一种利用光波多普勒效应的入侵探测系统和方法
【技术领域】
[0001]本实发明涉及电子检测技术领域，尤其涉及一种利用光波多普勒效应的入侵探测系统和方法。
【背景技术】
[0002]安全防范系统涉及军队、银行、博物馆、工矿企业、家庭等多个领域，入侵探测器则是该系统的主要装置。
[0003]目前，国内外普遍使用的入侵探测安全报警装置有主动红外、被动红外、超声波、微波、以及由被动红外与微波组成的双鉴复合入侵探测器等。
[0004]上述入侵探测器由于技术上固有的缺陷，从而限制了使用环境，使得其有局限性，例如被动式红外探测装置，其探测方法为检测某个防范空间内人体的热辐射，由于人体表面温度与周围环境温度存在差别，所以在人体移动时，这种差别产生的变化可以通过红外敏感元件来检测到，从而触发报警器。被动式红外探测方法容易受各种热源、自然光源干扰，当环境温度和人体温度接近时，被动式红外探测装置的探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失效。主动式红外探测装置由红外发射机与接收机组成，当发射机与接收机之间的红外脉冲光束被阻断或遮挡时产生报警信号，主动式红外报警装置报警准确率极易受自然环境影响(光照、风沙、下雨)及及安装条件的限制。微波探测器信号的收发稳定可靠，但是微波由于穿透性强，易受外界干扰，且微波探测角度相应较小，一般小于45度角。双鉴复合入侵探测器实质上是将红外探测装置与微波探测装置结合起来应用，并没有从根本上解决这两种探测装置的局限性。
[0005]可见，现在使用的入侵探测报警技术存在受自然环境影响较大、易被干扰、误报率高以及漏报等技术上的固有缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种利用光波多普勒效应的入侵探测系统和方法，以解决上述问题。
[0007]所述利用光波多普勒效应的入侵探测系统，包括:
[0008]红外发射模块，所述红外发射模块用于向检测区域发射红外光波信号；
[0009]红外接收模块，所述红外接收模块用于接收所述检测区域内的红外光波信号，并将所述红外光波信号转换为初始信号；
[0010]信号处理模块，所述信号处理模块与所述红外接收模块相连，用于接收所述初始信号，并对所述初始信号进行处理，产生采样电压；
[0011]报警模块，所述报警模块与所述信号处理模块相连，用于接收所述采样电压，并对所述采样电压进行放大，将放大后的采样电压与基准电压进行比较，在所述采样电压大于基准电压时，报警。
[0012]所述利用光波多普勒效应的入侵探测方法，包括:
[0013]向检测区域发射红外光波信号；
[0014]接收所述检测区域内的红外光波信号；
[0015]将所述红外光波信号转换为初始信号；
[0016]对所述初始信号进行处理，产生采样电压；
[0017]对所述采样电压进行放大；
[0018]将放大后的采样电压与基准电压进行比较，
[0019]在所述采样电压大于基准电压时，报警。
[0020]在上述技术方案中，本发明提供的利用光波多普勒效应的入侵探测系统，包括:红外发射模块，红外接收模块，信号处理模块和报警模块。
[0021]红外发射模块向检测区域内发射红外光波信号，同时通过红外接收模块接收检测区域内的红外光波信号并转换为初始信号。信号处理模块对所述初始号进行处理产生采样电压，即当检测区域内未出现人员侵入情况时，由于未出现物体相对于红外光波的相对运动，因此没有多普勒频移，红外接收模块接收的红外光波信号比较稳定，转换产生的初始信号相应比较稳定，经信号处理模块处理后生成的采样电压为固定初始值，不进行报警响应；当检测区域内有人员侵入情况时，由于入侵人员与发射的红外光波形成相对运动而导致多普勒频移的出现，使得红外接收模块处理后的初始信号发生同步的变化，信号处理模块处理后生成的采样电压为同步变化值。报警模块接收所述采样电压后，对所述采样电压进行放大、比较，若所述采样电压大于基准电压，则报警。
[0022]本发明所公开的利用光波多普勒效应的入侵探测系统利用多普勒效应，通过判断相对运动的方法确定侵入行为。由自然环境变化(温度、湿度、光照)对红外光波的物理影响并不能对相对运动产生干扰，且由于红外光波的辐射范围较大，保证了探测距离与探测角度。因此，本发明所公开的利用光波多普勒效应的入侵探测系统解决了传统主动红外、被动红外、微波、超声波等入侵探测器受自然环境影响较大，易被干扰、误报率高以及漏报等问题。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明提供的一种利用光波多普勒效应的入侵探测系统示意图；
[0025]图2为本发明提供的信号处理模块示意图；
[0026]图3为本发明提供的动态误差运算电路示意图。
[0027]图中:R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、第三电阻，R4、第四电阻，R5、第五电阻，0A1、第一运算放大器，0A2、第二运算放大器，0A3、第三运算放大器，0A4、第四运算放大器，C、接地电容。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]现在使用的入侵探测报警技术普遍存在受自然环境影响较大、易被干扰、误报率高以及漏报等问题。
[0030]经发明人研究发现，应用光波多普勒效应原理，通过判断是否存在多普勒频移而确定是否有人员侵入，可以避免传统红外入侵探测方法易被干扰、受自然环境影响较大、误报率高的缺点。同时，选用红外光波作为探测信号，可以解决了传统微波入侵探测方法易被干扰与探测范围局限性问题。
[0031]基于此，本发明实施例公开了一种利用光波多普勒效应的入侵探测系统，如图1所示，所述利用光波多普勒效应的入侵探测系统，包括:
[0032]红外发射模块，所述红外发射模块用于向检测区域发射红外光波信号；
[0033]红外接收模块，所述红外接收模块用于接收所述检测区域内的红外光波信号，并将所述红外光波信号转换为初始信号；
[0034]信号处理模块，所述信号处理模块与所述红外接收模块相连，用于接收所述初始信号，并对所述初始信号进行处理，产生采样电压；
[0035]报警模块，所述报警模块与所述信号处理模块相连，用于接收所述采样电压，并对所述采样电压进行放大，将放大后的采样电压与基准电压进行比较，在所述采样电压大于基准电压时，报警。
[0036]在本发明所公开的利用光波多普勒效应的入侵探测系统工作的时候，红外发射模块向检测区域内发射红外光波信号，同时通过红外接收模块接收检测区域内的红外光波信号并转换为初始信号。信号处理模块对所述初始号进行处理产生采样电压，即当检测区域内未出现人员侵入情况时，由于未出现物体相对于红外光波的相对运动，因此没有多普勒频移，红外接收模块接收的红外光波信号比较稳定，转换产生的初始信号相应比较稳定，经信号处理模块处理后生成的采样电压为固定初始值，不进行报警响应；当检测区域内有人员侵入情况时，由于入侵人员与发射的红外光波形成相对运动而导致多普勒频移的出现，使得红外接收模块处理后的初始信号发生同步的变化，信号处理模块处理后生成的采样电压为同步变化值。报警模块接收所述采样电压后，对所述采样电压进行放大、比较，若所述采样电压大于基准电压，则报警。
[0037]本发明所公开的利用光波多普勒效应的入侵探测系统利用多普勒效应，通过判断相对运动的方法确定侵入行为。由自然环境变化(温度、湿度、光照)对红外光波的物理影响并不能对相对运动产生干扰，且由于红外光波的辐射范围较大，保证了探测距离与探测角度。因此，本发明所公开的利用光波多普勒效应的入侵探测系统解决了传统主动红外、被动红外、微波、超声波等入侵探测器受自然环境影响较大，易被干扰、误报率高以及漏报等问题。
[0038]其中，所述红外发射模块，包括:
[0039]红外发射二极管，所述红外发射二极管用于发射红外光波信号；
[0040]