專利名稱：?jiǎn)螜C(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是安全防范領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的埋地泄漏電纜周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，具體是一種單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
將兩條電纜相互平行地保持一定距離的泄漏同軸電纜沿所需防護(hù)的周界淺埋于地表下作為入侵探測(cè)傳感器，其中一條電纜端接射頻無線電發(fā)射機(jī)，另一條電纜端接無線電接收機(jī)，發(fā)射機(jī)通過發(fā)射電纜在其周圍建立起相對(duì)穩(wěn)定的不可見射頻電磁場(chǎng)，當(dāng)有人入侵設(shè)防周界時(shí)將會(huì)干擾該電磁場(chǎng)而引起場(chǎng)的瞬時(shí)變動(dòng)，連接在接收電纜上的接收機(jī)檢測(cè)到這種變動(dòng)后將會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置發(fā)出非法入侵的警報(bào)，這就是基本的基于檢測(cè)無線電電磁場(chǎng)擾動(dòng)的周界入侵防范系統(tǒng)的工作原理，這種裝置常被稱為埋地泄漏電纜周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，或埋地電纜周界入侵報(bào)警系統(tǒng)。
當(dāng)前的埋地泄漏電纜周界入侵測(cè)報(bào)警系統(tǒng)與其他現(xiàn)有的周界入侵防范系統(tǒng)具有相同的結(jié)構(gòu)特征，即一個(gè)完整的系統(tǒng)通常由多個(gè)獨(dú)立的基本探測(cè)單元集合而成，每個(gè)單元均配有單獨(dú)的檢測(cè)主機(jī)，當(dāng)被防護(hù)區(qū)域的周界大于一個(gè)基本探測(cè)單元的防護(hù)限界時(shí)，則需要組合數(shù)個(gè)基本探測(cè)單元，采用射頻信號(hào)多段發(fā)射、多纜接收、分散處理的系統(tǒng)工作方式，如上海申達(dá)自動(dòng)防范系統(tǒng)工程有限公司的“TRX-100型隱蔽式室外入侵探測(cè)器”、“TRX-100II漏泄電纜入侵探測(cè)器”和中國(guó)專利ZL03209915.0名稱為“無線電電磁場(chǎng)泄漏原理的周界入侵防范系統(tǒng)”所記載的技術(shù)內(nèi)容，這些技術(shù)通常需要在室外安裝多個(gè)采用特殊防護(hù)的探測(cè)主機(jī)，系統(tǒng)的安裝、維護(hù)工作量和成本較高，系統(tǒng)的隱蔽性較差；周界上侵入點(diǎn)的定位精度只能達(dá)到基本探測(cè)單元的防護(hù)限界，現(xiàn)有埋地泄漏電纜周界入侵測(cè)報(bào)警系統(tǒng)通常為50～100m，提高精度只能通過減小基本單元的防護(hù)限界來實(shí)現(xiàn)，此舉意味著系統(tǒng)成本近乎成倍地增加。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，解決現(xiàn)有埋地泄漏電纜周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)所存在的隱蔽性較差、安裝維護(hù)難度高、定位精度低的問題。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)將所防護(hù)的周界分成數(shù)個(gè)連續(xù)的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段內(nèi)埋地敷設(shè)一條用于輻射電磁場(chǎng)的泄漏電纜并端接一臺(tái)發(fā)射機(jī)，各防護(hù)區(qū)段相互連通，每個(gè)發(fā)射機(jī)通過本防護(hù)區(qū)段的泄漏電纜輻射不同波段頻率的電磁波，將與發(fā)射電纜平行埋地的一條連續(xù)泄漏電纜作為接收傳感器，端接一臺(tái)可并行工作的多波段無線電接收機(jī)來接收和處理所接收到的信號(hào)，多波段無線電接收機(jī)置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)一段防護(hù)周界，系統(tǒng)主機(jī)置于室內(nèi)，接收機(jī)的接收頻率可被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定，各發(fā)射機(jī)的工作頻率被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定；導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)。系統(tǒng)采用射頻信號(hào)多段發(fā)射、單纜接收、集中處理的工作方式，接收機(jī)利用窄帶接收芯片，引入同步導(dǎo)頻技術(shù)，采用二次變頻外差式鎖定放大器(LIA)檢測(cè)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、FSK調(diào)制解調(diào)通信和串行總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)單主機(jī)，室外全埋地敷設(shè)，達(dá)到安裝全隱蔽、入侵點(diǎn)定位高精度、便于聯(lián)網(wǎng)、調(diào)試方便、可靠性高的目的。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本實(shí)用新型采用上述方案，將多波段并行接收機(jī)和系統(tǒng)電源及報(bào)警主機(jī)置于室內(nèi)，電磁波收、發(fā)電纜和發(fā)射機(jī)等全部埋在設(shè)防區(qū)域周界的地下或砌于墻內(nèi)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)全隱蔽安裝、提高系統(tǒng)自身的安全性，又大大地降低了安裝調(diào)試的工作量；侵入點(diǎn)的定位精度高(取決于發(fā)射電纜的長(zhǎng)度)，有利于提高報(bào)警響應(yīng)速度，在相同的設(shè)防周界上提高定位精度僅需增加發(fā)射機(jī)的數(shù)量，所以成本的增加較小；2、本實(shí)用新型的接收機(jī)和系統(tǒng)電源及報(bào)警主機(jī)置于室內(nèi)，工作環(huán)境好，利于采用廉價(jià)的高性能數(shù)據(jù)處理及控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)工作方式，可進(jìn)一步降低管理維護(hù)的工作量及成本；3、該系統(tǒng)采用無需特殊加工的VHF波段通信用同軸泄漏電纜，采購(gòu)方便利于減低系統(tǒng)成本；4、不同的頻率點(diǎn)的發(fā)射機(jī)采用鎖相工作方式，不僅工作穩(wěn)定，接收機(jī)也可以利用鎖相放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)超窄帶接收，抗干擾能力極強(qiáng)。
四

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)主機(jī)構(gòu)成框圖；圖3是本實(shí)用新型的射頻發(fā)射機(jī)構(gòu)成框圖；
圖4是本實(shí)用新型的PLL射頻發(fā)生器(PLL RF Generator)的構(gòu)成圖；圖5是本實(shí)用新型的電壓控制增益放大器原理圖；圖6是本實(shí)用新型的多波段并行接收機(jī)的單元電路構(gòu)成圖；圖7是本實(shí)用新型的混合器構(gòu)成圖；圖8是本實(shí)用新型的輸入帶通濾、前置放大及信號(hào)分配電路模塊構(gòu)成圖；圖9是本實(shí)用新型的導(dǎo)頻、同步信號(hào)發(fā)生器電路構(gòu)成圖；圖10是本實(shí)用新型的報(bào)警信號(hào)處理及系統(tǒng)控制器；圖11是本實(shí)用新型的射頻發(fā)射機(jī)埋地防護(hù)方法示意圖；圖12是本實(shí)用新型的同軸電纜終結(jié)阻抗匹配電阻器埋地防護(hù)方法示意圖；圖13是本實(shí)用新型的數(shù)字信號(hào)處理核心算法描述圖。
五具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)構(gòu)成圖，圖中1系統(tǒng)主機(jī)；2同軸屏蔽電纜；3射頻發(fā)射機(jī)；4同軸電纜連接器；5發(fā)射電磁波的VHF波段泄漏電纜；6同軸電纜終結(jié)阻抗匹配電阻器；7接收電磁波的VHF波段泄漏電纜。
圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)主機(jī)構(gòu)成框圖。圖中，101是輸入帶通濾、前置放大及信號(hào)分配電路模塊；102是多波段并行接收機(jī)；103是報(bào)警信號(hào)處理及系統(tǒng)控制器；104是系統(tǒng)電源；105是導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器；106是通信端口；107是報(bào)警信號(hào)輸出端口；108是發(fā)射機(jī)供電接口(含導(dǎo)頻及通信載頻信號(hào)混合器)?？驁D內(nèi)的箭頭表示信號(hào)或電源的輸送方向。
圖3是本實(shí)用新型的射頻發(fā)射機(jī)構(gòu)成框圖。圖中，301是連接上一段發(fā)射泄漏電纜的接口；C301(100p)和R301(所用電纜阻抗為75Ω時(shí)取68Ω，所用電纜阻抗為50Ω時(shí)取35Ω)構(gòu)成簡(jiǎn)易高通濾波器并為上一段發(fā)射泄漏電纜提供終結(jié)匹配阻抗；302是本段發(fā)射泄漏電纜接口；LPF301是截止頻率為200kHz的LC低通濾波器，可以使用市售產(chǎn)品，通過LPF301可以將DC24～36V電源、FSK通信載頻信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)(Pilot signal)耦合到下一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)；本地電源為多路輸出開關(guān)電源，可以利用市售成品；B_A301是帶通放大器(通帶范圍66±6kHz)，提取出FSK通信信號(hào)傳送到調(diào)制解調(diào)器(Modem3)；Modem3是由ST7538芯片等構(gòu)成的調(diào)制解調(diào)器，將系統(tǒng)主機(jī)發(fā)過來的設(shè)置控制命令傳送到本地微處理器(MPU3)；B_A302是窄帶放大器，提取出導(dǎo)頻信號(hào)(Pilot signal)作為鎖相射頻信號(hào)發(fā)生器頻率基準(zhǔn)，鎖定射頻信號(hào)的相位與接收機(jī)同步；MPU3是由P89LPC935芯片等構(gòu)成的本地微處理器，根據(jù)系統(tǒng)主機(jī)發(fā)過來的設(shè)置控制命令，控制鎖相射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生所需頻率的正弦波；PLL RF Generator是鎖相射頻信號(hào)發(fā)生器，構(gòu)成圖見圖4，其輸出信號(hào)fOUT通過電壓控制增益放大器(VGA)和帶通濾波器BPF301，由本段發(fā)射泄漏電纜接口連接到本段發(fā)射泄漏電纜；VGA是由AD603(當(dāng)發(fā)射頻率大于100MHz時(shí)，可以使用AD8386)等芯片構(gòu)成的電壓控制增益放大器(如圖5所示)，其增益由本地微處理器控制；BPF301是射頻輸出帶通濾波器。
圖4是本實(shí)用新型的PLL射頻發(fā)生器(PLL RF Generator)的構(gòu)成圖。圖中，VCO4可以使用MC12148或功能相同的芯片；PLL-FS4是頻率合成器(PLLFrequency Synthesizer)可以使用MB1504或功能相同的芯片；LPF4是低通濾波器(環(huán)路濾波器)，具體電路(LPF4回路)已在圖中繪出。
圖5是本實(shí)用新型的電壓控制增益放大器(VGA)原理圖。圖中，IC501是型號(hào)為AD603的壓控增益寬帶放大器芯片，①～⑧是芯片引腳，外圍阻容器件參數(shù)可以參閱該型號(hào)芯片的參品手冊(cè)；IC502是型號(hào)為X9313的數(shù)字電位器，也可以使用其他類似功能的數(shù)字電位器。
圖6是本實(shí)用新型的多波段并行接收機(jī)的單元電路構(gòu)成圖，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)一個(gè)相同的單元，主要芯片的主要引腳功能已在圖中標(biāo)出。圖中，BPF6是輸入帶通濾波器；IC_R是2次變頻調(diào)頻接收機(jī)芯片(圖示型號(hào)為MC3363，可用其他類似型號(hào)代替)；LPF6是低通濾波器(具體電路構(gòu)成與圖4中的LPF4回路相同)；PLL-FS6是頻率合成器(PLL Frequency Synthesizer)可以使用MB1504或功能相同的芯片；1st IFC和2nd IFC分別是第一中頻濾波器(10.5MHz or 10.7MHz)和第二中頻濾波器(500kHz or 455kHz)；SYNC1和SYNC2分別是第一同步信號(hào)(1.00MHz or 0.910MHz)和第二同步信號(hào)(10.0MHz or 10.245MHz)輸入(正弦波)；VC601是過零比較器；NOT6是非門(反相器)；DFF601和DFF602均為邊沿觸發(fā)的D觸發(fā)器；OPA601是雙輸出(同相輸出和反相輸出)放大器；SW是雙二選一(單刀雙擲)模擬開關(guān)；L_A601和L_A602均為有源低通濾波器，截止頻率取40Hz；ADC是雙通道輸入串行輸出16位A/D轉(zhuǎn)換器(圖示型號(hào)為AD7705)；MPU6是微處理器(圖示型號(hào)為P89LPC935)；COM6是RS-485串行通信總線端口；本地報(bào)警使用LED作為報(bào)警指示；報(bào)警輸出端口采用開關(guān)量；IC_485_6是RS-485接口芯片。
其中，BPF6、IC_R、LPF6、PLL-FS6、1st IFC、2nd IFC等構(gòu)成2次變頻接收機(jī)前端，將RF IN端輸入的射頻信號(hào)經(jīng)過放大和兩次混頻濾波，轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)經(jīng)2nd IFC輸出到由VC601、NOT6、DFF601、DFF602、OPA601、SW、L_A601、L_A602等構(gòu)成正交輸出中頻相敏檢測(cè)器，這兩部分電路共同構(gòu)成2次變頻正交輸出外差式射頻鎖定放大器(RF LIA)，鎖定放大器輸出的正交信號(hào)I和Q經(jīng)16位A/D(ADC)轉(zhuǎn)換后輸入到微處理器MPU6進(jìn)行處理。微處理器除完成信號(hào)處理工作外，還負(fù)責(zé)第一本機(jī)振蕩(1st LO)頻率的設(shè)定等任務(wù)。
由于輸入的射頻信號(hào)(1st Mixer Input)頻率、第一本機(jī)振蕩(1st LO)頻率、第二本機(jī)振蕩(1st LO)頻率(圖中的SYNC2頻率)均由來自同一個(gè)晶體振蕩源的導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器的導(dǎo)頻、同步信號(hào)鎖定，所以接收機(jī)前端輸出的第二中頻信號(hào)與來自導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器的SYNC1信號(hào)保持穩(wěn)定的頻率及相位關(guān)系。
圖7是本實(shí)用新型的混合器構(gòu)成圖，圖中的C702、C703是隔直電容。通過圖中L701和C701所構(gòu)成低通濾波器，將連接在電源輸入端(Power IN)的DC36V的發(fā)射機(jī)電源(來自圖2中的104)饋送到混合輸出端OUT；通過BPF701帶通濾波器，將連接在輸入端(FSK IN)的調(diào)制解調(diào)器載頻信號(hào)饋送到混合輸出端OUT；通過BPF702帶通濾波器，將連接在導(dǎo)頻信號(hào)輸入端(Pilot signal IN)的導(dǎo)頻信號(hào)饋送到混合輸出端OUT。
圖8是本實(shí)用新型的輸入帶通濾、前置放大及信號(hào)分配電路模塊構(gòu)成圖。來自射頻信號(hào)輸入端(RF IN)的信號(hào)經(jīng)輸入帶通濾器BPF801濾除帶外干擾后，由寬帶放大器提供20dB的增益，通過R801～R80n后被分配到多波段并行接收機(jī)的單元電路。
圖9是本實(shí)用新型的導(dǎo)頻同步信號(hào)發(fā)生器電路構(gòu)成圖。當(dāng)接收機(jī)第一中頻和第二中頻分別為10.5MHz和500kHz時(shí)，導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器采用(a)圖電路；當(dāng)接收機(jī)第一中頻和第二中頻分別為10.7MHz和455kHz時(shí)，導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器采用(b)圖電路。
在(a)圖電路中，QC901是頻率為10.0MHz的石英晶體，與NOT6(反相器)等構(gòu)成石英晶體振蕩器，其基頻經(jīng)窄帶緩沖器B_A902放大后作為第2同步信號(hào)(10.0MHz)輸出(2nd Sync Output)；第2同步信號(hào)經(jīng)10分頻(÷10電路)經(jīng)窄帶緩沖器B_A901放大后作為第1同步信號(hào)(1.0MHz)輸出(1stSync Output)；第1同步信號(hào)經(jīng)10分頻(÷10電路)經(jīng)窄帶緩沖器B_A903放大后作為導(dǎo)頻信號(hào)(100kHz)輸出(Pilot signal Output)。
在(b)圖電路中，QC902是頻率為4.0MHz的石英晶體；MCU9是兩個(gè)鎖相頻率合成器(PLL-FS901和PLL-FS902)的輸出頻率控制器；PLL-FS901所控制的壓控振蕩器VCO901輸出10.245MHz頻率的信號(hào)作為第2同步信號(hào)；PLL-FS902所控制的壓控振蕩器VCO902輸出18.2MHz頻率的信號(hào)經(jīng)÷20電路后作為0.91MHz的第1同步信號(hào)；PLL-FS901片內(nèi)振蕩器的輸出端OSCOUT所輸出的4.0MHz信號(hào)輸入到PLL-FS902的OSCIN，作為PLL-FS902的時(shí)鐘；同時(shí)，4.0MHz信號(hào)經(jīng)÷40電路后作為100kHz的導(dǎo)頻信號(hào)。B_A9011、B_A9021和B_A9031分別是第1同步信號(hào)、第2同步信號(hào)和導(dǎo)頻信號(hào)的輸出窄帶緩沖器，中心頻率分別為0.91MHz、10.245MHz和100kHz。
圖10是本實(shí)用新型報(bào)警信號(hào)處理及系統(tǒng)控制器。圖中，MPU10是微處理器；Modem10是由ST7538等構(gòu)成的調(diào)制解調(diào)器；IC_485_10是RS-485通信接口芯片；COM10是RS-485通信接口；SP是警號(hào)。
圖11是本實(shí)用新型的射頻發(fā)射機(jī)埋地防護(hù)方法示意圖。圖中，1101是發(fā)射機(jī)PCB板；1102是發(fā)射極電路示意圖；1103是PVC外殼；1104是金屬屏蔽殼；1105是同軸電纜插頭；1106是同軸電纜插座；1107是PVC外殼上的圓形套筒；1108是熱縮管；1109和1110均是防水填料；1111是電纜；1112是可拆壓蓋。
圖12是本實(shí)用新型的同軸電纜終結(jié)阻抗匹配電阻器埋地防護(hù)方法示意圖。圖中提供了圖1中同軸電纜終結(jié)阻抗匹配電阻器6埋地防護(hù)方法，其中，1201是隔直電容；1202是阻抗匹配電阻；1203是PVC外殼；1204是金屬屏蔽殼；1205是同軸電纜插頭；1206是同軸電纜插座；1207是PVC外殼上的圓形套筒；1208是熱縮管；1209和1210均是防水填料；1211是電纜；1212是可拆壓蓋。
圖1所示系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
中，發(fā)射電纜和接收電纜的平行距離應(yīng)保持在0.5～2m之間，淺埋深度應(yīng)控制在0.15～0.25m之間，沿所防護(hù)的區(qū)域周界淺埋敷設(shè)，系統(tǒng)主機(jī)1置于室內(nèi)，系統(tǒng)主機(jī)1至所防護(hù)區(qū)域之間使用同軸屏蔽電纜2，如圖11、圖12、圖13所示，所有埋地部件須做好防水等防護(hù)處理。接收電纜端接一臺(tái)置于系統(tǒng)主機(jī)1內(nèi)、可以并行工作的多波段無線電接收機(jī)(以下簡(jiǎn)稱為多波段并行接收機(jī)或接收機(jī))，該接收機(jī)的接收頻率可被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定；將發(fā)射電磁波的泄漏電纜根據(jù)對(duì)入侵點(diǎn)的定位精度(即確定入侵點(diǎn)的分辨力，一般為10～20m)的要求分割成長(zhǎng)度與定位分辨力相等的數(shù)段，每段發(fā)射電磁波的泄漏電纜端接一只可以直埋于地下的微型晶振鎖定(相)穩(wěn)頻射頻發(fā)射機(jī)3，分別工作在不同的頻率點(diǎn)上，與接收電纜大體并行(間隔0.3～3m)采用相同的敷設(shè)方式淺埋于地下或砌于墻內(nèi)；各發(fā)射機(jī)的工作頻率被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定；由射頻發(fā)射機(jī)3沿所連接的泄漏電纜的周圍建立起相對(duì)穩(wěn)定的射頻電磁場(chǎng)，當(dāng)有人侵入該段電纜的設(shè)防周界時(shí)將會(huì)起相應(yīng)頻點(diǎn)電磁場(chǎng)的瞬時(shí)變動(dòng)，連接在接收電纜上的并行多波段無線電接收機(jī)檢測(cè)到該頻點(diǎn)電磁場(chǎng)變動(dòng)后將會(huì)通過報(bào)警主機(jī)發(fā)出警報(bào)；埋設(shè)在設(shè)防區(qū)域的收、發(fā)電纜及射頻發(fā)射機(jī)3至系統(tǒng)主機(jī)1(內(nèi)含導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器、接收機(jī)和系統(tǒng)電源及報(bào)警主機(jī))之間分別用兩條同軸屏蔽電纜2連接，系統(tǒng)主機(jī)1在利用發(fā)射電纜及連接發(fā)射機(jī)的同軸屏蔽電纜2為射頻發(fā)射機(jī)3供電的同時(shí)向并向各發(fā)射機(jī)及接收機(jī)提供同步導(dǎo)頻信號(hào)；系統(tǒng)中每只射頻發(fā)射機(jī)由一個(gè)惟一的地址碼來識(shí)別，系統(tǒng)主機(jī)1與射頻發(fā)射機(jī)3之間通過所連接電纜采取FSK碼分多址的方式通信，對(duì)其工作狀態(tài)及參數(shù)(如發(fā)射頻率和功率等)進(jìn)行設(shè)置，采用自適應(yīng)工作方式；各接收機(jī)和系統(tǒng)控制器之間采用串行總線(RS-485)技術(shù)相連接，并設(shè)置外部通信端口，便于系統(tǒng)的設(shè)置和控制。
本實(shí)用新型在運(yùn)行時(shí)，每個(gè)端接在發(fā)射VHF波段電磁波泄漏電纜5上的射頻發(fā)射機(jī)3，根據(jù)預(yù)先設(shè)置在發(fā)射機(jī)內(nèi)的微處理器MPU3(如圖3所示)中的頻率值和VGA放大器的增益，通過泄漏電纜輻射指定頻率的電磁波，與本段電纜平行敷設(shè)的接收泄漏電纜7將接收到的信號(hào)傳送到系統(tǒng)主機(jī)1的輸入帶通濾、前置放大及信號(hào)分配電路模塊(如圖2、圖8所示)，經(jīng)帶通濾和前置放大后饋送到各個(gè)多波段并行接收機(jī)的輸入端，被接收頻率與此頻率相對(duì)應(yīng)接收機(jī)所接收。系統(tǒng)主機(jī)1的系統(tǒng)控制器103(如圖2所示)可以通過調(diào)制解調(diào)器Modem10(如圖10所示)采取FSK方式向各個(gè)射頻發(fā)射機(jī)3發(fā)送指令，由圖3中的調(diào)制解調(diào)器Modem3解碼傳送到射頻發(fā)射機(jī)的微處理器MPU3進(jìn)而更改發(fā)射機(jī)的工作頻率或VGA放大器的增益。
與本段泄漏電纜所輻射的電磁波頻率相對(duì)應(yīng)的單元接收機(jī)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)工作頻率被鎖定在該頻率上的正交輸出外差式射頻鎖定放大器(如圖6所示)，將所接收到的信號(hào)強(qiáng)度及相位轉(zhuǎn)變成正交的低頻信號(hào)I和Q，由A/D轉(zhuǎn)換器ADC(如圖6所示)轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字信號(hào)輸入到微處理器MPU6(如圖6示)進(jìn)行處理。微處理器首先對(duì)正交信號(hào)I和Q進(jìn)行方和根運(yùn)算從而得到接收信號(hào)的強(qiáng)度信息，然后根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度變化情況確定該段周界是否發(fā)生了入侵現(xiàn)象，當(dāng)確定有入侵現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由本地報(bào)警(如圖6所示)指示器利用發(fā)光二極管LED發(fā)出報(bào)警指示，并通過報(bào)警輸出端口(與圖2的報(bào)警信號(hào)輸出端口107相連接)將開關(guān)量的報(bào)警信號(hào)輸出到與本系統(tǒng)相連接的其他設(shè)備。
同時(shí)COM6端口將報(bào)警信號(hào)傳送到系統(tǒng)控制器103(如圖2所示)或與本系統(tǒng)相連的其他系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器(如圖10所示)收到報(bào)警信號(hào)后，通過報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路控制警號(hào)發(fā)出報(bào)警聲響。
如圖6所示的單元接收機(jī)的微處理器MPU6可以根據(jù)接收信號(hào)平均強(qiáng)度的大小，通過其通信端口COM6和系統(tǒng)控制器(如圖10所示)內(nèi)的調(diào)制解調(diào)器Modem10控制該頻點(diǎn)發(fā)射機(jī)的輻射功率，保證系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。發(fā)射機(jī)輻射功率的控制，是通過控制如圖3所示射頻發(fā)射機(jī)的VGA放大器(如圖5所示)的增益來實(shí)現(xiàn)的。
導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器(如圖9所示)利用單一石英晶體振蕩器鎖定產(chǎn)生一個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)(Pilot signal Output)和兩個(gè)同步信號(hào)(1st Sync Output和2nd SyncOutput)，進(jìn)而將射頻發(fā)射機(jī)(如圖3所示)的發(fā)射信號(hào)和接收機(jī)(如圖6所示)的第一中頻及第二中頻鎖定在同一個(gè)振源上，以滿足外差式射頻鎖定放大器的工作條件。
如圖1所示，發(fā)射機(jī)的工作電源由系統(tǒng)主機(jī)中的系統(tǒng)電源(圖2中的104)通過連接系統(tǒng)主機(jī)1與發(fā)射機(jī)3的屏蔽電纜2及連接各個(gè)發(fā)射機(jī)3之間的泄漏電纜5來提供，鎖定各個(gè)發(fā)射機(jī)工作頻率的導(dǎo)頻信號(hào)和送給調(diào)制解調(diào)器Modem3的FSK載頻信號(hào)也通過這些電纜來傳輸。在系統(tǒng)主機(jī)1中，這些信號(hào)通過是混合器(如圖7所示)混合成一路；在發(fā)射機(jī)(如圖3所示)中，利用L301、LPF301、B_A301和B_A302等器件將其分離開來。
為了滿足外差式射頻鎖定放大器的最佳工作條件，系統(tǒng)中各個(gè)發(fā)射機(jī)3的發(fā)射頻率及接收機(jī)第一中頻和第二中頻的頻率不應(yīng)存在相對(duì)頻差和相對(duì)相差，所以應(yīng)合理選擇各個(gè)鎖相頻率合成器中的PLL-FS4、PLL-FS6、PLL-FS901和PLL-FS902(本實(shí)用新型使用的是MB1504芯片)參考信號(hào)頻率及輸出信號(hào)頻率的分頻比，使PLL相位比較器的兩個(gè)輸入信號(hào)頻率(MB1504的fr和fp)為系統(tǒng)中各個(gè)信號(hào)頻率的公約數(shù)。為了便于設(shè)計(jì)鎖相頻率合成器中的環(huán)路濾波器，應(yīng)取其為小于或等于RF間隔的最大公約數(shù)，在本實(shí)用新型中，取fr＝fp＝5kHz(第二中頻取455kHz時(shí))或fr＝fp＝20kHz(第二中頻取500kHz時(shí))。
在單元接收機(jī)(如圖6所示)中，微處理器MPU6對(duì)低頻信號(hào)I和Q進(jìn)行處理時(shí)可以采用如圖13所描述的核心算法。如圖1所示的同軸電纜連接器4可以使用制式防水接頭，外套熱縮管防護(hù)。
權(quán)利要求1.一種單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)采取頻分制工作，將所防護(hù)的周界分成數(shù)個(gè)連續(xù)的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段內(nèi)埋地敷設(shè)一條用于輻射電磁場(chǎng)的泄漏電纜并端接一臺(tái)發(fā)射機(jī)，各防護(hù)區(qū)段相互連通，每個(gè)發(fā)射機(jī)通過本防護(hù)區(qū)段的泄漏電纜輻射不同波段頻率的電磁波，系統(tǒng)主機(jī)置于室內(nèi)，其特征在于將與發(fā)射電纜平行埋地的一條與防護(hù)周界等長(zhǎng)的連續(xù)泄漏電纜作為接收傳感器，端接一臺(tái)采用射頻(RF)鎖定放大檢測(cè)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的多波段并行接收機(jī)來接收和處理所接收到的信號(hào)，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)一段防護(hù)周界，多波段無線電接收機(jī)置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)，系統(tǒng)采用射頻信號(hào)多段發(fā)射、單纜接收、集中處理的工作方式；接收機(jī)的接收頻率可被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定，各發(fā)射機(jī)的工作頻率被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定；導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的多波段并行接收機(jī)是由二次變頻外差式射頻鎖定放大器和承擔(dān)數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)的微處理器構(gòu)成，系統(tǒng)中每個(gè)防護(hù)區(qū)段泄漏電纜所輻射的電磁波信號(hào)與所對(duì)應(yīng)的接收機(jī)的兩個(gè)本機(jī)振蕩信號(hào)及開關(guān)型乘法器的開關(guān)信號(hào)均被同一個(gè)石英晶體振蕩器鎖定，各段發(fā)射泄漏電纜所輻射電磁波強(qiáng)度由接收機(jī)中的微處理器根據(jù)所收到的信號(hào)的平均強(qiáng)度來控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于所述的導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器采用單一石英晶體振蕩器來產(chǎn)生無相對(duì)頻差和相對(duì)相差的導(dǎo)頻信號(hào)和同步信號(hào)，利用發(fā)射電纜把導(dǎo)頻信號(hào)饋送到每個(gè)發(fā)射機(jī)，同時(shí)將同步信號(hào)饋送到接收機(jī)，系統(tǒng)中各種信號(hào)不能存在相對(duì)頻差和相對(duì)相差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所敘述的單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其特征是所述的接收機(jī)、發(fā)射機(jī)內(nèi)的PLL頻率合成器中的相位比較器的兩個(gè)輸入信號(hào)頻率為系統(tǒng)中各個(gè)信號(hào)頻率的公約數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種單機(jī)多域定位周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采取頻分制工作，將所防護(hù)的周界分成數(shù)個(gè)連續(xù)且相互連通的區(qū)段，每個(gè)區(qū)段內(nèi)埋地敷設(shè)一條用于輻射電磁場(chǎng)的泄漏電纜并端接一臺(tái)發(fā)射機(jī)，每個(gè)發(fā)射機(jī)通過本防護(hù)區(qū)段的泄漏電纜輻射不同波段頻率的電磁波，系統(tǒng)主機(jī)置于室內(nèi)，將與發(fā)射電纜平行埋地的一條連續(xù)泄漏電纜作為接收傳感器，端接一臺(tái)多波段并行接收機(jī)來接收和處理所接收到的信號(hào)，每個(gè)波段對(duì)應(yīng)一段防護(hù)周界，多波段無線電接收機(jī)置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)，系統(tǒng)采用射頻信號(hào)多段發(fā)射、單纜接收、集中處理的工作方式；接收機(jī)的接收頻率和各發(fā)射機(jī)的工作頻率可被系統(tǒng)同步導(dǎo)頻信號(hào)鎖定；導(dǎo)頻信號(hào)發(fā)生器置于系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有埋地泄漏電纜周界入侵探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)所存在的隱蔽性較差、安裝維護(hù)難度高、定位精度低的問題。
文檔編號(hào)G08B13/181GK2911813SQ20062002059
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者王明吉, 曹文, 張勇, 李玉爽 申請(qǐng)人:王明吉, 曹文