激光對射式入侵報警及定位傳感系統的制作方法
【專利摘要】一種激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是它包括兼具收發功能的第一部分和第二部分，第一部分包括第一激光驅動器、第一激光器、第一準直器、第一光電探測器、第一模數轉換器、第一單片機；第二部分包括第二光電探測器、第二模數轉換器、第二單片機、第二激光驅動器、第二激光器、第二準直器；第一激光驅動器驅動第一激光器發出近紅外激光經第一準直器后形成一束平行向前發射的第一光束，第一光束被第二光電探測器接收后轉換為模擬電信號送入第二模數轉換器，第二模數轉換器輸出數字信號至第二單片機；第一光束和第二光束相互平行且方向相反；第一單片機和第二單片機輸出信號至信號處理器進行同步和分析處理，由信號處理器驅動報警器。
【專利說明】激光對射式入侵報警及定位傳感系統
【技術領域】
[0001]本專利涉及一種激光對射式入侵與定位探測系統。
【背景技術】
[0002]在入侵探測上普遍使用的是攝像頭以及紅外線探測器，攝像頭觀測范圍較小，并且依賴于人工監視，紅外線探測器誤報警幾率高，并且不能對入侵位置進行定位。
[0003]激光測距儀原理上也可以用于安防系統，該系統是發出一束激光照射在物體上產生反射，根據反射信號進行定位。激光測距儀一般專用于已知物體的精確測距，分為手持激光測距儀和望遠鏡式激光測距儀。手持式測距儀一般測量距離在幾十米到一兩百米。望遠鏡式激光測距儀可達幾公里。這些激光測距儀對反射物/入侵物的反射面及反射率要求非常高，往往要求被測物與激光垂直，在工程上經常需要人為在被測量物上放置一個塑料反射面來提高測量效果。在安防系統應用時，如果入侵物種的外觀對激光的反射效果較差，或者高鏡面反射但反射方向與激光方向有偏差時，系統就無法收到有效信號，產生漏檢。
【發明內容】
[0004]本專利的目的是提供一種用于長距離入侵報警及定位的傳感系統，能夠對長距離安防線路進行監測，并能夠準確獲得入侵的區間位置信息。
[0005]本實用新型所采用的技術方案為:一種激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是它包括兼具收發功能的第一部分和第二部分，第一部分包括第一激光驅動器、第一激光器、第一準直器、第一光電探測器、第一模數轉換器、第一單片機；第二部分包括第二光電探測器、第二模數轉換器、第二單片機、第二激光驅動器、第二激光器、第二準直器；第一激光驅動器驅動第一激光器發出近紅外激光經第一準直器后形成一束平行向前發射的第一光束，第一光束被第二光電探測器接收后轉換為模擬電信號送入第二模數轉換器，第二模數轉換器輸出數字信號至第二單片機；第二激光驅動器驅動第二激光器發出近紅外激光經第二準直器后形成一束平行向前發射的第二光束，第二光束被第一光電探測器接收后轉換為模擬電信號送入第一模數轉換器，第一模數轉換器輸出數字信號至第一單片機；第一光束和第二光束相互平行且方向相反；第一單片機和第二單片機輸出信號至信號處理器進行同步和分析處理，由信號處理器驅動報警器。
[0006]本方案的具體特點還有，第一模數轉換器與第二模數轉換器采用高速ADC芯片ADC08D1000，本方案采用的美國國家半導體公司的ADC08D1000，最大采樣率可達1.6G，用于該系統可實現定位精度為0.2米左右。
[0007]第一激光驅動器和第二激光驅動器內設有恒流驅動電路，如圖4所示，恒流驅動電路由基準電壓Vc、集成運算放大器A”電阻R2、三極管Vq、供電電壓Vcc以及串聯電阻R1組成。恒流驅動電路的核心為三極管Vq，本方案可采用S9013、S8050等類似功能的NPN型三極管。該恒流驅動電路能夠為激光器提供一個恒定的電流，從而保證了激光器輸出光功率的穩定性。[0008]第一激光器和第二激光器采用近紅外波段激光器，波長1.3um波段左右或者
1.5um波段左右，這種波段的激光在空氣中傳輸損耗較低，屬于不可見光，不易損傷人眼，同時在安防中使用時能夠具有一定的隱蔽性。
[0009]本實用新型的有益效果是:準直器是用于調節激光器輸出激光發散角的光學器件，將輸出激光調整為平行光束發射出去。第一部分與第二部分分別固定在安防區警戒線兩端，第一激光器與第二激光器同時發出一束射向對方的激光，并被對方光電探測器探測至IJ，轉換為電壓信號，再通過模數轉換采集到單片機內，最終第一單片機與第二單片機將信號同時發送給信號處理器進行處理分析。本實用新型在檢測警戒線兩端各設置一臺具備發射與接收功能的設備，兩臺設備發出激光互射，并均被對方接收，當發生入侵時既能夠探測到入侵事件，并能夠定位入侵位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為系統結構圖；圖2為數據處理器獲得的兩路同步信號；圖3為入侵位置定位原理圖。圖4是恒流驅動電路原理圖。圖中:1-第一激光驅動器，2-第一激光器，3-第一準直器，4-第一光束,5-第二光電探測器,6-第二模數轉換器,7-第二單片機，8-第二激光驅動器，9-第二激光器,10-第二準直器,11-第二光束，12-第一光電探測器,13-第一模數轉換器，14-第一單片機，15-信號處理器,16-報警器;A-第一部分，B-第二部分。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，一種激光對射式入侵報警及定位傳感系統，它包括兼具收發功能的第一部分A和第二部分B,第一部分A包括第一激光驅動器1、第一激光器2、第一準直器3、第一光電探測器12、第一模數轉換器13、第一單片機14 ;第二部分B包括第二光電探測器
5、第二模數轉換器6、第二單片機7、第二激光驅動器8、第二激光器9、第二準直器10 ;第一激光驅動器I驅動第一激光器2發出近紅外激光經第一準直器3后形成一束平行向前發射的第一光束4，第一光束被第二光電探測器5接收后轉換為模擬電信號送入第二模數轉換器6，第二模數轉換器6輸出數字信號至第二單片機7 ;第二激光驅動器8驅動第二激光器9發出近紅外激光經第二準直器10后形成一束平行向前發射的第二光束11,第二光束被第一光電探測器12接收后轉換為模擬電信號送入第一模數轉換器13，第一模數轉換器13輸出數字信號至第一單片機14 ;第一光束和第二光束相互平行且方向相反；第一單片機14和第二單片機7輸出信號至信號處理器15進行同步和分析處理，由信號處理器15驅動報警器16。
[0012]第一激光驅動器和第二激光驅動器內設有恒流驅動電路，如圖4所示，恒流驅動電路由基準電壓Vc、集成運算放大器A”電阻R2、三極管Vq、供電電壓Vcc以及串聯電阻R1組成。集成運算放大器可采用0PA2604等；R1為限流電阻，激光器獲得的驅動電流I=Vc/R1,例如，當供電電壓Vc為10V，R1阻值為10 Ω時，激光器最大驅動電流不超過1A，本方案設定R1為100 Ω，Vc為10V，因此最大驅動電流不超過100mA，能夠保護激光器不會過流燒壞；恒流驅動電路的核心為三極管Vq，本方案可采用S9013、S8050等類似功能的NPN型三極管；R2為緩沖電阻，一般選擇3000歐姆，對驅動電路影響不大；該恒流驅動電路能夠為激光器提供一個恒定的電流，從而保證了激光器輸出光功率的穩定性。第一激光器和第二激光器采用法國manlight公司ML-CW-R/P-0EM/TKS-1550 ;第一單片機和第二單片機采用TI公司生產的MSP430。
[0013]在沒有發生侵入事件時，第一單片機14與第二單片機7各自接收到的信號為一直流電壓信號。
[0014]當有一物體或者人侵入，經過警戒線會切斷激光傳播路徑，此時第一單片機14與第二單片機7接收到的信號由高電平變為低電平，產生一個下跳沿，如圖2所示。當兩路信號均測量到下跳沿時，該事件可判定為侵入事件，信號處理器發送一個報警指令給報警器。如圖2所示為信號處理器獲取的兩路單片機采集到的連續記錄信號示意圖，當兩路信號均有被中斷時，確定為有入侵事件發生；兩路信號中斷時間差可以計算出侵入位置，即:
[0015]S=L/2_At*C/2(I)
[0016]Λ t為A信號中斷與B信號中斷相減時間差，可以為負值。
[0017]S為事件發生的位置。
[0018]L為A與B之間的距離。
[0019]C為光速,常數,約為3*108米/秒。
[0020]當Λ t=0時，S=L/2,即事件發生在A與B正中間位置。
[0021]入侵位置定位算法原理如圖3所示，假設事件發生位置距離B位置h時間光程，距離A位置t2光程，t2=T -t1； T為A距離B的總光程時間，光程差
[0022]Δ t=t2-t1=T-2t1(2)
[0023]推出A1=TA-At/^(3)
[0024]公式兩邊乘上光速，則可得出:
[0025]Δ t*c=c*T/2_c* Δ t/2(4)
[0026]考慮到c*T為A距離B的直線距離，即L，因此上式推出公式I的最終結果，即計算入侵時間發生位置的關系式
[0027]S=L/2- Δ t*C/2
[0028]At能夠通過獲取的兩路信號中得出，因此，該系統不但可以進行入侵報警，還能夠給出入侵位置，特別適合于較長距離的防止入侵監測使用。
【權利要求】
1.一種激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是它包括兼具收發功能的第一部分和第二部分，第一部分包括第一激光驅動器、第一激光器、第一準直器、第一光電探測器、第一模數轉換器、第一單片機；第二部分包括第二光電探測器、第二模數轉換器、第二單片機、第二激光驅動器、第二激光器、第二準直器；第一激光驅動器驅動第一激光器發出近紅外激光經第一準直器后形成一束平行向前發射的第一光束，第一光束被第二光電探測器接收后轉換為模擬電信號送入第二模數轉換器，第二模數轉換器輸出數字信號至第二單片機；第二激光驅動器驅動第二激光器發出近紅外激光經第二準直器后形成一束平行向前發射的第二光束，第二光束被第一光電探測器接收后轉換為模擬電信號送入第一模數轉換器，第一模數轉換器輸出數字信號至第一單片機；第一光束和第二光束相互平行且方向相反；第一單片機和第二單片機輸出信號至信號處理器進行同步和分析處理，由信號處理器驅動報警器。
2.根據權利要求1所述的激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是第一模數轉換器與第二模數轉換器采用高速ADC芯片ADC08D1000。
3.根據權利要求1所述的激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是第一激光器和第二激光器采用 ML-CW-R/P-0EM/TKS-1550。
4.根據權利要求1所述的激光對射式入侵報警及定位傳感系統，其特征是第一單片機和第二單片機采用MSP430。
【文檔編號】G08B13/181GK203825755SQ201420242147
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】劉寶玉, 劉正先, 田永超, 曾伍陽, 楊勇, 申會文 申請人:劉寶玉, 劉正先, 田永超