多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用分析

文靈

摘 要：為保證一些場(chǎng)所安全，防止未授權(quán)人員的進(jìn)入，做好周界安防工作尤為重要，尤其隨著科技的發(fā)展，多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，在周界安防中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文對(duì)多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望給多傳感器融合技術(shù)在該領(lǐng)域更好的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：多傳感器融合技術(shù)；周界安防；應(yīng)用；分析

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用多種傳感器技術(shù)，使得傳感器技術(shù)之間相互補(bǔ)充，優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，促進(jìn)周界安防防范性能的顯著提升，因此，有關(guān)多傳感器融合技術(shù)的在周界安防應(yīng)用的研究受到越來(lái)越多業(yè)內(nèi)人士的重視。

一、周界安防傳感器技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)被廣泛應(yīng)用在周界安防中，傳感器技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要借助一些傳感器，主要包括振動(dòng)光纖傳感器、微波雷達(dá)傳感器、紅外對(duì)射傳感器等，接下來(lái)逐一進(jìn)行探討。

1.振動(dòng)光纖傳感器

振動(dòng)光纖傳感器借助光學(xué)干涉理論，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定范圍內(nèi)各類振動(dòng)信號(hào)的采集，該種傳感器安裝隱蔽，具有較長(zhǎng)的檢測(cè)距離，對(duì)各種形狀的周界具有較好的適應(yīng)能力，無(wú)論地下還是空中均能很好地布設(shè)，電磁干擾、輻射抵抗能力較強(qiáng)，尤其對(duì)于剪切圍欄、攀爬等非法入侵時(shí)產(chǎn)生的頻率敏感性較好，而且后期的保養(yǎng)與維護(hù)方便。不過(guò)此類傳感器技術(shù)存在一些不足，對(duì)目標(biāo)的識(shí)別能力差，不僅誤警、漏警率高，而且防范范圍較為有限。尤其當(dāng)飛鳥(niǎo)停落、無(wú)意觸碰、大風(fēng)暴雨等會(huì)引起誤警的出現(xiàn)。另外，其無(wú)法檢測(cè)空中跨越及空中拋物進(jìn)而導(dǎo)致漏警。

2.微波雷達(dá)傳感器

微波雷達(dá)傳感器利用發(fā)射與接收天線實(shí)現(xiàn)對(duì)特定、立體區(qū)域的探測(cè)，其發(fā)射的微波頻率為24GHz或10GHz，通過(guò)對(duì)防區(qū)中物體給微波造成的影響實(shí)現(xiàn)對(duì)非法入侵的探測(cè)。為提高探測(cè)區(qū)域的全面性，確保天線自身探測(cè)盲區(qū)被探測(cè)到，其臨近微波區(qū)域疊加在一起，形成“紡錘連接”結(jié)構(gòu)。在短距離防區(qū)探測(cè)中具有較高的應(yīng)用率，不過(guò)接收器、發(fā)射器距離的長(zhǎng)短會(huì)給探測(cè)結(jié)果造成一定的影響，尤其受地表植物、動(dòng)物移動(dòng)等因素的影響產(chǎn)生誤報(bào)。

3.紅外對(duì)射傳感器

紅外對(duì)射傳感器主要借助發(fā)生器發(fā)射紅外線實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵的探測(cè)。該種傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：具有靈敏的感應(yīng)能力，而且不會(huì)給環(huán)境造成影響；不僅安裝簡(jiǎn)單，而且容易維護(hù)；防衛(wèi)方式具有較強(qiáng)的隱蔽性，能夠在入侵者毫無(wú)察覺(jué)的情況下進(jìn)行探測(cè)。不過(guò)遇到霧天或雨天等天氣時(shí)會(huì)影響報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，尤其當(dāng)紅外安裝柱出現(xiàn)傾斜、形變時(shí)，會(huì)給紅外射線造成破壞，導(dǎo)致其無(wú)法進(jìn)行預(yù)警。另外，該種傳感器對(duì)具體目標(biāo)的識(shí)別能力較差，即，當(dāng)植物生長(zhǎng)、動(dòng)物穿越時(shí)容易引起誤警，而且對(duì)掘地入侵、人員匍匐以及空中翻越等情況無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。

二、周界安防多傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用

本質(zhì)上，多傳感器融合主要指信息的融合，以“目標(biāo)識(shí)別”實(shí)現(xiàn)對(duì)周界的預(yù)警。為確保多傳感器融合技術(shù)在周界安防中更好的應(yīng)用，應(yīng)明確其不同信息流層面的作用。多傳感器融合技術(shù)主要包括傳感層、傳輸層、信息層、應(yīng)用層。

1.多傳感器融合技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

（1）傳感層

傳感層是多傳感器融合技術(shù)的基礎(chǔ)，紅外對(duì)射傳感器、微波探測(cè)器、光纖傳感器等均屬于傳感層，作用在于對(duì)監(jiān)控區(qū)域視頻信息、振動(dòng)信息等的采集。實(shí)際應(yīng)用中傳感器信號(hào)由模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、光信號(hào)之分，借助傳輸層實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的分析與判斷。

（2）傳輸層

傳輸層是傳輸傳感層信息的媒介，傳感層采集的不同信號(hào)的傳輸提供保證。事實(shí)上，不同的信號(hào)類型采用的傳輸方式不同，如使用同軸電纜、無(wú)線、以太網(wǎng)、光纖等，確保在不同監(jiān)控環(huán)境中，監(jiān)控區(qū)域信號(hào)的安全、完整的傳輸。

（3）信息層

信息層主要負(fù)責(zé)接收傳輸層傳輸?shù)男畔ⅲ?duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行處理、判定，決定是否進(jìn)行報(bào)警。需要注意的是當(dāng)前端傳感器自身能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，其輸出的即為報(bào)警信息，傳感信息處理器便依據(jù)報(bào)警策略實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的判斷與融合。當(dāng)前端處理器不對(duì)信息進(jìn)行處理時(shí)，如光纖振動(dòng)傳感器就無(wú)法處理信息，此時(shí)前端光纖傳感器借助光纜將信號(hào)傳輸給信息處理器，由信息處理器利用自身的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別算法，判斷振動(dòng)信號(hào)，決定是否進(jìn)行報(bào)警。另外，信息層中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)負(fù)責(zé)不同傳感器報(bào)警信息的存儲(chǔ)，以方便用戶檢索。

（4）應(yīng)用層

應(yīng)用層包括視頻監(jiān)控平臺(tái)、信息服務(wù)器、信息化平臺(tái)系統(tǒng)等，主要功能在于實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理、防區(qū)管理、聯(lián)動(dòng)管理及報(bào)警策略管理等，尤其應(yīng)用中人們更關(guān)注可疑地點(diǎn)、時(shí)間、目標(biāo)，一些可疑目標(biāo)周界環(huán)境中會(huì)夾雜出現(xiàn)動(dòng)物、人員、車輛等，因此，需要借助多個(gè)傳感器采集的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)可疑目標(biāo)的有效分離，此時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)分辨目標(biāo)的智能語(yǔ)音播報(bào)顯得尤為重要。

2.多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)

多傳感器融合技術(shù)包括空間維度與時(shí)間維度兩項(xiàng)內(nèi)容，其中空間維度對(duì)應(yīng)報(bào)警的地點(diǎn)信息，而時(shí)間維度對(duì)應(yīng)報(bào)警的時(shí)間。其中時(shí)間維度融合重點(diǎn)內(nèi)容在于時(shí)間窗口內(nèi)報(bào)警策略的設(shè)定。一種情況：在相同時(shí)間窗口內(nèi)多個(gè)傳感器單元均進(jìn)行了報(bào)警，才能判定為報(bào)警，而后允許將報(bào)警信號(hào)向應(yīng)用層傳輸；第二種情況：在相同時(shí)間窗口中其中一個(gè)傳感器發(fā)出了報(bào)警，即判定為報(bào)警；第三種情況處于第一種與第二種之間；其中第一種情況對(duì)單個(gè)傳感器漏報(bào)率具有較高要求；第二種情況要求單個(gè)傳感器具有較高的互補(bǔ)性，即，一種探測(cè)技術(shù)性能能夠?qū)α硪环N探測(cè)技術(shù)的不足加以很好的彌補(bǔ)。第二種情況具有較高的誤報(bào)率，因此，使用較低誤報(bào)率、互補(bǔ)性較強(qiáng)的探測(cè)器尤為關(guān)鍵，其中微波雷達(dá)與紅外對(duì)射結(jié)合應(yīng)用較為廣泛，可結(jié)合實(shí)際情況加以應(yīng)用。

空間維度融合主要在綜合分析周界安防特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行多維度的防護(hù)。例如，針對(duì)機(jī)場(chǎng)周界，在防止人員從圍網(wǎng)穿過(guò)的同時(shí)，還應(yīng)能夠避免人員高空拋物。詳細(xì)來(lái)講，空間防護(hù)包括地下、地面、低空三方面內(nèi)容，其中地下指對(duì)掘地入侵的報(bào)警；地面主要指對(duì)破壞、攀爬柵欄行為進(jìn)行報(bào)警；低空指對(duì)低空飛行器、翻越、拋物等情況的報(bào)警。為達(dá)到預(yù)期的效果，需要結(jié)合具體的空間位置進(jìn)行全面分析，選擇合適的傳感器。例如，為防止挖掘入侵可將光纖傳感器埋設(shè)在對(duì)應(yīng)的地理位置上；為防止地面入侵使用微波對(duì)射傳感器進(jìn)行預(yù)防。

結(jié)論

多傳感器融合技術(shù)在周界安防中的應(yīng)用彌補(bǔ)了單一傳感器技術(shù)漏警、誤警情況的出現(xiàn)，提高周界安防質(zhì)量，因此，加強(qiáng)多傳感器融合技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)研究得出以下結(jié)論：

（1）單一傳感器技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)中應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)較為成熟，但存在一定的弊端，無(wú)論振動(dòng)光纖傳感器、微波雷達(dá)傳感器還是紅外對(duì)射傳感器均具有存在漏警、誤警的可能，尤其無(wú)法對(duì)事物進(jìn)行判斷，一定程度上影響周界安防質(zhì)量。

（2）針對(duì)單一傳感器存在的不足，多傳感器融合技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的視野，多傳感器融合技術(shù)系統(tǒng)包括傳感層、傳輸層、信息層、應(yīng)用層等，尤其在保證采集信息準(zhǔn)確、無(wú)誤傳輸?shù)耐瑫r(shí)，配合使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)可提高對(duì)具體入侵事物的識(shí)別，使得周界安防質(zhì)量及水平的顯著提升。

（3）多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用中主要涉及空間維度與時(shí)間維度融合兩項(xiàng)內(nèi)容，其中空間維度主要包括地下、地表、低空等非法入侵的預(yù)警，而時(shí)間維度融合的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警策略的合理設(shè)定，尤其應(yīng)保證不同傳感器正常工作的同時(shí)性能能夠相互彌補(bǔ)，確保報(bào)警判定的正確性。

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