Perimetrický radar

Perimetrické radary nabízejí řadu výhod oproti "tradičním" senzorům jako jsou mikrovlnné bariéry, termální kamery, PIR čidla, infračervené závory. Především namísto aby hlídali malý prostor mají schopnost pokrytí obrovské oblasti z jednoho detekčního místa.
Další jejich výhodou je práce za každého počasí a denní doby. Nevadí jim tma, mlha, déšť, sněžení, kouř, prach a protisvětlo.

Zatímco donedávna bylo jejich použití limitováno především vysokou cenou, my vám dnes můžeme nabídnout cenově přijatelné zařízení XL-NSR100W (aktivní odkaz).

Perimetrický radar pracuje s širokým úhlem 100 stupňů a i v nejmenší verzi pokrývá plochu mezi 8000 m2 - 22 000 m2. Pro účely dohledu nad  otevřenými plochami je určitě jednička.

Radary tak byli dříve doporučovány jen pro velké otevřené prostory. To dnes již neplatí a jejich využití je výhodné i pro komplikované městské prostředí. Radar je totiž schopen jednoduše odfiltrovat oblasti, o které zájem nemá a tak jej bez problému použijete pro hlídání celých průmyslových areálů plných kovových staveb.

Jak funguje?

Především je třeba objasnit, že radar poskytuje ke každému detekovanému objektu jeho relativně přesnou pozici (tolerance +/-0,5m) a extrémně přesnou informaci o jeho rychlosti (+/- 5 cm/s), kterou nestanovuje jeho průběžným měřením ale okamžitě. Mimochodem rychlost stanovuje ve všech třech prostorových osách.

A protože víme velmi přesně pozici detekovaného pohybu, můžeme velmi přesně definovat zájmové oblasti a koridory v nichž nás jakýkoliv pohyb zajímá.

Jelikož radar zpracuje data pro celou oblast několikrát za sekundu, je schopen sám o sobě spolehlivě propojit jednotlivé detekce pohybu do souvislé trajektorie. Je tak možné chytrým způsobem určovat a dokladovat kudy se objekt skutečně pohyboval.

Asi vás ihned napadlo, že by se poziční informace dala propojit s kamerovým systémem. Přesně to software dodávaný k radaru rovněž dělá. Přijímá data z několika (i z mnoha) radarů a ovládá jednu nebo více PTZ kamer. V případě detekce pohybu v chráněné zóně tak jednoduše dá povel PTZ kameře, aby se natočila do úhlu a zaostřila na vzdálenost která vyplyne z hodnot změřených radarem.

Dodnes jsme něco podobného byli schopni realizovat ekonomicky jen pomocí detekce pohybu panoramatickými kamerami propojenými s PTZ kamerou. Pro ně však platí omezení jako pro každou kamerou a těmi jsou světelné podmínky. Takové omezení radar nemá!

Je jasné, že propojením dohledu s radarem se efektivita automatizace dohledu posouvá na novou úroveň.

Dokážu jej nainstalovat?

Budete překvapeni, jak je jejich užití jednoduché. V nejjednodušší aplikaci s ním v podstatě můžete zacházet jako s PIR čidlem, jen s dosahem přes 100m. Radaru připojíte 12V napájení a jeho poplachový výstup připojíte ke své EZS.
Pokud z něj chcete dostat více, otevřete si jeho web rozhraní a patřičně jej nastavíte. PTZ kameru k radaru integrovat můžete, ale nutné to není.

Výhody perimetrického radaru:

•    velký dosah
•    velké plošné pokrytí
•    nepotřebuje protistranu (jako například mikrovlnné bariery nebo IR závory)
•    malý příkon
•    nepotřebuje osvětlovat plochu
•    pracuje i za špatného počasí až do úrovně sněhové bouře
•    samostatná činnost nebo integrace do rozsáhlého systému
•    jednoduché ovládání a instalace
•    malý rozměr, esteticky neutrální

Nevýhody perimetrického radaru:

•    nevidí skrz drátěné ploty
•    nevidí úplně se plazící osoby
•    nevidí osoby důkladně kryté vegetací

Na jakém principu radar pracuje? A je to vůbec RADAR (RAdio Detection And Ranging)?

Ano, je to 100% aktivní radar pracující na úplně stejném principu jako např. radary pro sledování leteckého provozu nebo na lodi pro navigaci. Jen na něm nenajdete žádnou rotující součástku. Vše je řešeno soustavou malých antén, které jsou schopny především díky výpočetnímu systému stanovit úhel pod nímž přijímají odražené signály.
Radar vysílá pulzy malého výkonu v mikrovlnném pásmu (aktuálně 24GHz, chystají se produkty pro pásmo 61GHz) a dokáže přesně stanovit úhel a odraženou energii od vzdáleného objektu. Rychlost objektů se stanovuje díky Dopplerovu jevu a tím i velmi přesně.

Pohled na radar zpředu pod kryt, antény provedeny přímo na tištěném spoji. Vlevo vysílací anténa, vpravo přijímací antény.

Co když je detekovaných objektů v jednu chvíli více?

Radar je schopen detekovat všechny pohybující se objekty zároveň a to do té míry, pokud se nepohybují příliš rychle tak, aby mu během cca. 125ms opustili detekční oblast. Je navíc naprogramován tak, aby se snažil jednotlivé detekované body spojit do trajektorie což významně redukuje falešné detekce. A těchto trajektorií je schopen v jednu chvíli sledovat asi 10.

Příklad detekce více objektů a sestavení jejich trajektorií - radar  samostatně vyhodnotí blízké body do jedné trajektorie,  sdělí jejich polohu (souřadnice x a y) a rychlost (v)
 

Jak moc očekávat falešně pozitivní detekce?

Radar je naprogramován tak, aby nehlásil falešné pohyby jako je například pohyb stromů ve větru. Právě jednou z metod která odlišuje pohyb větví od pohybu osob, je vytváření trajektorií. Nicméně radar je možné pro různá prostředí nastavit z hlediska citlivosti algoritmu. Prvním takovým opatřením je schopnost nadefinovat radaru oblasti, z nichž detekce přijít nemůže, protože jsou to oblasti za nějakou překážkou.
 

Radaru lze definovat oblasti stínu, resp. které oblasti má ignorovat.

Základním principem omezujícím chybovost detekcí je totiž schopnost radaru stanovit vzdálenost, kterou ale neurčuje na základě optického systému ale defakto z přesného měření doby mezi vysláním signálu a jeho odrazem.

Díky tomu nevadí složitost prostoru a množství překážek - oblasti kam radar si radar nemůže "posvítit" jednoduše vyjmete z detekcí. Naopak oblasti pro něž má poplach hlásit, mohou nabývat libovolného tvaru a radar tak nebude hlásit detekce mimo oblasti zájmu.


 
Detekční oblast  je vždy kruhová výseč. Poplachové, tj. oblasti našeho zájmu, mohou nabývat prakticky libovolný tvar.

Skutečně vidí i při sněžení?

Každá detekční metoda má své limity. A silné sněžení redukuje dosah radaru. Lze předpovědět pro jaké úrovně srážek bude radar spolehlivý na jakou vzdálenost. Pokud je střežená oblast významná, pracujeme proto s větší výkonovou rezervou. To vede na stav, kdy je nutné instalovat radarů více. Poznamenejme, že není žádné lepší metody jak detekovat pohyb osob ve sněhové vánici na použitelnou vzdálenost. Dále uveďme, že pro funkčnost systému za takovýchto extrémních podmínek je třeba provést řadu opatření (typicky zajistit aby anténa nebyla zasypána sněhem a aby nenamrzala...).
Srovnejte se stavem, kdy je třeba pro běžný dohled nad areálem jej trvale dobře osvětlit a to i pro dobré povětrnostní podmínky. A pokud začne v noci i jen pršet nedá se často o spolehlivé detekci pohybu běžnými kamerami vůbec hovořit.

Skrz jaké materiály radar nevidí?

Nevidí skrz kovové materiály. Váhat lze jen u některých velmi řídkých drátěných plotů. Jelikož pracuje na kmitočtu 24GHz může částečně vidět skrz drátěný plot, který je jinak pro kameru samozřejmě zcela průhledný. Radar samozřejmě nevidí ani skrz zeď.

Jak dobře se lze proti němu schovat?

Radar neuvidí osoby plazící se po zemi, tedy úplně se plazící. Důvodem je především že splynou s terénem a radar jejich pohyb zahrne mezi falešné detekce/šum. Osoby kráčející jen v podřepu zaznamená spolehlivě.  
Radar vidí jen částečně osoby ukryté ve vegetaci. Tj. například osobu plížící se vzrostlým obilným lánem nezaznamená. Samozřejmě pokud by kráčela částečně vzpřímeně, tak ji okamžitě uvidí.

Co estetika?

Nehyzdí estetiku budov více než jakákoliv jiná plochá anténa používaná pro WiFi. Vede k němu jeden kabel a jeho uchycení není nijak odlišné od WiFi zařízení. Na jeho přítomnost nic dalšího neupozorní.

Provozní spolehlivost?

Anténa radaru je nepohyblivá a zařízení nemá žádnou pohyblivou součástku. Elektronika je navržena pro široký rozsah teplot a provedení je vodotěsné.

Je užití radaru ekonomické?

Pokud budeme srovnávat s jiným možným řešením pro otevřené prostory, tak radar zřejmě nenajde konkurenta.
Pokud jde o sledování ohraničených areálů se zástavbou, tak bude záležet na počtu potřebných radarů. Pokud bychom jej třeba porovnávali s mikrovlnnými bariérami, tak u nich nezapomeňme, že nechrání nic jiného než překračovaný výsek a je třeba je instalovat na obě strany. Detektory překonání plotu je nutné instalovat na každém plotovém poli. Ponechat dohled areálu jen na kamerách v kombinaci s PTZ závisí od možností areál osvětlovat a stejně takový systém bude doplněn o nějaký typ čidel.

Příklad pokrytí plotů čtvercového areálu ze dvou rohů. Potřebujeme čtyři radary a budujeme jen dvě instalační místa. Každá strana plotu 100-300m. Červeně poplachové oblasti plotů.
 

Potřebuji k provozu radaru počítač?

Radar pracuje samostatně, nepotřebuje aby k jeho činnosti běžel software na externím počítači. Pokud je požadavek jen na aplikaci vyvolání poplachu při vstupu do perimetru, stačí na jeho poplachový výstup zapojit patřičné zařízení - sirénu, poplachový vstup EZS, poplachový vstup DVR atd.
Samozřejmě ve spojení se softwarem běžícím na vašem dohledovém PC dokáže daleko více. Budete mít možnost ukládat záznamy o pohybu, graficky zobrazit aktuální pozici detekovaných objektů a dokáže pomocí těchto pozičních informací ovládat vaše PTZ kamery.

Mohu pomocí tohoto radaru sledovat prostor 360 stupňů?

Ano, půjde o sestavu několika radarů současně, minimum pro tento úkol jsou čtyři radary každý s úhlem 90 stupňů. Software přijímá data z mnoha radarů a je rovnou připraven na jejich grafické zobrazení v mapě.
Pokrývaná plocha z několika radarů bývá geometricky i daleko komplexnější než je pouhé kruhové pokrytí 360 stupňů. Typická je takováto sestava pro areály s instalovanými vyššími technologickými zařízeními.
 

Jak souvisí PTZ kamera a radar?

Radar poskytuje poziční informace, které si software běžící na uživatelově počítači z něj načítá. Tento počítač pak přepočítá tato data pro připojenou PTZ kameru (jednu nebo více) na nařídí ji aby se otočila a naklonila do určitého směru. Zaostření kamery se obvykle nechává na ni samotné. Aplikace je zdarma již součástí radaru a je pro Windows.
Poznamenejme, že existuje rovněž software, který je součástí operačního systému radaru a je napsán pro konkrétní typ PTZ kamery. Pro speciální případy je tak možné dodat i spárovaný systém jeden radar a jedna PTZ kamera, kdy není třeba aby byla PTZ řízena vnějším počítačem a systém je plně autonomní.

Jak sesouhlasím PTZ kameru a radar?

Při instalaci se kalibrují poziční informace s kamerou. Dodaný software sesouhlasí poziční údaje radaru (tj. souřadnice vzdálenost, úhel horizontální a vertikální) s údaji kamery (tj. natočení a náklon kamery - kamera zaostřuje automaticky). Software počítá s tím, že kamera leží v mírně jiném místě než je umístění radaru a operátor při instalaci informace o jejich pozicích zadává (včetně jejich výšky nad terénem). Po provedení kalibrace tak hlášení radaru o pozici vede k natočení a zaostření kamery do místa, kde se pohyb děje.

Je radar schválen pro užití v ČR a EU?

Radary jsou certifikovány dle Radio Equipment Directive (EN 300 440), EMC (EN 301 489), zdraví (EN 62311) a bezpečnosti (EN 62368).
Na našem území upravuje provoz těchto zařízení všeobecné oprávnění č. VO-R/10/12.2019-9 k využívání rádiových kmitočtů a k provozování zařízení krátkého dosahu.
Poznamenejme, že jde o zařízení pracující s velmi nízkým výkonem do 100mW a jsou zdraví zcela bezpečná.