一种激光雷达监测系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种激光雷达监测系统，包括激光发射模块、激光接收模块、旋转扫描机构和信号处理及控制模块，该信号处理及控制模块用于根据接收到的反映脉冲激光发射时间的信号和反映接收脉冲激光的时间的信号，得到脉冲激光的发射时间和接收时间之间的时间差，得到被监测区域的目标信息的距离信息，并同时与旋转扫描机构中的马达上传的霍尔传感器的角度信息匹配，得到检测目标的距离角度信息组；将该组信息按照固定周期组合为帧数据，传递给信号处理及控制模块中的报警处理模块；报警处理模块中采用地图建立和人员检测方法检测告警点，由信号处理及控制模块中的报警处理模块输出告警点的坐标位置和/或数量判定是否告警。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于雷达
，尤其涉及一种激光雷达监测系统。
技术介绍
激光雷达是光、机、电一体化设备，属于较为高端的仪器设备。现在该类产品的应用主要集中在科研院校和各种比赛中出现的应用算法开发，比如只能导航、移动跟踪、机器人视觉等。目前国际上的技术程度决定了它的高价位，这在很大程度上限制了民用激光雷达的普及和应用。实际上，激光雷达在民用防入侵方面有很大的优势。传统的民用防入侵手段主要是通过视频监控实现的，这种方式需要耗费大量的人力，而其他防入侵方式比如震动报警也存在难以避免的虚警和误警情况。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种激光雷达监测系统，其误警率和漏警率都很低。为实现上述目的，本技术提供一种激光雷达监测系统，包括激光发射模块，用于发射脉冲激光，并将反映脉冲激光发射时间的信号发送至信号处理及控制模块；激光接收模块，用于接收从被检测区域反射回的脉冲激光，并将反映接收脉冲激光的时间的信号发送至信号处理及控制模块；旋转扫描机构，用于通过旋转利用激光发射模块发射的脉冲激光扫描被监测区域中各个位置，并将从被监测区域各个位置反射回的脉冲激光依次收集到所述激光接收模块中；信号处理及控制模块，用于根据接收到的反映脉冲激光发射时间的信号和反映接收脉冲激光的时间的信号，得到脉冲激光的发射时间和接收时间之间的时间差，由所述时间差得到被监测区域的目标信息的距离信息，并同时与旋转扫描机构中的马达上传的霍尔传感器的角度信息匹配，得到检测目标的距离角度信息组；将该组信息按照固定周期组合为帧数据，传递给信号处理及控制模块中的报警处理模块；所述报警处理模块中采用地图建立和人员检测方法检测告警点，由所述信号处理及控制模块中的报警处理模块输出告警点的坐标位置和/或数量判定是否告警。优选地，所述激光发射模块包括激光二极管(LD)、用于驱动激光二极管的激光脉冲二极管(PLD)驱动电路、以及与PLD驱动电路相连的窄脉冲发生器和方波发生器。优选地，所述激光接收模块包括用于接收从被检测区域反射回的脉冲激光的雪崩接收管(APD)、接收APD发送的信号进行放大的前置放大器、与前置放大器相连的电压放大器、整形调理电路、以及为APD供电的DC/DC逆变器。优选地，所述信号监测和控制模块包括:ARM控制器和时间检测模块和接口模块；其中，所述ARM控制器用于在接收到ARM控制器的触发信号后根据接收到的调理整形后的反映脉冲激光发射时间的信号和反映接收脉冲激光的时间的信号，得到脉冲激光的发射时间和接收时间之间的时间差，并在检测完成后，向ARM控制器发送检测到的时间差；所述ARM控制器用于向时间检测模块发送触发信号，并接收所述时间检测模块发送的检测到的时间差，并由所述时间差得到被监测区域的目标的距离信息，并同时与旋转扫描机构中的马达上传的霍尔传感器的角度信息匹配，得到检测目标的距离角度信息组； 将该组信息按照固定周期组合为帧数据，传递给报警处理算法模块。所述报警处理模块是激光雷达上层应用实现的主体，是关键技术核心算法的所在。报警处理模块中算法中采用的信号处理方法主要分为地图建立和人员检测。由算法模块输出告警点的坐标位置和/ 或数量判定是否告警。优选地，所述ARM控制器包括用于将被检测区域的目标信息进行报警处理模块处理后得到告警点的信号检测子模块；其中，所述信号检测子模块包括数据预处理单元，用于对被检测区域的目标信息进行滤波，以达到干扰点滤除；背景滤除单元，用于将经过干扰点滤除的目标信息与预先建立的地图数据进行多重差分得到差分后的目标信息；分割单元，用于初步分割属于不同物体的数据点，将可能为同一目标的点聚类为一组；特征提取单元，用于根据分割单元分割后每个物体的不同数据点信息，提取每个物体的形状和/或运动特征信息；数据融合单元，用于综合所述特征提取单元提取出的特征信息，将特征信息满足预定规则的被分割的相邻数据点所属于的不同物体重新划分为同一物体，实现跟踪功能。优选地，所述特征提取单元提取的物体的形状信息包括物体的质心、物体的外形、轮廓的线性度、曲率或椭圆率；所述物体的运动特征信息包括物体当前位置的笛卡尔坐标、运动速度、方向、角速度或加速度。优选地，所述分割单元在分割属于不同物体的数据点时，根据障碍物距离激光接收模块的距离选择可变的判定阈值。优选地，所述ARM控制器还包括地图重建模块；所述地图重建模块用于在发生重建地图触发事件时，将所述信号检测子模块中的数据预处理单元得到的经过干扰点滤除的目标信息做背景环境拟合运算，得到重建后的地图数据。优选地，所述地图触发条件为定时器的时间到达阈值或者告警点检测异常标识位显不异常。优选地，还包括光电开关，所述光电开关在所述旋转扫描机构旋转一圈时，产生一个周脉冲；另外在旋转扫描机构的马达中安装霍尔传感器，用于检测旋转扫描机构的旋转角度。通过本技术实施例提供的激光雷达监测系统，对入侵者检测的漏警率和虚警率都很低。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1是本技术提供的激光雷达监测系统的一个实施例的示意图；图2是图1中的激光发射模块的一种具体结构的示意图；图3是图1中的激光接收模块的一种具体结构的示意图；图4是激光发射模块所在的电路板的一种布局的示意图；图5是激光接收模块所在的电路板的一种布局的示意图；图6是图1中的ARM控制器的一种具体结构的示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。图1是本技术提供的激光雷达监测系统的一个实施例的示意图，如图1所示， 本实施例中的激光雷达监测系统包括激光发射模块1、激光接收模块2、信号处理及控制模块3、旋转扫描机构4。其中，激光发射模块1用于发射脉冲激光，并将反映脉冲激光发射时间的信号发送至信号处理及控制模块3。本实施例中的激光雷达通过根据脉冲激光的发射时间和接收时间的时延完成被监测区域中的目标的测距，并通过对被监测区域的扫描获取整个被监测区域的目标信息。激光接收模块2用于接收从被监测区域反射回的脉冲激光，并将反映接收脉冲激光的时间的信号发送至信号处理及控制模块3。旋转扫描机构4用于通过旋转，利用激光发射模块1发射的脉冲激光扫描被监测区域中的各个位置，并将从被监测区域各个位置反射回的脉冲激光依次收集到激光接收模块2中。信号处理及控制模块3与激光发射模块1和激光接收模块2相连，对激光发射模块1和激光接收模块2进行控制，并从其接收信号。信号处理及控制模块3根据从激光发射模块1接收到的反映脉冲激光发射时间的信号、以及从激光接收模块2接收到的反映接收脉冲激光的时间的信号，得到脉冲激光的发射时间与同一脉冲激光从被监测区域反射并被接收的接本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种激光雷达监测系统，包括：激光发射模块，用于发射脉冲激光，并将反映脉冲激光发射时间的信号发送至信号处理及控制模块；激光接收模块，用于接收从被检测区域反射回的脉冲激光，并将反映接收脉冲激光的时间的信号发送至信号处理及控制模块；旋转扫描机构，用于通过旋转利用激光发射模块发射的脉冲激光扫描被监测区域中的各个位置，并将从被监测区域各个位置反射回的脉冲激光依次收集到所述激光接收模块中；信号处理及控制模块，用于根据接收到的反映脉冲激光发射时间的信号和反映接收脉冲激光的时间的信号，得到脉冲激光的发射时间和接收时间之间的时间差，由所述时间差得到被监测区域的目标信息的距离信息，并同时与旋转扫描机构中的马达上传的霍尔传感器的角度信息匹配，得到检测目标的距离角度信息组；将该组信息按照固定周期组合为帧数据，传递给信号处理及控制模块中的报警处理模块；所述报警处理模块中采用地图建立和人员检测方法检测告警点，由所述信号处理及控制模块中的报警处理模块输出告警点的坐标位置和／或数量判定是否告警。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余志军，杨宇卓，何风行，吕政，鲍星合，梅伟峰，马润泽，杨宇卓，谭振华，刘海涛，
申请(专利权)人：无锡物联网产业研究院，感知物联网集团无锡有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32