电影里都是骗人的？飞天大盗“通关”的红色激光网是否存在？

在电影中，我们一定看过这样的场景。飞天大盗潜入高度戒备的秘密基地，四周布满了错综复杂的红色激光网。激光线交织在狭窄的通道中错杂地排列着，稍有不慎产生轻微触碰，便会触发尖锐的警报声。那么在现实中，是否真的存在这样的安防技术呢？真的可以通过敏捷的技术避开这些检测吗？

实际上，这种安防技术类似于现实中的中断光束式探测技术。这是一种常用于安全监控和入侵检测的光电探测方法，核心原理是通过检测光束是否被物体阻断来判断是否有入侵者或物体移动。

图 1 中断光束式探测技术

首先，系统包括两个主要部件：光源和光敏元件。为了确保探测光束不被入侵者看到，光源会被罩上一个红外线滤光片，发射红外脉冲光束，这些光束在空间中形成一条条看不见的光线交织在一起。我们知道，光是电磁波的一种形式，电磁波的不同波长对应着不同类型的光或辐射。从短到长的波长顺序排列，电磁波谱包括伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。

可见光是人眼能够感知的电磁波，波长范围大约在380纳米（紫光）到760纳米（红光）之间。而红外光的波长范围比可见光的波长更长，超出了人眼可见光的范围，所以人类无法像电影中的角色，仅凭肉眼就可以观测到一条条红色的“红外光线”。

图 2 电磁波谱图

在系统的正常工作状态下，光源发射的红外线光束会经过空间到达对面的光敏元件。光敏元件是一个能够检测光信号的装置。当光束没有被阻挡时，光敏元件会持续接收到来自光源的光信号，这意味着路径是清晰的，没有任何障碍物。

但当有入侵者进入光束路径时会阻断光束。此时光敏元件将无法接收到光束，造成信号中断。信号中断后检测系统会判断定为有物体进入监控区域，系统会立即触发报警机制。

为了扩大监控范围和提高检测精度，通常会使用多个光源和光敏元件，或者通过反射镜将光束在空间中进行多次反射。这样可以形成一个复杂的光束网络，覆盖更大的区域。反射镜可以将光束引导到不同的方向，从而在多个位置形成交叉光束，确保任何入侵者都难以避开这些光束。

这种技术的有效检测距离可以达到数百英尺，但需要注意的是，每次光束经过反射镜反射时，光强会有所减弱，而且光源和光敏元件的安装位置可能会导致入侵者像电影中一样，安装位置的下面爬行或从上面跨越过去。

类似的，还有激光探测器，它的警报原理与前文介绍的相似，但激光束具有极好的方向性和高功率密度，这使得其传输效率极高，传输过程中衰减更小，可以在数百米甚至几公里的距离内保持有效。这使得激光探测器特别适合大范围的监控需求，高穿透能力使其在恶劣天气条件下也能可靠工作，减少了雨雾等环境因素对信号的干扰，从而降低了误报率。此外，激光具有出色的抗干扰能力，能够有效避开外界光源的干扰，如阳光或其他人工光源，从而确保系统的稳定运行。

图 3 激光探测器

然而随着科技的进步，安防系统有着也越来越多的组合，中断式探测技术只是作为其中的一种，如果真有大盗来袭，现有的探测技术让来者无处可藏。其中，被动式红外探测技术是一种广泛应用于安防系统中的重要技术，被称为PIR（Passive Infrared）探测器。由于其成本低、隐蔽性强和技术稳定，被动红外探测器在市场上得到了广泛的应用和认可。

被动红外探测技术利用人体的热辐射来进行检测，已知人体的平均体温约为37℃，会发出波长在8至12微米的红外辐射。20世纪80年代，热释电红外传感器的出现，使得非接触式检测人体红外热辐射成为可能。这种传感器将检测到的红外热辐射转换成电压信号，当人体移动时，红外辐射热量被光学系统聚焦在热释电传感器上，两片元件接收的热量不同，电荷不能相互抵消，产生报警信号。经过处理后可以驱动各种控制电路，引发防盗报警和自动检测系统。

图 4 被动式红外探测器原理图

然而红外探测器仍面临较高的误报率问题。误报是指在没有实际危险情况下触发报警，这通常是由于探测器无法在灵敏度和准确性之间找到平衡，特别是在宠物或热气流等干扰因素存在时。

国外公司，如ADEMCO International、德国西门子安防和加拿大PARADOX SECURITY SYSTEMS LTD等，通过结合智能算法和先进的微处理技术，推出了智能化的PIR探测器。这些探测器不仅在物理结构上进行了优化以防止误报和漏报，还采用了先进的数字信号处理技术，显著提高了抗干扰能力和检测的可靠性。最新的高性能探测器，如美国SUREN公司的产品，通过改进透镜设计和信号处理，进一步提升了性能，并申请了多项专利。

那么研究人员如何解决误报情况呢，如何让红外探测器识别人类与宠物的区别呢？在被动式红外探测器的应用过程中，尽管在物理设计上采用了一些抗干扰的方法，但由于探测环境中存在各种红外辐射热源，探测器接收到的信号中仍然掺杂了许多干扰信号，尤其是红外波长与人体辐射相近的干扰信号，如宠物的红外辐射。因此，为了提高探测器的可靠性，需要深入分析这些干扰源的信号特征，并与人体红外辐射信号进行区分，以找到人体红外辐射信号的唯一特征和有效的信号分析方法。研究人员会采集大量的不同数据，如人体的特定路径实验、人体的随机移动实验、动物的随机移动实验等，再通过这些数据进一步利用计算机方法对数据特征进行分类识别实验。

随着科技的不断进步和智能算法的应用，未来的安防探测器将更加可靠，进一步减少误报，提高安全性。虽然电影场景中的惊险时刻让人惊心动魄，但现实中的安防系统却在不断发展，以确保我们的安全万无一失。

参考文献

何奇傲.主动式红外入侵哨兵辅警系统研究[D].华南理工大学,2017.

梁光清.基于被动式红外探测器的人体识别技术研究[D].重庆大学,2009.

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作者：蔡文垂 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 研究生

审核：李明 中国科学院高能物理研究所 研究员