一种智能联网安防搜救系统及方法技术方案

技术编号：39993200 阅读：6 留言：0更新日期：2024-01-09 02:29

一种智能联网安防搜救系统，包括控制单元和多个雷达，多个雷达与控制单元之间无线通信，多个雷达能够对安防区域进行全面覆盖，控制单元设有电源模块；控制单元包括数据处理模块，数据处理模块对多个雷达采集的信息进行数据融合与搜救目标的定位追踪，并将目标位置信息传输至上位机供搜救着实时获取；多个雷达均设有机械模块，机械模块能够对雷达进行方向调整，机械模块包括转向机构和角度机构，转向机构和角度机构通过同一个电机继进行驱动，转向机构调节雷达的转向，角度机构调节雷达的俯仰角度，使雷达的方向与角度能够一次性调节完成，便于雷达对安防区域的全面覆盖，通过多个雷达布控监测，对多个雷达数据进行数据融合，提高火灾中被困人员的定位和追踪的准确性，提高搜救效率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏灌溉，尤其涉及一种智能联网安防搜救系统及方法。

技术介绍

1、火灾造成人类死亡的原因产生是火焰烟雾中毒所致的窒息。因为大火烟雾中含有大量的一氧化碳及塑料化纤燃烧产生的氯、苯等有害气体，尤其是在面积较大库房或者阻挡物较多的楼房中，随着火势产生的浓烟让搜救工作更是难上加难，浓烟的遮挡增加了人员搜救难度。

2、火灾伴随浓烟的环境下，实行搜救只能靠消防员逐个房间进行全面搜救，搜救难度大，时间长，会错过受灾人员的黄金救援时间，目前也有采用如红外定位，wifi定位，视频监控的方式对人员继续定位，消防人员获取被困人员位置信息之后，实行搜救；虽然视频监控的方式精确度高，成本低廉，但是容易受环境和遮挡物影响，尤其是在浓烟的环境下，视频监控无法判断现场情况；红外定位会受到现场火灾着火点热源的影响，造成定位精确度准确度下降，wifi定位目前尚未有成熟的商业应用；本系统采用毫米波雷达对火灾中被困人员进行定位和追踪，系统部署成本低，应用场景广泛。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供了一种智能联网安防搜救系统及方法，通过多个雷达布控监测，对多个雷达数据进行数据融合，提高火灾中被困人员的定位和追踪的准确性，提高搜救效率，解决了
技术介绍
中提出的问题。

2、本专利技术提供如下技术方案：

3、一种智能联网安防搜救系统，包括控制单元和多个雷达，多个雷达与控制单元之间无线通信，多个雷达能够对安防区域进行全面覆盖，控制单元设有电源模块；

4、控制单元包括数据处理模块，数据处理模块对多个雷达采集的信息进行数据融合与搜救目标的定位追踪，并将目标位置信息传输至上位机供搜救着实时获取；

5、多个雷达均设有机械模块，机械模块能够对雷达进行方向调整，机械模块包括转向机构和角度机构，转向机构和角度机构通过同一个电机继进行驱动，转向机构调节雷达的转向，角度机构调节雷达的俯仰角度，使雷达的方向与角度能够一次性调节完成，便于雷达对安防区域的全面覆盖。

6、优选的，多个雷达采集信息数据融合的方法为，首先雷达原始测量数据距离、角度、径向速度信息通过统一坐标系转换可得目标在横纵坐标轴上的坐标以及横纵方向上的速度，然后通过基于灰色关联分析算法的自适应目标同源划分算法完成同源目标的划分,最后采用加权最小二乘法将多雷达对同一目标的测量结果进行数据融合得到目标更为精确的坐标、速度信息。

7、优选的，通过多个雷达能够对安防区域内的多个目标同时进行定位与跟踪并将多个目标信息传输至上位机，多目标定位与跟踪分为以下步骤：a，雷达探测目标获得目标状态的测量值，包括目标的位置信息以及速度信息；b，当没有轨迹或不存在已有轨迹与当前测量值相匹配时，检测当前测量值是否为轨迹的起始，如果不是则判定为杂波将其忽略，如果是轨迹起始则后续将同一目标的测量点与其匹配形成新的轨迹；c，使用数据关联算法将当前所得目标定位与已有轨迹进行匹配；d，根据轨迹匹配结果，根据前一时刻的最优估计值结合当前时刻的测量值使用滤波算法进行最优化估计，更新目标状态信息。

8、优选的，所述机械模块包括壳体，壳体下方设有连接板，通过连接板进行安装固定，壳体底部设有雷达，雷达使用毫米波雷达，壳体内部设有转向机构和角度机构，转向机构能够间隙控制雷达在水平面上的转动，角度机构能够竖直方向调节雷达的夹角。

9、优选的，转向机构包括主动带轮，主动带轮连接有电机，通过电机驱动，主动带轮另一侧连接有圆形转块，转块的周侧对称连接有两个椭圆柱，转块周侧还连接有两个弧形板，所述两个弧形板的中心连线与椭圆柱垂直；所述转块的一侧设有转动柱，转动柱沿轴心方向开设有通孔，所述转动柱的两端均连接有限制板，限制板为圆形机构，限制板的直径大于转动柱的直径，所述限制板周侧对称开设有凹槽，且两个限制板上的凹槽上、下相互对应，处于同一直线上；所述转动柱的外侧开设有第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽相互交叉，第一滑槽和第二滑槽的两端均与凹槽相对应，凹槽在限制板上的长度h满足，h=(r1-r2)/2；r1为限制板的直径，r2为转动柱的直径。

10、优选的，转块在转动时，椭圆柱能够与第一滑槽和第二滑槽形成滑动连接，带动转动柱转动，弧形板转动至凹槽内能够限制转动柱的转动。

11、优选的，所述主动带轮通过皮带驱动从动带轮，所述从动带轮与壳体转动连接，从动带轮上连接有曲轴，曲轴的另一端设有圆柱销，圆柱销滑动设有弧形槽，从动带轮通过曲轴和圆柱销驱动弧形槽上、下移动；所述弧形槽的外侧连接有连接杆，连接杆另一端转动连接有滑动杆，所述滑动杆设置在通孔内，滑动杆通过通孔与转动柱形成滑动连接。

12、优选的，所述转动柱的下方连接有固定块，所述固定块跟随转动柱转动，固定块与滑动杆滑动连接；所述固定块另一侧连接有连杆，壳体开设有圆形通槽，连杆设置在圆形通槽内，连杆与圆形通槽滑动连接；连杆另一端连接有转轴，通过转轴与雷达转动连接。

13、优选的，所述通孔的内侧开设有键槽，滑动杆的外侧壁沿轴向方向连接有滑动条，所述滑动条设置在键槽内，滑动条与键槽滑动连接；滑动杆的底部连接有移动杆，所述移动杆贯穿壳体，移动杆与壳体间隙滑动连接。

14、具体的，通过多个雷达在进行多目标追踪时，首先获取目标数据表中当前轨迹前一时刻目标的数据，然后根据其横纵坐标以及横纵坐标轴上的速度对下一时刻点的位置进行预测，并以预测位置为中心设置椭圆形波门,接着从多雷达数据融合模块获取当前时刻系统所计算出的各个目标的定位估计值，并使用改进的联合概率数据关联算法将落入当前波门内的估计值与当前轨迹进行匹配,计算出各个点迹与当前轨迹的关联概率并结合卡尔曼滤波器求出当前时刻目标的最优估计值，最后将滤波后的目标最优估计值和当前轨迹的id存入目标数据表中。当目标点与现有轨迹都不匹配时，对目标点采用轨迹起始算法检测接下来的若干雷达测量周期,当检测成功时将当前临时轨迹上的所有目标点迹都存入目标数据表中，并将它们的轨迹 id 字段设置为当前轨迹 id 最大值加1后的值，而当检测不成功时则认为当前目标点为杂波造成的虚假目标点，将目标点数据丢弃，进一步减少了被困人员真实运动轨迹与探测轨迹的偏差，提升定位准确度，便于下一步进行搜救。

15、另外，在使用多雷达进行某一刻对同一目标会有多个观测值，在进行多雷达的数据融合之前，首先需要对不同雷达检测出的同一目标进行同源划分，同一目标的测量值进行融合能提升系统的定位精度，而不同目标的数据融合则会进一步导致更大误差的出现；为了降低非同源目标对探测结果的误差，因此需要对同源目标进行划分，具体的划分过程包括步骤，s1，假设系统部署雷达设备数量为 n，当前时刻单台雷达的最大探测集合为x={x1,x2,…xm},小，雷达编号为k，对于任意回波xi∈x,i∈{1,2,…m}，以xi为中心设置半径为rmax的目标同源划分波门；s2，假设xi跟踪波门内的回波集合为wi，wi大小为l，如果l≤n-1，并且对于任意wi∈wi，j∈{1,本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，包括控制单元和多个雷达，多个雷达与控制单元之间无线通信，多个雷达能够对安防区域进行全面覆盖，控制单元设有电源模块；

2.根据权利要求1所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，多个雷达采集信息数据融合的方法为，首先雷达原始测量数据距离、角度、径向速度信息通过统一坐标系转换可得目标在横纵坐标轴上的坐标以及横纵方向上的速度，然后通过基于灰色关联分析算法的自适应目标同源划分算法完成同源目标的划分,最后采用加权最小二乘法将多雷达对同一目标的测量结果进行数据融合得到目标更为精确的坐标、速度信息。

3.根据权利要求1所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，通过多个雷达能够对安防区域内的多个目标同时进行定位与跟踪并将多个目标信息传输至上位机，多目标定位与跟踪分为以下步骤：a，雷达探测目标获得目标状态的测量值，包括目标的位置信息以及速度信息；b，当没有轨迹或不存在已有轨迹与当前测量值相匹配时，检测当前测量值是否为轨迹的起始，如果不是则判定为杂波将其忽略，如果是轨迹起始则后续将同一目标的测量点与其匹配形成新的轨迹；c，使用数据

4.根据权利要求1所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，所述机械模块包括壳体（1），壳体（1）下方设有连接板（2），通过连接板（2）进行安装固定，壳体（1）底部设有雷达（24），雷达（24）使用毫米波雷达（24），壳体（1）内部设有转向机构和角度机构，转向机构能够间隙控制雷达（24）在水平面上的转动，角度机构能够竖直方向调节雷达（24）的夹角。

5.根据权利要求4所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，转向机构包括主动带轮（3），主动带轮（3）连接有电机，通过电机驱动，主动带轮（3）另一侧连接有圆形转块（4），转块（4）的周侧对称连接有两个椭圆柱（5），转块（4）周侧还连接有两个弧形板（6），所述两个弧形板（6）的中心连线与椭圆柱（5）垂直；所述转块（4）的一侧设有转动柱（13），转动柱（13）沿轴心方向开设有通孔（15），所述转动柱（13）的两端均连接有限制板（14），限制板（14）为圆形机构，限制板（14）的直径大于转动柱（13）的直径，所述限制板（14）周侧对称开设有凹槽（17），且两个限制板（14）上的凹槽（17）上、下相互对应，处于同一直线上；所述转动柱（13）的外侧开设有第一滑槽（18）和第二滑槽（19），第一滑槽（18）和第二滑槽（19）相互交叉，第一滑槽（18）和第二滑槽（19）的两端均与凹槽（17）相对应，凹槽（17）在限制板（14）上的长度H满足，H=(R1-R2)/2；R1为限制板（14）的直径，R2为转动柱（13）的直径。

6.根据权利要求5所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，转块（4）在转动时，椭圆柱（5）能够与第一滑槽（18）和第二滑槽（19）形成滑动连接，带动转动柱（13）转动，弧形板（6）转动至凹槽（17）内能够限制转动柱（13）的转动。

7.根据权利要求5所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，所述主动带轮（3）通过皮带（7）驱动从动带轮（8），所述从动带轮（8）与壳体（1）转动连接，从动带轮（8）上连接有曲轴（9），曲轴（9）的另一端设有圆柱销（27），圆柱销（27）滑动设有弧形槽（10），从动带轮（8）通过曲轴（9）和圆柱销（27）驱动弧形槽（10）上、下移动；所述弧形槽（10）的外侧连接有连接杆（11），连接杆（11）另一端转动连接有滑动杆（12），所述滑动杆（12）设置在通孔（15）内，滑动杆（12）通过通孔（15）与转动柱（13）形成滑动连接。

8.根据权利要求5所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，所述转动柱（13）的下方连接有固定块（20），所述固定块（20）跟随转动柱（13）转动，固定块（20）与滑动杆（12）滑动连接；所述固定块（20）另一侧连接有连杆（22），壳体（1）开设有圆形通槽，连杆（22）设置在圆形通槽内，连杆（22）与圆形通槽滑动连接；连杆（22）另一端连接有转轴（23），通过转轴（23）与雷达（24）转动连接。

9.根据权利要求7所述的一种智能联网安防搜救系统，其特征在于，所述通孔（15）的内侧开设有键槽（16），滑动杆（12）的外侧壁沿轴向方向连接有滑动条（21），所述滑动条（21）设置在键槽（16）内，滑动条（21）与键槽（16）滑动连接；滑动杆（12）的底部连接有移动杆（25），所述移动杆（25）贯穿壳体（1），移动杆（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：轩素辉，张宇宽，刘文华，于绘娟，张增伟，钟晓光，生拥宏，
申请(专利权)人：河南大华安防科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人