導讀：隨著無線電技術的快速發(fā)展，毫米波雷達逐漸成為智能安防系統(tǒng)中的一個重要研究領域。毫米波雷達傳感器以其抗干擾能力強，精度高和遠距離測量等優(yōu)勢，在智能安防系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。目前，基于毫米波雷達傳感器移動目標檢測和跟蹤算法的毫米波人員監(jiān)測雷達被越來越多的應用在站臺預警、行人監(jiān)測、智能安防、智慧養(yǎng)老與智慧社區(qū)等眾多智能安防監(jiān)控領域。

毫米波，是工作在毫米波波段（millimeter wave），工作頻率在30～300GHz，波長在1～10mm之間的電磁波。毫米波的波長介于微波和紅外線之間，因此毫米波雷達兼有微波雷達和光電雷達的一些優(yōu)點。目前用于人員監(jiān)測的傳感器除了毫米波雷達以外，還包括：激光雷達、超聲波雷達、攝像頭等。

攝像頭探測范圍廣、監(jiān)測的信息量大，能夠遙測，但其數(shù)據(jù)計算量大，要求傳輸帶寬大，易受天氣、遮擋物影響，并且無法直接獲得深度信息，并且易泄露個人隱私。

超聲波雷達測距方法簡單，成本低，但其傳輸速度易受天氣影響，且超聲波散射角大、方向性較差，在測量較遠距離目標時，其回波信號比較弱，影響測量精度。

激光雷達測量精度高，但易受自然光或是熱輻射的影響，在自然光強烈或是輻射區(qū)域的時候，激光雷達會被削弱很多，且激光雷達造價成本高，對工藝水平要求也比較高。

毫米波雷達可直接獲得深度信息，不受光、熱、霧、煙、灰塵等外界環(huán)境因素的影響，抗干擾能力強，環(huán)境適應性好，且不會泄露個人隱私。其測量精度與穩(wěn)定性優(yōu)于攝像頭與超聲波雷達，工藝水平要求與造價成本低于激光雷達，具有較高的商業(yè)應用價值。因此，毫米波人員監(jiān)測雷達被越來越多的應用在站臺預警、行人監(jiān)測、智能安防、智慧養(yǎng)老與智慧社區(qū)等眾多領域。

巍泰技術（武漢）有限公司人員監(jiān)測雷達WTR-810/820采用毫米波技術原理和公司自主知識產(chǎn)權的數(shù)據(jù)處理算法，可廣泛應用于道路斑馬線、公共客運站臺/出入口通道及室內(nèi)等眾多場景目標人員的人數(shù)統(tǒng)計、方向信息獲取、活動軌跡跟蹤、區(qū)域安防預警等。目前，WTR-810/820已通過了宿舍人員計數(shù)、衛(wèi)生間人數(shù)統(tǒng)計、高鐵站臺防入侵預警、斑馬線行人過街預警等多場景應用測試，并已獲得“ITS Asia 2021年度創(chuàng)新產(chǎn)品推薦”獎，以及國內(nèi)外諸多企業(yè)的認可，順利進入商用階段。

一、智能安防：人員計數(shù)與軌跡跟蹤

巍泰技術（武漢）有限公司人員監(jiān)測雷達是基于毫米波線性調頻脈沖毫米波雷達芯片，采用FMCW、MIMO等技術，具有測距、測速精度高，測角分辨率高及虛警率低等優(yōu)點，可實現(xiàn)對室內(nèi)、室外多場景多目標人員的準確監(jiān)測、精確定位與穩(wěn)定跟蹤，并有效區(qū)分人與非人物體，統(tǒng)計目標人員數(shù)量，穩(wěn)定輸出多個目標人員的距離、速度和角度等信息。

1、人員監(jiān)測與數(shù)量統(tǒng)計

人員監(jiān)測與數(shù)量統(tǒng)計是現(xiàn)有多個場景中不可缺少的數(shù)據(jù)，如機場、商場、連鎖店、車站、博物館、會議室等場合，人員發(fā)現(xiàn)清點和數(shù)據(jù)估計在安全管理，提高整體服務水平等方面起重要作用。現(xiàn)有人員計數(shù)應用中，主要有攝像頭識別，紅外識別，傳統(tǒng)人工清點，還有采用自動清點的機械設備，采用rfid的門禁系統(tǒng)等。但這些方法受到成本，準確率，實施難等方面的限制，使得人員計數(shù)的應用在經(jīng)濟性和準確性上很難取得平衡。而毫米波雷達傳感器的利用可以對人員計數(shù)的這些缺陷進行補足，具有廣闊的應用前景。

巍泰技術（武漢）有限公司人員監(jiān)測雷達WTR-810/820，通過對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)移動目標人員所反射電磁波的計算分析，獲取目標人員當前的速度和位置，并在輸出目標人員速度和位置的同時實現(xiàn)軌跡跟蹤。此外，還可通過對目標人員的位置分析，判斷目標人員是否進入所繪制的監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計并輸出各區(qū)域內(nèi)監(jiān)測到的目標數(shù)量。

2、虛警消除與軌跡跟蹤

人員監(jiān)測雷達綜合采用FMCW、MIMO等技術，運用靜止物體消除算法、人與非人物體區(qū)分算法、多徑干擾消除算法和多目標跟蹤算法等，有效區(qū)分出人與其他物體，消除虛假檢測，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境下多目標的跟蹤識別。

靜止物體消除算法主要用于消除室內(nèi)環(huán)境下靜止不動的物體（如墻、桌椅等），該算法在信號處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊均有涉及，通過消除零多普勒通道目標可以實現(xiàn)靜止物體的濾除，避免靜止物體對運動目標的干擾。

人與非人物體區(qū)分算法主要用于人與帶有微動的物體（如轉動的電風扇、飄動的窗簾等）的區(qū)分。微動的物體具有一定的多普勒速度，容易引起毫米波雷達傳感器的誤判，進而對其進行跟蹤輸出。人與非人物體區(qū)分算法會統(tǒng)計人與微動物體的特性，提取有效特征，進行目標區(qū)分，最后只輸出目標人員的跟蹤軌跡結果。

多徑干擾消除算法主要用于消除室內(nèi)場景中目標運動所帶來的虛假檢測點，避免這些虛假檢測點被毫米波雷達傳感器誤認為目標進行跟蹤輸出，造成虛警的問題。該算法會根據(jù)室內(nèi)環(huán)境面積以及毫米波雷達傳感器所得到的原始檢測點信息（如距離、速度、角度和信噪比等），進行綜合判決，判斷得到的原始檢測點是否為虛假點，從而將其濾除，大大降低室內(nèi)環(huán)境下多徑所帶來的虛警問題。

多目標跟蹤算法主要用于對室內(nèi)環(huán)境下多個運動目標進行精確定位和穩(wěn)定跟蹤。此算法首先會對原始檢測點進行有效聚類，得到不同目標類簇，然后借助擴展卡爾曼濾波算法對不同簇進行跟蹤濾波處理，最后得到穩(wěn)定的運動目標軌跡。

二、站臺預警：站臺端頭入侵監(jiān)測預警

隨著“四橫四縱”高鐵網(wǎng)絡的基本建成，各類樞紐車站站臺、股道數(shù)量增多，運營車次數(shù)量加大，發(fā)車間隔變短，人流密度同步增高，站臺區(qū)域在上下車時人員聚集情況嚴重。此外，還存在極個別旅客人群試圖通過站臺端頭逃票方式侵入鐵路線路的行為，這不僅會給旅客帶來極大的安全風險，還會影響鐵路運營秩序。

目前，車站站臺端頭的防護一般采取值班人員全天候值守的方式，各車站只能通過增加巡檢人員數(shù)量、提高巡檢頻次來保障運營安全。但基于人工巡視，發(fā)生緊急情況時通過對講、電話等形式實現(xiàn)站房安全管理的集中監(jiān)管，存在巡視有盲區(qū)、警情傳遞慢、處置不及時的弊端。鑒于這種形式，站臺端頭入侵報警系統(tǒng)應運而生。站臺端頭入侵報警系統(tǒng)可實現(xiàn)站臺端頭全天候、全自動化監(jiān)測，節(jié)省人力物力。再結合視頻系統(tǒng)可隨時調出報警記錄對應時間內(nèi)的歷史視頻，方便對入侵行為進行舉證，約束站臺旅客行為，起到震懾作用。

入侵人員監(jiān)測雷達作為高鐵站臺端頭入侵預警系統(tǒng)技術核心，其測量靈敏度與準確性決定了整個入侵預警系統(tǒng)的及時性與可靠性。巍泰技術人員監(jiān)測雷達WTR-820采用新一代毫米波MMIC集成射頻方案，穩(wěn)定性好、成本適宜；結合MIMO多天線設計，波束合成（DBF）技術，回波定向強、覆蓋范圍廣；創(chuàng)新的陣子優(yōu)化調整分配功率，實現(xiàn)更大增益，保證了雷達測量的靈敏度與精準度。此外，雷達自帶開機自動校準和溫度補償功能，抗干擾能力強，中心頻率不漂移，保證雷達監(jiān)測不受風、光照、溫度變化以及煙、霧、灰塵等外界環(huán)境因素的干擾，進一步保證了雷達測量的精準度與穩(wěn)定性。

根據(jù)站臺需求，在需要進行入侵探測的站臺端頭設置垂直于軌道方向的多道人員監(jiān)測雷達探測防線，并對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的入侵人員軌跡進行實時跟蹤，同時配合攝像頭進行實時監(jiān)控，方便管理中心工作人員實時監(jiān)控預警與后續(xù)違法舉證。當有人非法穿越或破壞第一道防線時，雷達可立即探測到入侵信息，通過入侵報警主控器或將警情通過本地警號語音進行勸退；當有人非法穿越或破壞第二道防線時，雷達可立即探測到入侵信息，通過入侵報警主控器將警情傳送到后端平臺管理中心，管理中心對報警信號進行接收和處理，客戶端顯示出發(fā)生入侵報警行為的站臺端頭地點；同時，管理中心及現(xiàn)場外接的聲音報警器開始報警，并在電腦屏幕上彈出該端頭監(jiān)控畫面。指揮中心當班人員可通過語音對講進行勸退，勸退不成功時，通知站臺工作人員立即趕往現(xiàn)場處理。

三、行人監(jiān)測：斑馬線行人過街狀態(tài)監(jiān)測

根據(jù)《道路交通安全法》第七十六條：機動車行經(jīng)人行橫道時，應當減速行駛，遇行人正在通過人行橫道，應當停車讓行，機動車行經(jīng)沒有交通信號的道路時，遇行人橫過馬路，應當避讓。機動車與非機動車駕駛人、行人之間發(fā)生交通事故，非機動車駕駛人、行人沒有過錯的，由機動車一方承擔賠償責任，有據(jù)證明非機動車駕駛人行人有過錯的，根據(jù)過錯適當減輕機動車一方的賠償責任，機動車一方?jīng)]有過錯的，承擔不超過10％的賠償責任。

可見，在我國的交通法中，行人是享有優(yōu)先通行權，且事故的責任方大部分為機動車車主，但如果有證據(jù)證明行人違規(guī)，且機動車已經(jīng)采取剎車等必要處置措施，則酌情減輕機動車責任。而禮讓行人除了依靠機動車駕駛員的個人素質，必要的技術提醒也十分重要。根據(jù)《T/CTS 2-2020 行人過街智能預警系統(tǒng)技術規(guī)范》，行人過街智能預警系統(tǒng)是一種設置在無交通信號燈控制的人行橫道線處，通過采集過街行人和車輛數(shù)據(jù)，向行人或車輛預警的系統(tǒng)，包括單向預警與雙向預警兩種。

其中，單向預警是通過行人監(jiān)測設備監(jiān)測行人過街狀態(tài)，向車輛發(fā)布預警、引導、控制信息。行人監(jiān)測設備需具備監(jiān)測行人即將進入人行橫道以及在人行橫道線內(nèi)位置的功能。WTR-820監(jiān)測行人過街狀態(tài)主要通過雷達和主動發(fā)光交通標志/發(fā)光警示裝置的配合來實現(xiàn)。根據(jù)城市道路斑馬線或其他重點安防區(qū)域監(jiān)測需求，繪制需要監(jiān)測的區(qū)域范圍，當目標行人出現(xiàn)在繪制好的監(jiān)測區(qū)域時，雷達會監(jiān)測并上報目標行人的速度和位置信息，作為主動發(fā)光交通標志/發(fā)光警示裝置的預警依據(jù)，通過醒目文字、警示燈頻閃、燈光變色等方式向車輛駕駛員發(fā)送遠距離強警示信息，便于駕駛員提前采取相應的讓行措施。

此外，由于WTR-820毫米波人員監(jiān)測雷達具有先天的抗干擾能力與環(huán)境適應性，可不受風、光照、溫度變化等外界環(huán)境因素的干擾，即便是在雨雪、霧霾、沙塵暴等能見度低的環(huán)境下，也能準確監(jiān)測到目標行人軌跡，有效降低極端天氣下交通事故的發(fā)生。其抗干擾能力主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、頻帶極寬。頻帶越寬就意味著雷達在采取抗干擾措施時可利用的頻率資源越豐富，有利于在頻率域實現(xiàn)各種抗干擾技術。如頻率捷變、頻率分集、擴頻、快速跳頻等，同時也有利于避免相鄰頻率雷達間的相互干擾。另外，頻帶較寬有利于提高距離分辨率，從而提高雷達的跟蹤精度和目標識別能力。

2、容易得到較窄的天線波束，方向性好，具有很高的空間分辨力，跟蹤精度較高。較窄的波束使地面雜波和多徑效應對其影響小，跟蹤性能較好，對橫向區(qū)域成像時也能獲得較高的角分辨率。

3、有較寬的多普勒帶寬，多普勒效應明顯，具有良好的多普勒分辨力，測速精度較高。由于毫米波頻率很高，目標徑向運動時引起的多普勒頻移就較大，因此就有利用毫米波雷達前視成像的分辨率和目標識別能力，也提高了雷達的動目標顯示性能。

因而，WTR-820人員監(jiān)測雷達在分辨力需求高、作用距離適中、環(huán)境因素影響多的行人過街狀態(tài)監(jiān)測場合具有先天的應用優(yōu)勢。

綜上所述，人員監(jiān)測雷達應用于區(qū)域安防監(jiān)測，可實現(xiàn)對室內(nèi)外多場景多目標人員的準確監(jiān)測、精確定位與穩(wěn)定跟蹤，并有效區(qū)分人與非人物體、消除虛警問題，統(tǒng)計目標人員數(shù)量，穩(wěn)定輸出多目標人員的距離、速度和角度等信息等；應用于站臺端頭入侵報警系統(tǒng)，可實現(xiàn)對站臺端頭的無死角覆蓋探測，幫助對違規(guī)出入人員進行告警、勸阻、報警和證據(jù)采集，從根本上提升車站站臺智能化管控和安全水平；應用于行人監(jiān)測，可不受風、光照、溫度變化等外界環(huán)境因素的干擾，并穿透煙、灰塵和霧準確識別跟蹤目標行人，幫助提醒駕駛員注意減速避讓行人，從而減少道路交通事故的發(fā)生；應用于私密性較大的室內(nèi)場景時，除具有上述優(yōu)點外，還可以有效保護個人隱私。具有廣闊應用前景與商用價值。