、一訊號單元350、一處理單元310、一警示單元360、一儲存單元362、一通訊單元364、一電源單元366、一操控界面368以及一終端380，第二實施例的細部構造相似於第一實例，第二實施例的特點在於實體結構上第二偵測單元340可以與裝置主體301分離，其連結與其他細部構造請參考第6圖所示的第一實施例的詳細方塊圖。
第12圖為第二實施例的外觀圖，包含入侵偵測裝置300、第二偵測單元340(由第二天線640與第二傳收單元642所組成)以及一架設桿720。第二偵測單元340可以是分離式的，第二偵測單元340中的第二傳收單元642通過射頻電纜線730，與裝置主體301連接，第二實施例的特點在於實體結構上第二偵測單元340可很容易與主體進行分離與結合，因此在彎道或有障礙物的場景，可將第二偵測單元340與裝置主體301分離，依據現場檢測的需求，調整第二偵測單元340的角度，第二偵測單元與主體安裝於共同的架設桿720。
第13圖為第三實施例的方塊圖，第三實施例適用於偵測距離較短的場景，如兩側各40公尺。如第三實施例所示，第三實施例中，入侵偵測裝置主體301包含一處理單元310、一第一天線單元620、一傳收單元644、一訊號單元350、一處理單元310、一警示單元360、一儲存單元362、一通訊單元364、一電源單元366、一操控界面368以及一終端380。第三實施例僅包含一個傳收單元644，訊號單元350所產生的訊號通過傳收單元644 傳送到第一天線單元620以及第二天線單元640，同時由傳收單元644接收來自第一天線單元620以及第二天線單元640的回跡訊號。第三實施例通過整合第一及第二實施例中的兩個傳收單元，以進一步精簡硬體。其特徵在於實體結構上第二天線單元640可以與主體301分離，第二天線單元640通過射頻電纜線730連結傳收單元644，其連結與其他細部構造請參考第6圖所示的第一實施例的詳細方塊圖。
第二實施例以及第三實施例的入侵偵測裝置300，同樣可以利用預設的參數，或通過操控界面368來設定或修改參數，使偵測範圍中各個區段具有不同的觸發門檻值，進而達到在電子圍籬上設置通行閘門的效果。如第14圖及第15圖所示，利用調整偵測單元的角度，兩組天線的偵測範圍大約有135度的夾角，因此單一個入侵偵測裝置300便可使用在兩面牆周圍的環境，並在兩面牆的外圍形成電子圍籬，而在牆上原有兩個通行口1420以及1440，人員進出時會觸發警報，因此，進一步如第15圖所示，在偵測範圍中設置閘門1520以及1540，使人員進出時，不致於觸發警報。
本發明的多向多距離閘入侵偵測裝置，除了可以調整天線的方向來涵蓋想要偵測的範圍，以及修改觸發門檻值來設置通行閘門外，尚可以修改偵測單元的可偵測距離，以適應不同的偵測環境。如第16圖所示，在第一以及第二實施例中，原本第一偵測單元320及第二偵測單元340的單邊偵測距離為150公尺，入侵偵測裝置300的總偵測範圍為300公尺。然而環境中出現了無法迴避的強反射障礙物1600，讓所需的偵測距離縮短為120公尺，障礙物的反射將使裝置的自動增益特性產生強烈變化，導致偵測單元功能下降或穩定度下降。因此本發明的多向多距離閘電子圍籬可藉由 更改軟體參數使兩端檢測距離D1及D2各為60公尺，讓入侵偵測裝置的總偵測距離變成120公尺，其中一種方法為改變調頻連續波的掃描週期(T)，基於前述的方程式(2)，在其他參數不變的條件下，降低掃描週期(T)將使檢測距離減小。此外，如果架設的位置受限制，架設位置無法選擇在120公尺之中點，則可選擇的架設點其前向檢測距離D1=40公尺，後向檢測距離D2為80公尺，也就是第一偵測單元320的偵測距離D1為40公尺，第二偵測單元340的偵測距離D2為80公尺，藉由更改軟體，使前後的偵測單元使用不同的掃描週期T1及T2，達成前向檢測距離40公尺，後向檢測距離80公尺，其中D1及D2的數值僅是一舉例而不限於40公尺。
本發明尚有一第四實施例，如第17圖所示。在第17圖中，利用架設在同一架設點1700的兩組入侵偵測裝置(即四組偵測單元)，可以使偵測範圍形成一圈。舉例來說，將兩具入侵偵測裝置300分別架設在相同位置的左右或上下位置，各裝置使用寬角度涵蓋的天線，例如水平90度、垂直9度，則兩具裝置的天線涵蓋約360度，其偵測場域圖如第18圖所示，其中偵測場域1822及1824為同一個入侵測測裝置所形成的偵測範圍，偵測場域1842及1844為另一個入侵測測裝置所形成的偵測範圍。第四實施例可架設於較高位置，對地面建立大角度涵蓋的電子圍籬，對於警戒特定區域具有相當好的效果。
此外，本發明的多向多距離閘入侵偵測裝置，尚可與影像裝置或監視器整合，詳細來說，本發明的多向多距離閘入侵偵測裝置使用微波訊號，相較於影像辨識而言，比較不容易受到天氣影響，也比較不受到小物體(如花草)的阻擋，同時微波也具有較遠的檢測距離，影像則有較好 的辨識能力。此外，本發明的入侵偵測裝置具有將檢測距離範圍區分為區段及各區段可設定不同觸發門檻值的功能，因此可以結合伸縮或可調焦距的攝影設備，在入侵偵測裝置計算出入侵物的距離後，處理單元310可以將距離訊息傳送給該攝影設置，使攝影設備可以對特定的區段進行調整焦距、監視及辨識，甚至也可以將辨識結果傳送回處理單元進行比對，以排除或加強警告。例如事先儲存允許通行人員或物體的影像，以排除不需警戒的人員或物體，降低誤報的機率，或是加強管理列管的人員或物體，藉此加強本發明的電子圍籬的警備效果。
雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

  1. 一種多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其包含：一第一偵測單元，用來偵測一第一區域並產生一第一偵測結果，該第一區域分成一第一區段以及一第二區段，其中該第一偵測單元包含：一第一發射端，發射一第一電磁波；以及一第一接收端，接收反射的該第一電磁波；該第一偵測單元根據所接收的第一電磁波計算該第一偵測結果，該第一偵測結果包含接收的第一電磁波的能量值及反射距離；一第二偵測單元，用來偵測一第二區域並產生一第二偵測結果，該第二區域分成一第三區段以及一第四區段，其中該第二偵測單元包含：一第二發射端，發射一第二電磁波；以及一第二接收端，接收反射的該第二電磁波；該第二偵測單元根據所接收的第二電磁波計算該第二偵測結果，該第二偵測結果包含接收的第二電磁波的能量值及反射距離；一處理單元，接收該第一偵測結果以及該第二偵測結果，設置一第一門檻值、一第二門檻值、一第三門檻值以及一第四門檻值分別對應於該第一區段、該第二區段、該第三區段以及該第四區段；其中，當該第一偵測結果的反射距離屬於該第一區段，且該第一偵測結果的能量值大於該第一門檻值時，控制一警示單元產生一警示訊息；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第二區段，且該第一偵測結果的能量值大於該第二門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第三區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第三門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第四區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第四門檻值時，控制該警示單元產生一警示訊息，該警示訊息包含區段位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其包含一操控界面，連接該處理單元，一使用者通過該操控界面修改該第一門檻值、該第二門檻值、該第三門檻值或該第四門檻值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其包含一通訊單元，連接該處理單元，用來將該第一偵測結果、該第二偵測結果或該警示訊息傳送至一終端設備。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其包含一電源單元，該電源單元為蓄電池或市電轉直流電源，提供該多向多距離閘微波入侵偵測裝置所需電力。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，該第二偵測單元可以在實體結構上與多向多距離閘微波入侵偵測裝置的主體分離，藉以調整改變該第二偵測單元的方向。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其中該第二偵測單元包含一天線單元，該天線單元可以在實體結構上與多向多距離閘微波入侵偵測裝置的主體分離，藉以調整改變該天線單元的方向。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的多向多距離閘微波入侵偵測裝置，其中該終端設備為一影像監視器。
  8. 一種多向多距離閘微波入侵偵測方法，其包含：通過一第一偵測單元偵測一第一區段以及一第二區段以產生一第一偵測結果，其包含：發射一第一電磁波，並接收該第一電磁波的反射訊號；計算該第一電磁波反射的能量值以及反射距離作為該第一偵測結果；通過一第二偵測單元偵測一第三區段以及一第四區段以產生一第二偵測結果，其包含：發射一第二電磁波，並接收該第二電磁波的反射訊號；計算該第二電磁波反射的能量值以及反射距離作為該第二偵測結果；通過一處理單元決定發佈警示訊息，其包含：當該第一偵測結果的反射距離屬於該第一區段，且該第一偵測結果的能量值大於一第一門檻值時，通過一警示單元產生一警示訊息；當該第一偵測結果的反射距離屬於該第二區段，且該第一偵測結果的能量值大於一第二門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第三區段，且該第二偵測結果的能量值大於一第三門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息；當該第二偵測結果的反射距離屬於該第四區段，且該第二偵測結果的能量值大於該第四門檻值時，通過該警示單元產生一警示訊息。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的多向多距離閘微波入侵偵測方法，其包含通過一操控界面，修改該第一門檻值、該第二門檻值、該第三門檻值或該第四門檻值。
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