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毫米波雷達(dá)傳感器人員監(jiān)控站臺(tái)預(yù)警應(yīng)用，隨著無(wú)線電技術(shù)的快速發(fā)展，毫米波雷達(dá)逐漸成為智能安全系統(tǒng)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。毫米波雷達(dá)傳感器在智能安全系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，具有抗干擾能力強(qiáng)、精度高、遠(yuǎn)程測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。目前，基于毫米波雷達(dá)傳感器移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤算法的毫米波人員監(jiān)控雷達(dá)越來(lái)越多地應(yīng)用于平臺(tái)預(yù)警、行人監(jiān)測(cè)、智能安防、智能養(yǎng)老、智能社區(qū)等智能安全監(jiān)控領(lǐng)域。
毫米波，工作在毫米波段（millimeterwave），工作頻率在 30～300GHz，波長(zhǎng)在1～10mm之間的電磁波。毫米波的波長(zhǎng)介于微波和紅外線之間，因此毫米波雷達(dá)具有微波雷達(dá)和光電雷達(dá)的一些優(yōu)點(diǎn)。除毫米波雷達(dá)外，人員監(jiān)控傳感器還包括激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)、攝像頭等。
相機(jī)探測(cè)范圍廣、監(jiān)測(cè)信息量大，可遙測(cè)，但數(shù)據(jù)計(jì)算量大，傳輸帶寬大，易受天氣影響、遮擋物影響，且不能直接獲取深度信息，且容易泄露個(gè)人隱私。
超聲波雷達(dá)測(cè)距方法簡(jiǎn)單，成本低，但其傳輸速度易受天氣影響，超聲波散射角大、方向性差，在測(cè)量遠(yuǎn)距離目標(biāo)時(shí)，其回波信號(hào)較弱，影響測(cè)量精度。
激光雷達(dá)測(cè)量精度高，但容易受到自然光或熱輻射的影響。當(dāng)自然光強(qiáng)或輻射區(qū)域時(shí)，激光雷達(dá)會(huì)大大削弱，激光雷達(dá)成本高，工藝水平要求高。
毫米波雷達(dá)傳感器可直接獲取深度信息，無(wú)光、熱、霧、煙、受灰塵等外部環(huán)境因素影響，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)泄露個(gè)人隱私。其測(cè)量精度和穩(wěn)定性優(yōu)于攝像頭和超聲雷達(dá)，工藝水平要求和成本低于激光雷達(dá)，具有較高的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
一、智能安防：人員計(jì)數(shù)及軌跡跟蹤
人員監(jiān)測(cè)雷達(dá)是基于毫米波線性調(diào)頻脈沖毫米波雷達(dá)模塊，采用毫米波線性調(diào)頻脈沖毫米波雷達(dá)模塊FMCW、MIMO等技術(shù)，有測(cè)距、測(cè)速精度高、測(cè)角分辨率高、虛警率低，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)測(cè)速精度高、測(cè)角分辨率高、虛警率低.準(zhǔn)確監(jiān)控室外多場(chǎng)景、多目標(biāo)人員、準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定跟蹤，有效區(qū)分人與非人物，統(tǒng)計(jì)目標(biāo)人數(shù)，穩(wěn)定輸出多個(gè)目標(biāo)人之間的距離、速度和角度等信息。
1.人員監(jiān)測(cè)與數(shù)量統(tǒng)計(jì)
人員監(jiān)測(cè)和數(shù)量統(tǒng)計(jì)是現(xiàn)有多個(gè)場(chǎng)景中不可缺少的數(shù)據(jù)，如機(jī)場(chǎng)、商場(chǎng)、連鎖店.車站、博物館、在會(huì)議室等場(chǎng)合，人員發(fā)現(xiàn)庫(kù)存和數(shù)據(jù)估計(jì)在安全管理和提高整體服務(wù)水平方面發(fā)揮著重要作用。在現(xiàn)有的人員計(jì)數(shù)應(yīng)用中，主要包括攝像頭識(shí)別、紅外識(shí)別、傳統(tǒng)人工清點(diǎn)、自動(dòng)清點(diǎn)機(jī)械設(shè)備和rfid門禁系統(tǒng)等。然而，這些方法受到成本、準(zhǔn)確性和實(shí)施難度的限制，使得人員計(jì)數(shù)的應(yīng)用難以平衡經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性。毫米波雷達(dá)傳感器的使用可以彌補(bǔ)人員計(jì)數(shù)的這些缺陷，具有廣闊的應(yīng)用前景。
毫米波雷達(dá)傳感器通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)人員反射的電磁波的計(jì)算和分析，可以獲得目標(biāo)人員當(dāng)前的速度和位置，并在輸出目標(biāo)人員速度和位置的同時(shí)實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤。此外，通過(guò)對(duì)目標(biāo)人員位置的分析，可以判斷目標(biāo)人員是否進(jìn)入繪制的監(jiān)測(cè)區(qū)域，統(tǒng)計(jì)和輸出各區(qū)域監(jiān)測(cè)的目標(biāo)數(shù)量。
2.虛警消除與跟蹤跟蹤
綜合毫米波雷達(dá)傳感器人員監(jiān)測(cè)雷達(dá)FMCW、MIMO使用靜態(tài)物體消除算法等技術(shù).人與非人物區(qū)分算法.多徑干擾消除算法和多目標(biāo)跟蹤算法，有效區(qū)分人和其他物體，消除虛假檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境中多目標(biāo)的跟蹤識(shí)別。
靜態(tài)物體消除算法主要用于消除室內(nèi)環(huán)境中靜態(tài)物體（如墻體、桌椅等），該算法涉及信號(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。通過(guò)消除零多普勒通道目標(biāo)，可以過(guò)濾靜態(tài)物體，避免靜態(tài)物體對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的干擾。
人與非人物的區(qū)分算法主要用于人與微動(dòng)物（如旋轉(zhuǎn)電風(fēng)扇、浮動(dòng)窗簾等）的區(qū)別。人與非人物的區(qū)分算法將統(tǒng)計(jì)人與微動(dòng)物的特征，提取有效特征，區(qū)分目標(biāo)，只輸出目標(biāo)人員的跟蹤結(jié)果。
多徑干擾消除算法主要用于消除室內(nèi)場(chǎng)景中目標(biāo)運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的虛假檢測(cè)點(diǎn)，避免這些虛假檢測(cè)點(diǎn)被毫米波雷達(dá)傳感器誤認(rèn)為目標(biāo)進(jìn)行跟蹤輸出，造成虛假警報(bào)問(wèn)題。該算法將根據(jù)室內(nèi)環(huán)境面積和毫米波雷達(dá)傳感器獲得的原始檢測(cè)點(diǎn)信息（如距離、速度、角度和信噪比等），做出綜合判斷，判斷原檢測(cè)點(diǎn)是否為虛假點(diǎn)，從而過(guò)濾掉，大大降低室內(nèi)環(huán)境多徑引起的虛擬警報(bào)問(wèn)題。
多目標(biāo)跟蹤算法主要用于準(zhǔn)確定位和穩(wěn)定跟蹤室內(nèi)環(huán)境中的多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。該算法首先有效地聚類原始檢測(cè)點(diǎn)，獲得不同的目標(biāo)簇，然后通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法跟蹤不同的簇，獲得穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)軌跡。
二、站臺(tái)預(yù)警：站臺(tái)端頭入侵監(jiān)測(cè)預(yù)警
隨著“四橫四縱”高鐵網(wǎng)絡(luò)基本建成，各樞紐車站站臺(tái)、通道數(shù)量增加，運(yùn)營(yíng)車輛數(shù)量增加，發(fā)車間隔縮短，人流密度同步增加，站臺(tái)區(qū)上下車時(shí)人員聚集嚴(yán)重。此外，還會(huì)有乘客試圖通過(guò)站臺(tái)端頭逃票入侵鐵路線路，這不僅會(huì)給乘客帶來(lái)很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)影響鐵路運(yùn)營(yíng)秩序。
目前，站臺(tái)端頭的保護(hù)一般采用值班人員全天候值班的方式。每個(gè)車站只能增加檢查人員的數(shù)量、提高檢查頻率，確保運(yùn)行安全。但基于人工檢查，在緊急情況下通過(guò)對(duì)講機(jī)進(jìn)行對(duì)講.電話等形式實(shí)現(xiàn)了對(duì)站房安全管理的集中監(jiān)督，存在檢查盲區(qū)、警情傳遞慢、不及時(shí)處理的缺點(diǎn)。鑒于這種形式，站臺(tái)端入侵報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。站臺(tái)端入侵報(bào)警系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)站臺(tái)端全天候、自動(dòng)監(jiān)控，節(jié)省人力和物力資源。結(jié)合視頻系統(tǒng)，可隨時(shí)調(diào)出報(bào)警記錄相應(yīng)時(shí)間的歷史視頻，方便證明入侵，限制平臺(tái)旅客的行為，發(fā)揮威懾作用。
作為高鐵站臺(tái)端頭入侵預(yù)警系統(tǒng)的技術(shù)核心，毫米波雷達(dá)傳感器入侵人員監(jiān)控雷達(dá)的測(cè)量靈敏度和準(zhǔn)確性決定了整個(gè)入侵預(yù)警系統(tǒng)的及時(shí)性和可靠性。人員監(jiān)控雷達(dá)毫米波采用MMIC綜合射頻方案穩(wěn)定性好、成本適宜；組合MIMO多天線設(shè)計(jì)，波束合成（DBF）技術(shù)，回波定向強(qiáng).覆蓋范圍廣；創(chuàng)新列優(yōu)化調(diào)整分配功率，實(shí)現(xiàn)更大增益，保證雷達(dá)測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確性。此外，雷達(dá)還具有自動(dòng)啟動(dòng)校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償功能，抗干擾能力強(qiáng)，中心頻率不漂移，確保雷達(dá)監(jiān)測(cè)不受風(fēng)影響、光照、溫度變化和煙、霧、灰塵等外部環(huán)境因素的干擾進(jìn)一步保證了雷達(dá)測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
根據(jù)站臺(tái)需要，在需要進(jìn)行入侵檢測(cè)的站臺(tái)端設(shè)置垂直于軌道方向的多個(gè)人員監(jiān)控雷達(dá)檢測(cè)防線，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)入侵人員的軌跡，配合攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便管理中心工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警和后續(xù)違法舉證。當(dāng)有人非法穿越或破壞一道防線時(shí)，毫米波雷達(dá)傳感器可以立即檢測(cè)入侵信息，通過(guò)入侵報(bào)警主控器或當(dāng)?shù)貓?bào)警語(yǔ)音說(shuō)服警察情況；當(dāng)有人非法穿越或破壞第二道防線時(shí)，雷達(dá)可以立即檢測(cè)入侵信息，通過(guò)入侵報(bào)警主控器將報(bào)警傳輸?shù)胶蠖似脚_(tái)管理中心，管理中心接收和處理報(bào)警信號(hào)，客戶端顯示入侵報(bào)警的站臺(tái)端位置；同時(shí)，管理中心和現(xiàn)場(chǎng)外部聲音報(bào)警開(kāi)始報(bào)警，終端監(jiān)控圖片彈出在計(jì)算機(jī)屏幕上。指揮中心值班人員可通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講機(jī)說(shuō)服撤退，說(shuō)服不成功時(shí)，通知站臺(tái)工作人員立即趕到現(xiàn)場(chǎng)處理。同時(shí)，管理中心和現(xiàn)場(chǎng)外部聲音報(bào)警開(kāi)始報(bào)警，終端監(jiān)控圖片彈出。