DE4036342C1

DE4036342C1 - Passive IR monitoring system - comprises stack of IR detectors distributed on column at various angles to cover complete field without gaps

Info

Publication number: DE4036342C1
Application number: DE19904036342
Authority: DE
Inventors: Peter Josef Laumer; Edgar 8000 Muenchen De Lechner; Claus 8018 Grafing De Reiter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: CH683299A5; ATA218291A; AT399239B

Abstract

The detector system is used for surveillance of a large area (S). Detectors (1.1-1.4) are mounted on a post. Each one is set at an angle to monitor a particular region (I-V). The regions overlap each other so as to avoid any gaps in coverage. The arrangement provides complete coverage upto the height of a fence on the other boundary. The output of each detector is amplified and signals fed through to a multiplexer input of a processing stage. Processed signals are relayed to a main station. ADVANTAGE - Provides uninterruped surveillance at selected distance. Reduced number of false alarms.

Description

Die Erfindung betrifft ein passives Infrarot-Überwachungssystem mit mehreren Infrarotdetektoren.The invention relates to a passive infrared monitoring system several infrared detectors.

Aus der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegenden DE 36 00 259 A1 ist ein Bewegungsmelder bekannt, bei dem die Empfangsoptik wenigstens zwei waagrecht verlaufende und voneinander senkrecht beabstandete Detektorsegmente aufweist und so einen unsicht baren Zaun bildet, mit dem von oben herabfallende Gegenstände von seit lich eintretenden Personen unterschieden werden können. Ein Unterlaufen des Zaunes erscheint dadurch jedoch möglich zu sein, eine Entfernungs information über das eingedrungene Objekt kann nicht geliefert werden.A motion detector is known from DE 36 00 259 A1 on which the preamble of claim 1 is based, in which the Reception optics at least two horizontally running and from each other vertically spaced detector segments and so an invisible baren fence, with which objects falling from above from who can be distinguished. An underflow the fence, however, appears to be possible, a distance Information about the intrusion cannot be provided.

In der älteren Patentanmeldung P 40 33 260.8 ist eine sog. "Sensor-Video-Säule" zur optischen Zaunüberwachung beschrieben, die aus mehreren, im wesentlichen abschnittsgleichen Modulen aufgebaut ist, wobei einer dieser Module mehrere, mit Abständen übereinander ange ordnete Fenster für Infrarotdetektoren aufweist. Diese Infrarot detektoren blicken auf unterschiedliche Streckenabschnitte längs einer zu überwachenden Strecke und bilden somit einen unsichtbaren Vorhang.In the older patent application P 40 33 260.8 a so-called. "Sensor video column" for optical fence monitoring described that several, essentially identical modules are set up, one of these modules being several, spaced one above the other arranged windows for infrared detectors. This infrared detectors look at different sections of the route along one to be monitored and thus form an invisible curtain.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Infrarot-Überwachungs system mit geringer Fehlalarmrate zu schaffen, welches zusätzlich eine Entfernungsangabe über ein alarmauslösendes Objekt liefert. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch ein nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildetes Infrarot-Überwachungssystem.It is an object of the present invention to provide infrared monitoring to create a system with a low false alarm rate, which additionally Provides distance information about an alarm-triggering object. The solution this task is accomplished by a according to the characteristic features of the Claim 1 trained infrared surveillance system.

Beim vorliegenden Erfindungsgegenstand sind die Infrarotdetektoren einer Säule derart ausgerichtet, daß mindestens zwei Detektoren mindestens einen Abschnitt der zu überwachenden Strecke aus unter schiedlichen Winkeln betrachten. Dadurch entstehen, je nach Anordnung mehr Zonen, die durch Auswertung der Detektoren unterschieden werden können, als es der Anzahl der Detektoren entspricht. Weiterhin vermindert sich dadurch die Fehlalarmrate, da in den mehrfach überwachten Streckenabschnitten nicht nur das Alarmsignal eines Detektors ausreicht, um einen Alarm auszulösen.In the present subject matter of the invention are the infrared detectors a column aligned so that at least two detectors at least a section of the route to be monitored from below look at different angles. This arises, depending on the arrangement more zones that are differentiated by evaluating the detectors than the number of detectors. Farther this reduces the false alarm rate, since in the multiple not only monitored the alarm signal of a route section Detector is sufficient to trigger an alarm.

Bei Verwendung von sog. pyroelektrischen Doppelkristallen für einen Infrarotdetektor, können mit Hilfe eines gemeinsamen Reflektors zwei Empfangskeulen erzeugt werden, die symmetrisch nebeneinander verlaufen und jeweils eine Seite eines Zaunes überwachen können. Mit Hilfe einer Auswerteschaltung der Detektoren einer Säule kann dann sowohl der entsprechende Abschnitt als auch die zugehörige Zaunseite angezeigt werden, in welchen der Alarm ausgelöst wurde.When using so-called pyroelectric double crystals for one Infrared detector, two with the help of a common reflector Reception lobes are generated that run symmetrically side by side and can monitor one side of a fence at a time. With the help of a Evaluation circuit of the detectors of a column can then both corresponding section as well as the associated fence side is displayed in which the alarm was triggered.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren teilweise schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.The invention is based on the part in the figures schematically illustrated embodiments described in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein passives Infrarot-Überwachungssystem zur Überwachung eines Zaunes; FIG. 1 is a passive infrared surveillance system for monitoring a fence;

Fig. 2a und b eine Seitenansicht bzw. Aufsicht einer Zaunüberwachungsanlage gemäß Fig. 1; Figs. 2a and b show a side view and plan view of a fence monitoring system according to Fig. 1;

Fig. 3 einen Infrarotdetektor für ein passives Überwachungssystem gemäß Fig. 1 und 2; Fig. 3 is an infrared detector for a passive monitoring system according to Fig. 1 and 2;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer elektronischen Auswerteschaltung für einen Infrarotdetektor gemäß Fig. 3; FIG. 4 shows a block diagram of an electronic evaluation circuit for an infrared detector according to FIG. 3;

Fig. 5 ein zaunbildendes passives Überwachungssystem. Fig. 5 is a fence-forming passive monitoring system.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine Säule 1 auf, die im Boden verankert ist und an der ein Zaun Z befestigt ist. Der über den Zaun Z ragende Teil der Säule 1 weist vier gleiche Segmente auf, in denen Infrarotdetektoren (1.1 bis 1.4) so angeordnet sind, daß sie auf die gleiche Seite des Zaunes Z blicken. Die Infrarotdetektoren (1.1 bis 1.3) der unteren drei Segmente sollen insgesamt einen Streckenabschnitt S des Zaunes überwachen und sind dazu so ausgerichtet, daß sie unter schiedliche mittlere Blickrichtungen α₁ bis α₃ bezogen auf die Säulenachse aufweisen. Auf diese Weise entstehen unterschiedlich über wachte Streckenabschnitte I bis V. Der Infrarotdetektor 1.4 des obersten Säulensegments dient zur Überwachung der Zaunkrone und ist daher bezüglich seiner Blickrichtung α₄ so ausgerichtet, daß nur noch der obere Teil des Zaunes Z und nicht mehr der Boden erfaßt wird. Zur lückenlosen Überwachung des gesamten Zaunes befindet sich dann im Streckenabschnitt V wiederum eine gleichartige Säule 1, die in die gleiche Richtung wie die vorhergehende mit ihren Detektoren blickt und damit den nächsten Abschnitt des Zaunes überwacht.The embodiment shown in Fig. 1 has a column 1 which is anchored in the ground and to which a fence Z is attached. The part of the column 1 protruding over the fence Z has four identical segments, in which infrared detectors ( 1.1 to 1.4 ) are arranged so that they face the same side of the fence Z. The infrared detectors ( 1.1 to 1.3 ) of the lower three segments are intended to monitor a total of a section S of the fence and are aligned so that they have different mean viewing directions α ₁ to α ₃ with respect to the column axis. In this way, there are different monitored sections I to V. The infrared detector 1.4 of the uppermost column segment is used to monitor the fence crown and is therefore aligned with respect to its viewing direction α ₄ so that only the upper part of the fence Z and no longer the ground is detected . For complete monitoring of the entire fence there is in turn a similar column 1 in section V which looks in the same direction as the previous one with its detectors and thus monitors the next section of the fence.

Wie aus Fig. 1 bzw. Fig. 2a ersichtlich wird, können also mit drei Infrarotdetektoren 1.1 bis 1.3 innerhalb einer Strecke S, die dem Abstand zweier Säulen 1 entspricht, fünf Streckenabschnitte I bis V unterschieden werden, wobei die Abschnitte I, II und IV von jeweils zwei, in unterschiedliche Richtungen blickende Detektoren beobachtet werden. Dies wird am besten aus Fig. 2a ersichtlich, wobei hier der Zaunabschnitt zwischen den Säulen 1 ₂ und 1 ₃ betrachtet werden soll: Hier wird der Abschnitt I sowohl vom Detektor 1.1 der Säule 1 ₂ als auch vom Detektor 1.3 der Säule 1 ₁ erfaßt. Der Abschnitt II wird von den beiden Detektoren 1.1 und 1.2 der Säule 1 ₂ erfaßt und der Abschnitt IV von den Detektoren 1.2 und 1.3 der Säule 1 ₂. Entsprechend muß auch ein in diese Zonen eindringendes Objekt bei den jeweils zugeordneten Detektoren ein gleichartiges Signal auslösen. Mit Hilfe der in Fig. 4 noch näher beschriebenen Schaltung kann dann sowohl ermittelt werden, ob es sich um einen echten Alarmfall handelt und, wenn ja, in welchem Streckenabschnitt dieser Alarm ausgelöst wurde.As can be seen from FIG. 1 or FIG. 2a, five route sections I to V can thus be distinguished with three infrared detectors 1.1 to 1.3 within a distance S which corresponds to the distance between two columns 1 , with sections I, II and IV are observed by two detectors each looking in different directions. This can best be seen from FIG. 2a, the fence section between the columns 1 ₂ and 1 _{3 being} considered here: section I is detected both by the detector 1.1 of the column 1 ₂ and by the detector 1.3 of the column 1 ₁ . Section II is detected by the two detectors 1.1 and 1.2 of column 1 ₂ and section IV by detectors 1.2 and 1.3 of column 1 ₂ . Correspondingly, an object entering these zones must also trigger a similar signal in the associated detectors. With the help of the circuit described in more detail in FIG. 4, it can then be determined whether it is a real alarm case and, if so, in which section of the route this alarm was triggered.

In Fig. 3 ist der Aufbau eines Infrarotdetektors dargestellt, der im wesentlichen einen konkaven, für infrarotes Licht reflektierenden Spiegel 1.11 aufweist, auf dessen optischer Achse 1.13 ein Detektor element 1.12 angeordnet ist. Das Detektorelement 1.12 weist einen pyroelektrischen Doppelkristall auf, wobei beide Kristallteile geringfügig neben der optischen Achse 1.13 angeordnet sind. Dadurch blicken beide Kristallhälften in unterschiedliche Richtungen 1.14 bzw. 1.15, die etwas von der optischen Achse 1.13 abweichen und zu dieser symmetrisch sind. Die zugehörigen Empfangskeulen sind in Fig. 2b dargestellt, wobei hier die doppelten Empfangskeulen nur jeweils eines Detektors einer Säule mit Blick von oben dargestellt sind. Die den Blickrichtungen 1.14 zugeordneten Empfangskeulen überwachen lückenlos eine Seite des Zaunes Z und die in Blickrichtungen 1.15 zugeordneten Keulen die andere Seite.In Fig. 3, the structure of an infrared detector is shown, which essentially has a concave mirror 1.11 reflecting for infrared light, on the optical axis 1.13 of which a detector element 1.12 is arranged. The detector element 1.12 has a pyroelectric double crystal, both crystal parts being arranged slightly next to the optical axis 1.13 . As a result, both crystal halves look in different directions 1.14 and 1.15 , which deviate somewhat from the optical axis 1.13 and are symmetrical to it. The associated receiving lobes are shown in FIG. 2b, here the double receiving lobes of only one detector of a column are shown with a view from above. The receiving lobes assigned to viewing directions 1.14 continuously monitor one side of the fence Z and the lobes assigned to viewing directions 1.15 monitor the other side.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild für eine elektronische Auswerte schaltung 2 der Infrarotdetektoren 1.1, 1.2 usw. dargestellt. Die Signale eines Detektorelementes 1.12 werden dabei in einem Verstärker 1.16 verstärkt und einer Kompensationsschaltung 1.17 zugeführt, wodurch eine Unabhängigkeit des Signalpegels von der Bewegungsgeschwindigkeit des zu detektierenden Objektes erzielt wird. Diese Maßnahme führt zu einer deutlichen Senkung der Fehlalarmrate und zu einer sicheren Objektdetektion auch bei schnellen Bewegungsgeschwindigkeiten in Sensornähe. Das so aufbereitete Detektorsignal wird einem Multiplexer 2.1 der Auswerteschaltung 2 zugeführt und in einem Analag/Digital-Wand ler 2.2 digitalisiert und in einen Rechner 2.3 eingegeben. Der Rechner 2.3 verwertet nun die aus den unterschiedlichen Detektoren 1.1 bis 1.4 eingehenden Signale und verknüpft diese so, daß sowohl die Zaunseite als auch der entsprechende Streckenabschnitt, in welchem ein Alarm ausgelöst wurde, ermittelt wird. Ein entsprechendes Signal wird dann einer Schnittstelle 2.4 zugeführt und über eine Übertragungsstrecke 3 an diejenige, (nicht dargestellte) Videokamera weitergegeben, die dem Streckenabschnitt zugeordnet ist.In Fig. 4 is a block diagram for an electronic evaluation circuit 2 of the infrared detectors 1.1 , 1.2 , etc. is shown. The signals of a detector element 1.12 are amplified in an amplifier 1.16 and fed to a compensation circuit 1.17 , as a result of which the signal level is independent of the speed of movement of the object to be detected. This measure leads to a significant reduction in the false alarm rate and to reliable object detection even at fast movement speeds near the sensor. The detector signal processed in this way is fed to a multiplexer 2.1 of the evaluation circuit 2 and digitized in an analog / digital converter 2.2 and entered into a computer 2.3 . The computer 2.3 now evaluates the signals coming in from the different detectors 1.1 to 1.4 and links them in such a way that both the fence side and the corresponding section of the route in which an alarm was triggered is determined. A corresponding signal is then fed to an interface 2.4 and passed on via a transmission link 3 to the video camera (not shown) which is assigned to the route section.

In Fig. 5 ist eine Säule 5 für ein zaunloses Überwachungssystem dargestellt, welche eine Vielzahl von übereinander in gleichen Abständen angeordneten Detektoren 5.1 bis 5.8 aufweist. Die einzelnen Detektoren haben bezüglich der Säulenachse den gleichen Blickwinkel α₅ sowie den gleichen Öffnungswinkel β. Der von der gesamten Anordnung erfaßte Bereich wird so in eine Vielzahl von im Querschnitt rautenförmigen Sektoren unterteilt. Die einzelnen Sektoren können unterschiedlichen Detektoren zugeordnet werden, so daß eine einfache Erkennung möglich wird: So ist z. B. der mit 12 bezeichnete Bereich lediglich von den Detektoren 5.1 und 5.2 gleichzeitig erfaßt; ein Eindringen beispielsweise in den Bereich 345 würde bei den Detektoren 5.3, 5.4 und 5.5 gleichzeitig ein Signal auslösen; entsprechend würde bei einem gleichzeitigen Signal aus den Detektoren 5.1 bis 5.7 eindeutig auf den Sektor 1-7 geschlossen werden können.In FIG. 5, a column 5 is shown for a loose fence monitoring system comprising a plurality of superposed at equal intervals detectors 5.1 to 5.8. The individual detectors have the same viewing angle α ₅ and the same opening angle β with respect to the column axis. The area covered by the entire arrangement is thus subdivided into a plurality of sectors with a diamond-shaped cross section. The individual sectors can be assigned to different detectors, so that simple detection is possible. B. the area designated by 12 is only detected by detectors 5.1 and 5.2 at the same time; penetration into area 345 , for example, would trigger a signal at the same time in detectors 5.3 , 5.4 and 5.5 ; accordingly, a simultaneous signal from the detectors 5.1 to 5.7 would allow conclusions to be drawn about the sector 1-7 .

Bei dieser Anordnung bewirkt die mit zunehmender Entfernung von der Säule 5 zunehmende Mehrfachüberwachung der Sektoren eine Kompensation der abnehmenden Empfindlichkeit der einzelnen Detektoren mit der Entfernung. Eine Störung in nur einem der Detektoren 5.1 löst hier noch keinen Fehlalarm aus.With this arrangement, the increasing monitoring of the sectors with increasing distance from column 5 compensates for the decreasing sensitivity of the individual detectors with distance. A fault in only one of the detectors 5.1 does not trigger a false alarm here.

Claims

1. Passive infrared monitoring system with several infrared detectors, which are arranged one above the other at intervals, characterized in that the infrared detectors are arranged in a column, that the reception areas of the infrared detectors continuously cover a distance to be monitored and at least two infrared detectors ( 1.1- 1.3 ) consider at least one section (I, II, IV) of the line ( 5 ) to be monitored from different angles (α ₁ , α ₂ , α ₃ ).

2. Infrared monitoring system according to Claim 1, characterized in that the number of infrared detectors ( 5.1-5.8 ) which jointly monitor a section of the route increases with increasing distance from the column ( 5 ) ( Fig. 5).

3. Infrared monitoring system according to one of claims 1 or 2, characterized in that each infrared detector ( 1.1 ) is provided with a pyroelectric double crystal ( 1.12 ) which is arranged within a common reflector ( 1.11 ) such that two reception lobes which run symmetrically next to one another arise and the planes of symmetry of the receiving lobes ( 1.14 , 1.15 ) of all infrared detectors of a column coincide in one plane ( Fig. 3, Fig. 2b).

4. Infrared monitoring system according to claim 3, characterized in that a fence ( 7 ) is arranged in the plane of symmetry of the receiving lobes ( Fig. 2b).

5. Infrared monitoring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the infrared detectors ( 1.1-1.4 ) are connected to an electronic evaluation circuit ( 2 ) which, depending on which infrared detector (s) has triggered an alarm signal or have generated a distance signal.