专利名称：入侵检测系统和检测方法
技术领域：
本发明涉及安全防护领域，尤其涉及一种入侵检测系统和检测方法。
背景技术：
对于大多数场合，如机场、工厂、仓库、银行数据中心、博物馆等，周界的安全是至关重要的，通过周界进行的非法入侵行为往往会对周界内部的安全造成极大的威胁。常见的围界类型有墙体、铁丝围栏、绿植带等，在安全级别较 高的场合，一般都采用墙体。本发明针对的场景便是在安全级别较高场合的墙体防入侵。近年来随着安防技术的发展，墙体的防破坏也成为周界安防重要的一块，传统的墙体防破坏检测系统中，通过在墙体墙面上布设震动光纤或震动光缆，采集到来自墙体的震动，通过阈值比较，确定是否为入侵，并报告给机房的管理平台，从原理上来说，检测到信号的变化，但很难从信号的特性分析出入侵行为的类型，从而无法准确的确定入侵类型(攀爬、重击或轻拍等)。但是，由于墙体的坚固性，导致攀爬翻越的入侵行为对墙体所产生的震动信号十分微弱，很难让震动光纤产生足够形变以检测震动信号，导致漏警率较高。此外，由于需要大面积铺设震动光缆，导致需要巨大的工程量，使整个检测系统的成本较高。

发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种入侵检测系统和检测方法，以准确的确定入侵类型，降低虚警率和漏警率，同时降低入侵检测系统的成本。本发明实施例提供了如下技术方案一种入侵检测系统,包括布设在墙体中部偏上位置的至少两个水平震动传感器；布设在墙体中部偏下位置的至少两个垂直震动传感器；分别与每个水平震动传感器和每个垂直震动传感器相连接的处理单元；所述处理单元接收水平震动传感器和垂直震动传感器检测的信号，并根据所述信号确定警报类型。优选的，所述水平震动传感器处在同一水平线上，且水平震动传感器之间存在固定间隔；所述垂直震动传感器处在同一水平线上，且垂直震动传感器之间存在固定间隔。优选的，所述水平震动传感器和垂直震动传感器内嵌式的布置在墙体内部。一种入侵检测方法，应用于上述的入侵检测系统中，包括预先设定特定频谱内高频成分的阈值，并确定所述阈值和警报类型的对应关系；接收震动传感器发送的信号，所述信号包含震动传感器的识别标识；依据所述信号中的高频成分和所述阈值的大小关系，确定当前警报类型。优选的，当所述信号中的高频成分小于所述阈值时，确定为柔性接触，并确定警报类型为预警；当所述信号中的高频成分大于所述阈值时，确定为刚性接触，并确定警报类型为报警。优选的，所述的入侵检测方法，还包括预先设定信号能量的阈值；当所述信号的能量小于所预先设定信号能量的阈值时，确定该信号为噪声信号。
优选的，所述特定频谱为400Hz至500Hz。优选的，所述的入侵检测方法，还包括根据所述信号中的识别标识区分出水平传感器采集的水平震动信号和垂直传感器采集的垂直震动信号；预先设定水平震动信号的峰值变化范围和垂直震动信号的峰值变化范围；当水平震动信号的峰值超过所述水平震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警；当垂直震动信号的峰值超过所述垂直震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。优选的，所述的入侵检测方法，还包括当水平震动信号的峰值大于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警；当水平震动信号的峰值小于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。优选的，所述的入侵检测方法，还包括依据所述当前警报类型，执行相应的警报操作。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本实施例提供的入侵检测系统中，震动传感器采集的所有信号都是通过墙体传导给震动传感器，增加了信号的可靠性，降低了漏警率和虚警率。同时垂直震动传感器和水平震动传感器分开上下布设的方案使得每个传感器采集的信号不止包含信号特性，还包含信号来源的信息，便于确定信号源是墙体还是附近的地面，进而大大降低了墙体周围的人员活动或车辆行驶造成墙体震动所带来的虚警。此外，实施该系统的工程量较小，系统的成本较低。本实施例提供的入侵检测方法中，无需复杂的信号处理算法，通过确定信号的来源以及信号的能量和高频成分等信息，可以降低外界噪声影响导致的虚警率，能够准确的确定信号源是墙体还是附近的地面，能够大大降低了墙体周围的人员活动或车辆行驶造成墙体震动所带来的虚警率。


为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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I为实施例一提供的入侵检测系统组成示意图；图2为实施例一提供的入侵检测系统的另一种组成示意图；图3为实施例二提供的入侵检测方法流程示意图；图4为实施例二提供的轻拍墙面时得到的信号和信号的频谱示意图；图5为实施例二提供的重击墙面时得到的信号和信号的频谱示意图；图6为实施例二提供的噪声信号及其频谱示意图。
具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。实施例一本实施例提供了一种入侵检测系统，如图I所示，为该系统的一种组成示意图，包括布设在墙体100中部偏上位置的至少两个水平震动传感器(101和102)；布设在墙体100中部偏下位置的至少两个垂直震动传感器(103和104)；分别与每个水平震动传感器和每个垂直震动传感器相连接的处理单元105 ；所述处理单元105接收水平震动传感器和垂直震动传感器检测的信号，并根据所述信号确定警报类型。其中，图I中所示为包括两个水平震动传感器和两个垂直震动传感器的入侵检测系统示意图，所述处理单元105可以预先存储有警报类型和信号(信号来源、信号强度、信号峰值、信号变化量等)之间的对应关系，处理单元105根据所述信号，查找所述对应关系得到对应的警报类型。所述警报类型可以包括预警，对于并未构成入侵但具有潜在威胁的行为进行的告警；报警，对于已构成入侵的行为进行的告警；消警，对已经发生的报警进行消除。如图2所示的入侵检测系统组成示意图，该系统中所有的水平震动传感器可以处在同一水平线上，且水平震动传感器之间存在固定间隔；所有的垂直震动传感器也可以处在同一水平线上，且垂直震动传感器之间存在固定间隔。此外，如果震动传感器铺设在墙体表面，因此环境因素(如雨雪风沙、车辆经过、动物触碰等)很容易造成采集到的信号波动的概率，导致虚警率较高。因此，本实施例提供的入侵检测系统中，所述水平震动传感器和垂直震动传感器可以内嵌式的布置在墙体内部。通过该设计，震动传感器不直接接触外界，可以有效的避免环境因素导致的信号波动，能够降低虚警率。本实施例提供的入侵检测系统中，震动传感器采集的所有信号都是通过墙体传导给震动传感器，增加了信号的可靠性，降低了漏警率和虚警率。同时垂直震动传感器和水平震动传感器分开上下布设的方案使得每个传感器采集的信号不止包含信号特性，还包含信号来源的信息，便于确定信号源是墙体还是附近的地面，进而大大降低了墙体周围的人员活动或车辆行驶造成墙体震动所带来的虚警。此外，实施该系统的工程量较小，系统的成本较低。实施例二 相应于实施例一中提供的入侵检测系统，本实施例提供了一种应于与该系统中的入侵检测方法，如图3所示的流程示意图，该方法可以包括以下步骤步骤S301，预先设定特定频谱内高频成分的阈值，并确定所述阈值和警报类型的对应关系；步骤S302，接收震动传感器发送的信号，所述信号包含震动传感器的识别标识；步骤S303，依据所述信号中的高频成分和所述阈值的大小关系，确定当前警报类·型。图4所示为轻拍墙面时得到的信号和信号的频谱示意图，图5所示为重击墙面时得到的信号和信号的频谱示意图，由图4和图5可知，轻拍和重击的频谱在400Hz 500Hz范围内具有明显的不同，因为轻拍时与墙体属于柔性接触，产生的高频成分较少，而攀爬翻越或者重击时与墙体属于刚性接触，产生的高频成分较多。根据上述特性，可以设定所述特定频谱为400Hz至500Hz，并根据该频谱内的高频成分多少，将攀爬及重击和轻拍的信号区分开来，进而产生报警或预警。具体的，在预先设定特定频谱内高频成分的阈值，并确定所述阈值和警报类型的对应关系之后，当处理单元获取到的信号中的高频成分小于所述阈值时，确定为柔性接触，并确定警报类型为预警；当处理单元获取到的信号中的高频成分大于所述阈值时，确定为刚性接触，并确定警报类型为报警。此外，为了避免外界噪声造成虚警，还可以根据信号能量进行信号的区分，如图6所示，为噪声信号及其频谱示意图，对比图4和图5可知，轻拍墙面、攀爬翻越墙面或者重击墙面时发生时的信号能量明显高于噪声信号的能量。根据上述特性，在进行所述步骤S303之前，还可以包括预先设定信号能量的阈值；当所述信号的能量小于所预先设定信号能量的阈值时，确定该信号为噪声信号并结束对该信号的检测，否则执行所述步骤S303。同时，由于水平震动传感器对于水平方向的震动比较敏感，且布设在墙体中部偏上，所以直接接触墙体的行为会造成水平传感器采集信号的明显变化；由于垂直传感器对于垂直方向的震动比较敏感，且布设在墙体偏下方，所以地面的人员活动或车辆行驶会造成垂直传感器采集信号的明显变化。这两种变化最突出的体现在信号峰度的变化上。因此，还可以根据信号的来源和峰值，进一步的确定相应的警报类型，具体实现方式如下根据所述信号中的识别标识区分出水平传感器采集的水平震动信号和垂直传感器采集的垂直震动信号；预先设定水平震动信号的峰值变化范围和垂直震动信号的峰值变化范围；当水平震动信号的峰值超过所述水平震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警；当垂直震动信号的峰值超过所述垂直震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。
在上述入侵检测方法的基础上，经发明人多次实验验证，当水平震动信号的峰值大于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，可以确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警；当水平震动信号的峰值小于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，可以确定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。在上述方案确定了警报类型的基础上，处理单元发出相应的警报操作。本实施例提供的入侵检测方法中，无需复杂的信号处理算法，通过确定信号的来源以及信号的能量和高频成分等信息，可以降低外界噪声影响导致的虚警率，能够准确的确定信号源是墙体还是附近的地面，能够大大降低了墙体周围的人员活动或车辆行驶造成墙体震动所带来的虚警率。本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使 本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种入侵检测系统，其特征在于，包括 布设在墙体中部偏上位置的至少两个水平震动传感器； 布设在墙体中部偏下位置的至少两个垂直震动传感器； 分别与每个水平震动传感器和每个垂直震动传感器相连接的处理单元； 所述处理单元接收水平震动传感器和垂直震动传感器检测的信号，并根据所述信号确定警报类型。
2.根据权利要求I所述的入侵检测系统，其特征在于 所述水平震动传感器处在同一水平线上，且水平震动传感器之间存在固定间隔； 所述垂直震动传感器处在同一水平线上，且垂直震动传感器之间存在固定间隔。
3.根据权利要求I所述的入侵检测系统，其特征在于 所述水平震动传感器和垂直震动传感器内嵌式的布置在墙体内部。
4.一种入侵检测方法，其特征在于，应用于权利要求1、2或3所述的入侵检测系统中，包括 预先设定特定频谱内高频成分的阈值，并确定所述阈值和警报类型的对应关系； 接收震动传感器发送的信号，所述信号包含震动传感器的识别标识； 依据所述信号中的高频成分和所述阈值的大小关系，确定当前警报类型。
5.根据权利要求4所述的入侵检测方法，其特征在于 当所述信号中的高频成分小于所述阈值时，确定为柔性接触，并确定警报类型为预 ， 当所述信号中的高频成分大于所述阈值时，确定为刚性接触，并确定警报类型为报警。
6.根据权利要求5所述的入侵检测方法，其特征在于，还包括 预先设定信号能量的阈值； 当所述信号的能量小于所预先设定信号能量的阈值时，确定该信号为噪声信号。
7.根据权利要求6所述的入侵检测方法，其特征在于 所述特定频谱为400Hz至500Hz。
8.根据权利要求7所述的入侵检测方法，其特征在于，还包括 根据所述信号中的识别标识区分出水平传感器采集的水平震动信号和垂直传感器采集的垂直震动信号； 预先设定水平震动信号的峰值变化范围和垂直震动信号的峰值变化范围； 当水平震动信号的峰值超过所述水平震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警； 当垂直震动信号的峰值超过所述垂直震动信号的峰值变化范围时，确定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。
9.根据权利要求8所述的入侵检测方法，其特征在于，还包括 当水平震动信号的峰值大于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，确定信号源自墙体，并确定警报类型为报警； 当水平震动信号的峰值小于垂直震动信号的峰值I. 2倍时，定信号源自墙体附近地面，并确定警报类型为预警。
10.根据权利要求4至9任一项所述的入侵检测方法，其特征在于，还包括依据所述 当前警报类型，执行相应的警报操作。
全文摘要
本发明实施例公开了一种入侵检测系统和检测方法，所述入侵检测系统包括布设在墙体中部偏上位置的至少两个水平震动传感器；布设在墙体中部偏下位置的至少两个垂直震动传感器；分别与每个水平震动传感器和每个垂直震动传感器相连接的处理单元；所述处理单元接收水平震动传感器和垂直震动传感器检测的信号，并根据所述信号确定警报类型。本发明实施例公开的方案，能够增加采集到的信号的可靠性，便于准确的确定入侵类型，降低虚警率和漏警率，同时能够降低入侵检测系统的成本。
文档编号G01H1/00GK102722948SQ20111007719
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者伍健荣, 杜向龙, 王彦哲, 王智, 邓遂, 马润泽 申请人:无锡国科微纳传感网科技有限公司