基于微波的人员行为检测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于微波的人员行为检测方法与装置，所述装置包括电源模块、球机跟踪抓拍模块、收发天线模块、前端预处理模块、数据采集模块、信号处理模块、显示模块，所述方法是利用该装置在大检测区域内的进行全天候、高精确度、无检测盲区、低误报率以及生产和维护成本低的人员行为检测。本发明专利技术能够在大检测区域内利用人体运动数学模型与雷达位置的相对关系推算人体行走的雷达回波，对人体运动特征进行提取，有效快速的进行单人分辩，多人运动分辩，快速检测出异常目标的运动状态，提醒相关人员注意。

Method and device for detecting personnel behavior based on Microwave

The invention discloses a behavior of microwave detection method and device based on the device comprises a power supply module, tracking module, ball machine to capture the antenna module, preprocessing module, data acquisition module, signal processing module, the display module, the method is the use of the device in the detection region all-weather, high precision, no blind detection and low false alarm rate and low cost of production and maintenance personnel behavior detection. The invention can in the detection area and the relative relationship of the human motion model and radar position estimation of radar echo of human walking, the human motion features are extracted efficiently single resolution multi object resolution, rapid detection, abnormal target motion state, to remind the relevant personnel.

【技术实现步骤摘要】
基于微波的人员行为检测方法与装置
本专利技术属于人员行为检测领域，更具体而言，本专利技术涉及一种基于微波的人员行为检测方法与装置。
技术介绍
随着现有社会经济的快速发展，人们的物质水平得到很大提高。然而随着各种突发事件(如偷窃、入室抢劫、越狱等)的发生，社会的治安环境受到严重的威胁，使得人民的安全感不增反减，对人民的生命财产安全以及社会的稳定均造成了严重的威胁和破坏。如果仅是通过增加安防人员来减少甚至避免这些突发事故的发生，则会很大程度上增加运营成本；但是人员过少又会使安防人员的工作强度过大，这样反而会因为安防人员的过度劳累或者疏忽，增大突发事件发生的概率。为了减少甚至避免事件的发生，我们应该防患于未然，通过现代化的技术手段能够检测到入侵目标、区域内的异常目标或试图逃离限制区域的目标，进行跟踪和早期预警，并提醒监管人员注意。这不但能减轻安全防护人员的工作强度，同时也为安保人员进行主动防御和出击提供宝贵而充裕的准备时间，以便将可能发生的事件扼杀在萌芽状态，最大限度保障重要军民设施和相关工作人员的安全，减少损失。因此就需要一套全天候、高精确度、无检测盲区、低误报率以及生产和维护成本低的人员行为检测系统。近年来，随着研究的不断深入以及电子技术、信息技术及材料技术的不断发展，目前人员行为检测的技术手段和方法不断提高，逐渐形成了一个较为完善的探测体系。我国大部分的监测设备受外界(如水、雨、雪、雾等)干扰比较大，监测范围小(若要扩大监测范围，容易导致设备成本增加)，定位跟踪精确度不高(无法准确定位危险目标方位)、误报漏报率高等问题。因此需要开发一种监测范围大，全天候，定位精确度高的设备，以实现对异常目标的早期预报，并避免非法行为带来的严重损失，这对我国重要设施的安全保障以及防止恐怖袭击、越狱等都具有十分重要的现实意义。根据国内外目前的安全警戒的方法及应用和发展趋势来看，人员行为检测的方法有：计算机视觉技术，超声波技术、光学手段、微波技术等。计算机视觉技术：利用工业摄像镜头代替目视作为传感器，通过图像处理，图像识别等一系列的操作，主要依赖于图像处理方法，包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。优点是使用方便，适用范围广，可记录目标图像信息、跟踪锁定目标等。缺点是使用和维护成本高；有效监测范围小，对大范围监测的区域需布设多个监视器，从而成本进一步增加；对环境的适应性方面存在缺陷。红外探测技术：主要利用的是红外热效应和光电效应，热电元件检测到人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换为电压信号，然后对电压信号进行波形分析。优点是不发生任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉。缺点是受各种热源、阳光源干扰；红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降。雷达探测技术：采用微波波段的微多普勒原理进行人员特征检测，通过对回波信号的处理，来提取目标的距离、速度等信息。此方法优点是环境适应能力强；；监测范围广(全方位扫描)；可全天候、全天时工作；可探测出目标的位置、距离和速度，并同时对目标进行实时跟踪；机动性强。缺点是监测区域内若有多个目标靠的很近将无法对目标进行分辨与检测，检测波束过窄无法对大区域内目标进行检测。以上各类技术均存在许多问题：(1)或不能再较恶劣的气候情况下工作，从而失去了全天候工作的工作性能；(2)或无法跟踪目标的实时位置，从而大大降低了安保人员对入侵者进行防御或快速抓捕的效率(3)或仅适用于小范围的警戒，而对大范围的应用容易造成成本的大幅度增加。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于微波的人员行为检测方法与装置，该方法和装置能够更好地应用于大检测区域内的全天候、高精确度、无检测盲区、低误报率以及生产和维护成本低的人员行为检测。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于微波的人员行为检测方法，包括以下步骤：第一步：雷达对检测区域进行扫描，打开装置，雷达的天线波束对检测区域内进行扫描；第二步：信号预处理，雷达对回波信号进行零差拍混频并进行FFT处理，去除回波中杂波就可以得到目标的运动信息；第三步：回波信号分析，利用椭圆体对人体进行建模，将人体的运动学参数输入到模型中计算人体目标的RCS值，从混乱的雷达回波中提取人体的多普勒特征，对其进行傅立叶变换，有效分辩出某一特定目标参数；第四步：根据差频率值计算出各散射中心点的径向速度与径向距离，得出各目标的RCS值和时频图分析；第五步：，建立坐标系，以雷达为中心点建立坐标系，坐标系的建立如图13所示；第六步：将各目标的径向速度和径向距离转换为坐标系中的点，根据各目标的RCS值和时频分析判断人员行为；第七步：，跟踪各目标轨迹并进行重建，对检测区域内个离散点目标进行跟踪处理；第八步：计算相关目标异常参数，根据对各个跟踪目标进行相关异常参数设置，并传输给后台异常信息；第九步：对各个异常参数信息进行上报，进行触发报警。进一步的，在所述第四步中，根据差频率值计算出各散射中心点的径向速度与径向距离、得出各目标的RCS值和时频图分析如下：用微波波束调制的方式，采用对称三角波调制，发射信号的频率为对称三角波调制，发射信号幅度不变，在一个周期T内，信号的频率为：因此，在一个周期内，发射信号的上下扫频段可表示为：其中，A为信号幅度，信号幅度表示回波的能量值；f0为信号有效中心频率；ΔF为信号有效带宽；u＝2ΔF/T为调频系数；T为三角波周期；ψ0为初始相位。在有效的信号周期内，信号回波为：其中，ΔT＝2R/C；R为目标距离；C为光速；在有效信号周期内-(T/2-ΔT)≤t＜0&ΔT≤t＜T/2内，将公式2和公式3的瞬时相位相减，可得到发射信号与回波信号混频所得的差频信号的瞬时相位为：对公式4求导即可得到差频信号频率为：由公式5可以知道，目标的距离和差频信号频率成正比，因此只要测得输出中频信号的频率，就可以计算出目标的距离；以上为目标静止的情况，若目标以速度为v沿着雷达波束径向运动，将会使雷达回波增加多普勒频移fd，该多普勒频移使得回波的频率-时间曲线升高或降低，从而导致一部分差频上增加了一个多普勒频移，另一部分差频上减少了一个多普勒频移。根据上述基于微波的人员行为检测方法设计的一种基于微波的人员行为检测装置，所述装置包括电源模块、球机跟踪抓拍模块、收发天线模块、前端预处理模块、数据采集模块、信号处理模块、显示模块，所述电源模块分别与所述球机跟踪抓拍模块、所述收发天线模块、所述前端预处理模块、所述数据采集模块、所述信号处理模块、所述显示模块连接并提供相应的电源；所述前端预处理模块与所述收发天线模块相连接，所述前端预处理模块对所述收发天线模块的信号进行预处理；所述数据采集模块与所述前端预处理模块相连接，所述数据采集模块对经过所述前端预处理模块处理后的信号进行转换、收集；所述信号处理模块与所述数据采集模块、所述显示模块相连接。进一步的，所述电源模块采用输出电压的方式实现系统供电，所述电源模块的核心芯片选用TPS767D301。进一步的，所述收发天线模块包括一个发射天线和两个接收天线，在所述发射天线和所述接收天线之间由隔板隔离，所述发射天线和所述接收天线均采用平面微带天线。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微波的人员行为检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：雷达对检测区域进行扫描，打开装置，雷达的天线波束对检测区域内进行扫描；第二步：信号预处理，雷达对回波信号进行零差拍混频并进行FFT处理，去除回波中杂波就可以得到目标的运动信息；第三步：回波信号分析，利用椭圆体对人体进行建模，将人体的运动学参数输入到模型中计算人体目标的RCS值，从混乱的雷达回波中提取人体的多普勒特征，对其进行傅立叶变换，有效分辩出某一特定目标参数；第四步：根据差频率值计算出各散射中心点的径向速度与径向距离，得出各目标的RCS值和时频图分析；第五步：，建立坐标系，以雷达为中心点建立坐标系，坐标系的建立如图13所示；第六步：将各目标的径向速度和径向距离转换为坐标系中的点，根据各目标的RCS值和时频分析判断人员行为；第七步：，跟踪各目标轨迹并进行重建，对检测区域内个离散点目标进行跟踪处理；第八步：计算相关目标异常参数，根据对各个跟踪目标进行相关异常参数设置，并传输给后台异常信息；第九步：对各个异常参数信息进行上报，进行触发报警。

【技术特征摘要】
1.一种基于微波的人员行为检测方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：雷达对检测区域进行扫描，打开装置，雷达的天线波束对检测区域内进行扫描；第二步：信号预处理，雷达对回波信号进行零差拍混频并进行FFT处理，去除回波中杂波就可以得到目标的运动信息；第三步：回波信号分析，利用椭圆体对人体进行建模，将人体的运动学参数输入到模型中计算人体目标的RCS值，从混乱的雷达回波中提取人体的多普勒特征，对其进行傅立叶变换，有效分辩出某一特定目标参数；第四步：根据差频率值计算出各散射中心点的径向速度与径向距离，得出各目标的RCS值和时频图分析；第五步：，建立坐标系，以雷达为中心点建立坐标系，坐标系的建立如图13所示；第六步：将各目标的径向速度和径向距离转换为坐标系中的点，根据各目标的RCS值和时频分析判断人员行为；第七步：，跟踪各目标轨迹并进行重建，对检测区域内个离散点目标进行跟踪处理；第八步：计算相关目标异常参数，根据对各个跟踪目标进行相关异常参数设置，并传输给后台异常信息；第九步：对各个异常参数信息进行上报，进行触发报警。2.根据权利要求1所述的一种应用于城市交通的防撞雷达预警方法，其特征在于，在所述第四步中，根据差频率值计算出各散射中心点的径向速度与径向距离、得出各目标的RCS值和时频图分析如下：用微波波束调制的方式，采用对称三角波调制，发射信号的频率为对称三角波调制，发射信号幅度不变，在一个周期T内，信号的频率为：因此，在一个周期内，发射信号的上下扫频段可表示为：其中，A为信号幅度，信号幅度表示回波的能量值；f0为信号有效中心频率；ΔF为信号有效带宽；u＝2ΔF/T为调频系数；T为三角波周期；ψ0为初始相位。在有效的信号周期内，信号回波为：其中，ΔT＝2R/C；R为目标距离；C为光速；在有效信号周期内-(T/2-ΔT)≤t＜0&ΔT≤t＜T/2内，将公式2和公式3的瞬时相位相减，可得到发射信号与回波信号混频所得的差频信号的瞬时相位为：对公式4求导即可得到差频信号频率为：由公式5可以知道，目标的距离和差频信号频率成正比，因此只要测得输出中频信号的频率，就可以计算出目标的距离；以上为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德锋，姜荣军，王鹏立，
申请(专利权)人：南京慧尔视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32