基于毫米波雷達與光學圖像的周界監控技術研究

龔小姣

（重慶軍工產業集團有限公司 重慶 401120）

1 引言

雷達發展至今，已經有100多年的歷史，現代的雷達與光學圖像相結合，一般應用于民用、國防領域等。周界監控技術以及入侵環境檢測要求雷達具備快速、準確的識別特點，在監控范圍內快速查找到目標定位，并優化信號處理算法、設備運算速度等。而周界監控技術大多使用毫米波雷達，與光學影響相結合，為車輛檢測、安全檢測提供技術支撐，目前關于周界監控技術的研究較少，本文通過相關的經驗分析周界監控技術的具體技術，并且對毫米波雷達以及光學圖像進行研究[1]。

2 毫米波雷達與光學圖像工作原理

周界監控技術中的入侵檢測雷達，工作機制主要分為脈沖多普勒機制、調頻連續波機制。雷達的工作建立在其波形、測速、測距原理上，并且其波形設計在檢測中發揮重要作用，本文主要針對這兩種機制，結合雷達信號，分析測速、測距的工作原理[2]。

2.1 脈沖多普勒機制

脈沖多普勒機制通過捕捉目標，并且將目標的距離、速度等進行分割分離，其工作大多基于運動中目標檢測的雷達。其采用的工作方式為收發分時，即為利用接受時間的不同，完成多個目標、多個距離的分辨。在此過程中，由于不同運動目標的多普勒頻率不一樣，因此可輕易提取入侵目標的距離、速度等信息，并且可以多個目標同時提取。

2.2 調頻連續波機制

與脈沖信號不同的是，連續波雷達的機制更適合大范圍的布置安裝，這是由于其結構簡單、重量與體積較小的緣故，因此在周界監控入侵領域檢測中，相比于脈沖雷達機制優勢更為明顯。而調頻連續波雷達常常使用頻率或者相位調制信號來獲得更多的信號帶寬，實現大壓縮比，可增加傳輸功率。

本文中的周界監控技術中的入侵檢測雷達，實際上大多用于商場、工廠、監獄以及機場等大型周邊環境的目標監控，可以對人、車輛等進行檢測，并對非法入侵的人或者車輛進行報警，因此在使用時會設置警戒范圍。但是由于周邊環境會有不用程度的雜波干擾，主要來源于樹木、圍墻、建筑物等，上述雜波會對目標檢測造成影響。為了避免檢測出現紕漏，大多檢測使用檢測動目標的形式。一般情況下，入侵動目標的雜波會較大，可以利用波形速度區分入侵目標，但是如果目標速度較慢，或者停止運動時，檢測會受到影響，因此需要入侵檢測雷達具備識別緩慢動目標的能力。而大多入侵不只是單一目標，因此入侵雷達還需要具備多目標檢測功能，更要在雜波背景下識別出目標的距離、速度，因此周界監控技術大多使用上文的機制，既符合要求又降低了成本。

3 周界監控技術入侵檢測研究

3.1 警戒區檢測

在某些無人監控的區域且是重要場所附近，可以提示來往人員或者車輛，此地區為警戒地區，雷達在附近檢測到目標入侵警戒區，在捕捉到目標之后，將會報警并提醒相關人員，圖1為目標進入警戒區域后警告的示意圖。

圖1 警告示意

可以看出根據警戒區的位置，以雷達朝向區域為周界線，通過捕捉距離以及監視角度發現是否有人入侵，如圖2所示，如果目標在警戒區域，雷達將會捕捉運動目標的運動軌跡，并且向中控臺發出報警信息，如果目標沒有在警戒區域，則為安全，且識別為無入侵情況。

圖2 未發生入侵與發生入侵時警戒區檢測示意

3.2 目標運動方向預測

對于上文中提出的穿越了周界線的目標，就需要對其進行跟蹤，在分析中預測目標的運動方向以及即將到達的位置。此時雷達跟蹤系統以及光學圖像是展示目標運動的主要手段，跟蹤系統實際上使用雷達數據處理，并且在對目標進行檢測之后，對雷達的測量數據，進行一系列的關聯、預測等操作，借此保證對目標距離的跟蹤。跟蹤的參數主要從徑向距離、速度、加速度以及方位向等出發，分析運動目標的實際運動參數，此時跟蹤的優勢主要在于可減少測量中出現的隨機誤差，并預知目標未來時刻的位置以及相關運動方向。

4 結語

本文主要簡單介紹了毫米波雷達與光學圖像的工作原理，并且對周界監控技術在實際運用中做出分析，驗證得出針對不規則的周界場景，可以采用周界線標定方法，以簡單的方式標定周界線，方便監控技術的實施。不僅如此，在劃分警戒區域時，提出了判斷入侵，以及入侵之后的目標運動方向預測，檢驗了目標檢測以及跟蹤算法的有效性[3]。實際上，周界監控技術依舊有較多內容需要研究，更需要在實踐中不斷完善，借此保障社會環境的穩定、和諧。