一種導(dǎo)航雷達(dá)或ais跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括：雷達(dá)或AIS信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、自動(dòng)控制模塊、計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控模塊。本發(fā)明基于雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)、ARP跟蹤參數(shù)或AIS參數(shù)引導(dǎo)的本地測(cè)站或異地視頻組網(wǎng)測(cè)站為海洋監(jiān)巡與海事管理實(shí)現(xiàn)聯(lián)合監(jiān)控方法的創(chuàng)新，各類視頻測(cè)站在收令后，利用航姿參考系統(tǒng)及角位移傳感器提供視軸方位及俯仰角反饋，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，控制方法擬采用目標(biāo)角速率、角位置雙參數(shù)PID閉環(huán)控制法，算法中參數(shù)濾波+擾動(dòng)觀測(cè)器+反饋控制復(fù)合控制技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步提高云臺(tái)的控制圓滑程度。
【專利說明】一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于視頻監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]符合頂O海安會(huì)MSC192.79決議2007版性能標(biāo)準(zhǔn)的航海雷達(dá)具備各類航?；A(chǔ)傳感器信息采集、融合及目標(biāo)跟蹤解算結(jié)果智能輸出的功能，在航海生產(chǎn)、海事管理、海洋權(quán)益維護(hù)等方面發(fā)揮著重要的作用；視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其具有直觀、方便、信息內(nèi)容翔實(shí)等特點(diǎn)，在前述場(chǎng)合的應(yīng)用也日益廣泛，近年來，水上交通全程數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)勢(shì)愈發(fā)明顯，且隨著計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求正快速增長(zhǎng)。但現(xiàn)行視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控畫面存在盲區(qū)，監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)覆蓋度不高，對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象不能自動(dòng)保持置中式持續(xù)跟蹤，從而不能發(fā)揮更大的監(jiān)控作用。以第三方測(cè)控參數(shù)引導(dǎo)，以MCU與傳感器技術(shù)為核心的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)以其具有高度的互證性、集成性和靈活性，使視頻取景框更可控，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]近年來，隨著精密機(jī)械、微電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、功率電子技術(shù)和伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多種形式的有線或無線云臺(tái)控制，能實(shí)現(xiàn)本地或遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控平臺(tái)的方位及俯仰控制、對(duì)焦及光圈控制，視頻高品質(zhì)回傳等功能。越來越多的視頻監(jiān)控系統(tǒng)被應(yīng)用到海事場(chǎng)景的實(shí)時(shí)監(jiān)控中，然而傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控主要有固定式或依賴人工調(diào)節(jié)觀察視野式兩種，監(jiān)視屏幕畫面與其他跟蹤方式關(guān)聯(lián)度不高，不能達(dá)到實(shí)時(shí)同步監(jiān)控的目的。特別是隨著攝像頭數(shù)量增加，人工難以同時(shí)調(diào)節(jié)所有的監(jiān)控區(qū)域畫面，難以同步聚焦關(guān)注目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)視頻鎖定。
[0004]2006年，李立仁提出雷達(dá)與光電傳感器在海防監(jiān)控中的互動(dòng)問題；隨著電子海圖顯示與信息系統(tǒng)全面推廣與實(shí)施，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代雷達(dá)已經(jīng)為其雷達(dá)視頻信號(hào)及跟蹤處理結(jié)果智能輸出創(chuàng)造了條件，王泉等、石京東等、徐關(guān)勇等在雷達(dá)圖像、雷達(dá)自動(dòng)跟蹤信息在電子海圖顯示與信息系統(tǒng)疊加顯示關(guān)鍵技術(shù)方面作出了重要研究，從而為導(dǎo)航雷達(dá)信息分析方法及以此為基礎(chǔ)的雷達(dá)引導(dǎo)技術(shù)提供了技術(shù)基礎(chǔ)；2009年，張亞等提出聲源定位方法引導(dǎo)視頻監(jiān)控，給出了利用麥克風(fēng)陣列對(duì)異常聲源進(jìn)行位置解算并以此控制監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)給出了異動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，圖像回傳，系統(tǒng)報(bào)警等功能實(shí)現(xiàn)方面；2008年，王冬華、吳壯志等提出了一種鼠標(biāo)快速引導(dǎo)的方法，即根據(jù)雷達(dá)畫面，將目標(biāo)位置轉(zhuǎn)換為伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰角和方位角，控制伺服轉(zhuǎn)臺(tái)快速轉(zhuǎn)向目標(biāo)位置。使海防視頻監(jiān)控系統(tǒng)能全天候、全天時(shí)有效地工作，該技術(shù)對(duì)雷達(dá)引導(dǎo)海防、海事視頻監(jiān)控有著重要的意義；
[0005]上述表明:本引導(dǎo)方式還存在著很大的研究空間，尚可突破單純以鼠標(biāo)引導(dǎo)的方式，可以利用雷達(dá)ATA(自動(dòng)跟蹤結(jié)果)，雷達(dá)系統(tǒng)信息(EBL與VRM等)引導(dǎo)視頻持續(xù)跟蹤并實(shí)現(xiàn)在線切換；可以突破同心圓方式單站點(diǎn)引導(dǎo)，通過位置換算實(shí)現(xiàn)一站多點(diǎn)式引導(dǎo)；可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、4G通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程引導(dǎo)等。
[0006]在國(guó)外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的主流企業(yè)或機(jī)構(gòu)非常重視核心技術(shù)的研究，如美國(guó)的GE、honeywe 11、N1、思科、IBM ;德國(guó)的西門子、博世；韓國(guó)的LG、三星；日本松下、索尼等；美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、戴維SARN0FF研究中心等幾家著名研究機(jī)構(gòu)合作，研制了視頻監(jiān)視與監(jiān)控系統(tǒng)VSAM。用于實(shí)現(xiàn)未來戰(zhàn)爭(zhēng)中人力監(jiān)控費(fèi)用昂貴、非常危險(xiǎn)或者人力無法實(shí)現(xiàn)等場(chǎng)合下的監(jiān)控。英國(guó)的雷丁大學(xué)(University of Reading)開展了對(duì)車輛和行人的跟蹤及其交互作用識(shí)別的相關(guān)研究；IBM與Microsoft等公司也正逐步將基于視覺的手勢(shì)識(shí)別接口應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域中。著名的生產(chǎn)公司還有美國(guó)的FLIR公司、Lockheed Martin公司、TI公司、Raytheon公司、WESCAM公司、瑞典的PolyTch公司、以色列RAFAEL公司等。
[0007]縱觀目前國(guó)內(nèi)外研究情況，智能視頻監(jiān)控正朝著以下幾個(gè)主要方向發(fā)展:復(fù)雜環(huán)境下目標(biāo)異動(dòng)偵察；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)視頻主動(dòng)或引導(dǎo)跟蹤；模式識(shí)別、人臉、指紋身份識(shí)別；遺留物分析或入侵分析；行為分析；災(zāi)情預(yù)警等。其關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容包含:如何獲得更精確、更靈活、體積能耗小、價(jià)格低、易于操作的控制方法，實(shí)現(xiàn)視軸穩(wěn)定，從而獲取穩(wěn)定圖像；如何實(shí)現(xiàn)視頻全數(shù)字編碼解碼，如何壓縮視頻獲得無損的“最瘦信息”，更利于信息存儲(chǔ)與傳輸及后加工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，旨在提高雷達(dá)或AIS引導(dǎo)智能云臺(tái)性能。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括:AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、自動(dòng)控制模塊、計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控模塊；
[0010]AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊，用于獲取目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0011]數(shù)據(jù)處理模塊包括雷達(dá)或AIS數(shù)據(jù)解碼模塊、信號(hào)解碼與轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊與AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊連接，接收AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊所發(fā)送過來的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理之后把目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸途徑傳送到計(jì)算機(jī)；
[0012]計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于根據(jù)接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)利用對(duì)目標(biāo)參數(shù)換算成本地及異地控制指令算法及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)軌跡的簡(jiǎn)易卡爾曼濾波預(yù)估推算及影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的誤差建模分析方法產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令向自動(dòng)控制模塊發(fā)送控制命令，把視頻數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上面，同時(shí)計(jì)算出視頻數(shù)據(jù)與AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊所接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算出誤差，然后計(jì)算機(jī)結(jié)合AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制指令；
[0013]計(jì)算機(jī)包括第一計(jì)算機(jī)和第二計(jì)算機(jī)，第一計(jì)算機(jī)為為本地引導(dǎo)的主控計(jì)算機(jī)，第二計(jì)算機(jī)為接收第一計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)后的從站，控制方法類似，但功能不同，第二計(jì)算機(jī)為遠(yuǎn)程引導(dǎo)的站點(diǎn)；
[0014]自動(dòng)控制模塊，與計(jì)算機(jī)連接，用于接收到計(jì)算機(jī)的控制指令后對(duì)視頻監(jiān)控模塊發(fā)送控制信號(hào)；
[0015]自動(dòng)控制模塊包括第一自動(dòng)控制模塊和第二計(jì)算機(jī)控制模塊，第一自動(dòng)控制模塊和第二計(jì)算機(jī)控制模塊接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同；
[0016]視頻監(jiān)控模塊，與計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制模塊連接，用于把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)；
[0017]視頻監(jiān)控模塊包括第一視頻監(jiān)控模塊和第二視頻監(jiān)控模塊，第一視頻監(jiān)控模塊和第二視頻監(jiān)控模塊接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同；
[0018]第一計(jì)算機(jī)與第一視頻監(jiān)控模塊和第一自動(dòng)控制模塊連接，第二計(jì)算機(jī)與第二視頻監(jiān)控模塊和第二自動(dòng)控制模塊連接。
[0019]進(jìn)一步，該導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)為環(huán)路控制系統(tǒng)，利用PID控制算法使視頻監(jiān)控模塊保持在最優(yōu)監(jiān)控狀態(tài)。
[0020]進(jìn)一步，AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊的輸出的數(shù)據(jù)解析方法、以及解析結(jié)果組網(wǎng)通信方法符合IEC61162-1標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)跟蹤語句包括:
[0021]“$RATTM, XX, x.x, x.x, a, x.x, x.x, a, x.x, x.x, a, c—c, a, a, hhmmss.ss, a,*hh〈CRXLF>”6種語句，句首以“$”開始，句首詞表示信息種類，信息內(nèi)容以“，”分隔；如本例:“$”表示句子開始，句塊依次表示:目標(biāo)編號(hào)、目標(biāo)距離、目標(biāo)方位、真/相對(duì)、目標(biāo)速度、目標(biāo)航向、真/相對(duì)、CPA、TCPA、航速單位、目標(biāo)名稱、目標(biāo)狀態(tài)、參考目標(biāo)、UTC、跟蹤類型；解析結(jié)果利用TCP/IP或UDP協(xié)議組網(wǎng)傳輸。
[0022]進(jìn)一步，對(duì)目標(biāo)參數(shù)換算成本地及異地控制指令算法及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)軌跡的簡(jiǎn)易卡爾曼濾波預(yù)估推算及影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的誤差建模分析方法:
[0023]根據(jù)目標(biāo)地理位置與測(cè)站地理位置，運(yùn)用航海學(xué)向位換算逆運(yùn)算方法，計(jì)算目標(biāo)相對(duì)測(cè)站的方位、距離，根據(jù)測(cè)站眼高、距離值，計(jì)算測(cè)站視軸俯仰角:
[0024]^ = tan 1 —
[0025]其中e:眼高；D:距離。
[0026]進(jìn)一步，離散信號(hào)下的PID控制回路方法:
[0027]以AHRS及低成本角位移傳感器的監(jiān)控?cái)z像頭視軸方位、俯仰角回傳測(cè)量值作為反饋，構(gòu)建離散方位、仰角信號(hào)下的PID控制回路，研究影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的未建模動(dòng)態(tài)，未知的非線性，摩擦力矩等干擾以及它們的復(fù)合影響的補(bǔ)償方法，提升系統(tǒng)視軸控制的魯棒性。
[0028]進(jìn)一步，有線、無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的視頻高品質(zhì)回傳，闖入及越界報(bào)警的方法:
[0029]視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用ADI公司的ADSP-BF533作為系統(tǒng)的控制核心，其中ADV7138video decoder視頻輸入接口、AD1836aud1 codec音頻輸入接口和以太網(wǎng)接口，視頻輸入接口與攝像頭相連，用來接收從攝像頭傳來的視頻采集信號(hào)，并通過視頻解碼器ADV7138轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)即YUV圖像，以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連，DSP對(duì)采集的視頻用MPEG-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后，將碼流通過以太網(wǎng)接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)端主機(jī)調(diào)用解碼程序?qū)Υa流解碼并在顯示終端顯示，如果系統(tǒng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)物體或異常情況，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。
[0030]進(jìn)一步，云臺(tái)包括方位軸、俯仰軸、永平阻尼橫滾軸、角位移傳感器、AHRS、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；
[0031]吊裝永平阻尼橫滾軸確保云臺(tái)橫滾角度為零，保持橫向水平；
[0032]俯仰軸保證縱向俯仰自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS提供俯仰角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的俯仰角整定值與反饋值控制俯仰軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的俯仰角對(duì)準(zhǔn)；
[0033]方位軸保證垂向方位自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS或角位移傳感器提供方位角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的方位角整定值與反饋值控制方位軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的方位角對(duì)準(zhǔn)。
[0034]本發(fā)明提供的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基于雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)、ARP跟蹤參數(shù)及AIS參數(shù)引導(dǎo)的本地測(cè)站或組網(wǎng)視頻測(cè)站為海洋監(jiān)巡與海事管理實(shí)現(xiàn)聯(lián)合監(jiān)控方法的創(chuàng)新，各類視頻測(cè)站在收令后，利用航姿參考系統(tǒng)及角位移傳感器提供視軸方位及俯仰角反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，控制方法擬采用目標(biāo)位置參數(shù)濾波+擾動(dòng)觀測(cè)器+反饋控制復(fù)合控制策略將會(huì)進(jìn)一步提高云臺(tái)的控制圓滑程度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖中:1、AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊；2、數(shù)據(jù)處理模塊；3、第一自動(dòng)控制模塊；4、第一計(jì)算機(jī)；5、第一視頻監(jiān)控模塊；6、第二自動(dòng)控制模塊；7、第二計(jì)算機(jī)；8、第二視頻監(jiān)控模塊。
[0037]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的原理圖；
[0038]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的云臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要包括AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊1、數(shù)據(jù)處理模塊2、第一自動(dòng)控制模塊3、第一計(jì)算機(jī)
4、第一視頻監(jiān)控模塊5、第二自動(dòng)控制模塊6、第二計(jì)算機(jī)7、第二視頻監(jiān)控模塊8。
[0042]數(shù)據(jù)處理模塊2包括雷達(dá)或AIS數(shù)據(jù)解碼模塊、信號(hào)解碼與轉(zhuǎn)換模塊，AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊I與數(shù)據(jù)處理模塊2連接，數(shù)據(jù)處理模塊2接收AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊I所發(fā)送過來的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理之后把目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸途徑傳送到第一計(jì)算機(jī)4或第二計(jì)算機(jī)7，然后第一計(jì)算機(jī)4或者第二計(jì)算機(jī)7根據(jù)接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)利用“對(duì)目標(biāo)參數(shù)換算成本地及異地控制指令算法及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)軌跡的簡(jiǎn)易卡爾曼濾波預(yù)估推算及影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的誤差建模分析方法”產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令向第一自動(dòng)控制模塊3或第二自動(dòng)控制模塊6發(fā)送控制命令；
[0043]計(jì)算機(jī)4包括第一計(jì)算機(jī)4和第二計(jì)算機(jī)7，第一計(jì)算機(jī)4為為本地弓I導(dǎo)的主控計(jì)算機(jī)，第二計(jì)算機(jī)7為接收第一計(jì)算機(jī)4的數(shù)據(jù)后的從站，控制方法類似，但功能不同，第二計(jì)算機(jī)7為遠(yuǎn)程引導(dǎo)的站點(diǎn)；
[0044]第一自動(dòng)控制模塊3或第二自動(dòng)控制模塊6在接收到控制指令后對(duì)第一視頻監(jiān)控模塊5或者第二視頻監(jiān)控模塊8發(fā)送控制信號(hào)，第一視頻監(jiān)控模塊5或者第二視頻監(jiān)控模塊8開始監(jiān)控被監(jiān)控對(duì)象，然后把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到第一計(jì)算機(jī)4或第二計(jì)算機(jī)7，第一計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)4或第二計(jì)算機(jī)7把視頻數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上面，同時(shí)計(jì)算出視頻數(shù)據(jù)與AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊I所接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較計(jì)算出誤差，然后第一計(jì)算機(jī)4或第二計(jì)算機(jī)7結(jié)合AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊I接收到的目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生控制指令。整個(gè)系統(tǒng)最終形成一個(gè)環(huán)路控制系統(tǒng)，利用PID控制算法使視頻監(jiān)控模塊保持在最優(yōu)監(jiān)控狀態(tài)。
[0045]自動(dòng)控制模塊包括第一自動(dòng)控制模塊3和第二計(jì)算機(jī)控制模塊6，第一自動(dòng)控制模塊3和第二計(jì)算機(jī)控制模塊6接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同；
[0046]視頻監(jiān)控模塊包括第一視頻監(jiān)控模塊5和第二視頻監(jiān)控模塊8，第一視頻監(jiān)控模塊5和第二視頻監(jiān)控模塊8接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同；
[0047]第一計(jì)算機(jī)4與第一視頻監(jiān)控模塊5和第一自動(dòng)控制模塊連接3，第二計(jì)算機(jī)7與第二視頻監(jiān)控模塊8和第二自動(dòng)控制模塊6連接。
[0048]如圖2所示，船用導(dǎo)航雷達(dá)通過TRACK CONTROL接口提供雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)、本船位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)等；船用AIS10(自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))通過引航接口提供本船位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)、目標(biāo)位置及運(yùn)動(dòng)參數(shù)等；引導(dǎo)站本地總控計(jì)算機(jī)通過引導(dǎo)數(shù)據(jù)接收模塊、參數(shù)與控制路徑選擇模塊、引導(dǎo)參數(shù)轉(zhuǎn)方位俯仰角模塊、控制算法模塊的序列解算實(shí)現(xiàn)控制指令向控制下位機(jī)傳遞；
[0049]控制下位機(jī)，控制2軸伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)方位角及俯仰角運(yùn)動(dòng)控制；攝像云臺(tái)及AHRS13 (可再疊加角位移傳感器)在控制下位機(jī)控制下視軸對(duì)準(zhǔn)、AHRS及角位移傳感器提供云臺(tái)方位角及俯仰角反饋信號(hào)；
[0050]遠(yuǎn)程總控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與引導(dǎo)站本地總控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻與參數(shù)交換，在引導(dǎo)參數(shù)轉(zhuǎn)方位俯仰角模塊中增加遠(yuǎn)程引導(dǎo)算法。
[0051]如圖3所示，云臺(tái)包括方位軸、俯仰軸、永平阻尼橫滾軸、角位移傳感器、AHRS、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)；
[0052]吊裝永平阻尼橫滾軸確保云臺(tái)橫滾角度為零，保持橫向水平；
[0053]俯仰軸保證縱向俯仰自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS提供俯仰角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的俯仰角整定值與反饋值控制俯仰軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的俯仰角對(duì)準(zhǔn)；
[0054]方位軸保證垂向方位自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS或角位移傳感器提供方位角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的方位角整定值與反饋值控制方位軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的方位角對(duì)準(zhǔn)。
[0055]永平環(huán)X軸向利用重力擺效應(yīng)連接，永平環(huán)內(nèi)垂直環(huán)Y軸向連接保障俯仰角(Θ )自由，垂直環(huán)內(nèi)攝像及搭載的AHRS模塊Z軸向連接保障方位角(Ψ)自由。實(shí)物攝像及搭載的AHRS模塊安裝在Z軸下部延伸端，保證攝像視野無盲區(qū)。
[0056]X軸向連接(PHG):重力阻尼擺式吊裝確保云臺(tái)橫滾角度為零。保持橫向水平。
[0057]俯仰軸Y保證縱向俯仰自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS提供俯仰角(Θ)反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的俯仰角整定值與反饋值控制Y軸力矩電機(jī)MFY動(dòng)作，保證對(duì)攝像跟蹤目標(biāo)的俯仰角對(duì)準(zhǔn)。
[0058]方位軸Z保證垂向方位自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS或角位移傳感器提供方位角(Ψ)反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的方位角整定值與反饋值控制Z軸力矩電機(jī)MFZ動(dòng)作，保證對(duì)攝像跟蹤目標(biāo)的方位角對(duì)準(zhǔn)。
[0059]《船用導(dǎo)航雷達(dá)回波數(shù)字視頻、目標(biāo)自動(dòng)跟蹤輸出接口或AIS設(shè)備輸出接口及通信協(xié)議》是以導(dǎo)航雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤以雷達(dá)視頻量化、羅經(jīng)航向數(shù)字化、航速數(shù)字化為基礎(chǔ)，按照窗口式捕捉、α-β簡(jiǎn)化卡爾曼濾波跟蹤、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算、碰撞危險(xiǎn)分析與報(bào)警、試操船等多個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。對(duì)目標(biāo)按一定的時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行連續(xù)跟蹤，可以計(jì)算出目標(biāo)相對(duì)本船的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并進(jìn)行碰撞危險(xiǎn)分析。作為智能化的航海儀器，導(dǎo)航雷達(dá)具有標(biāo)準(zhǔn)化的串行輸入輸出接口，輸入接口接收羅經(jīng)、計(jì)程儀、電子定位系統(tǒng)的信息，輸出接口對(duì)其他設(shè)備廣播雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息及目標(biāo)跟蹤信息。輸入輸出通信符合IEC61162-1標(biāo)準(zhǔn)。
[0060]其中根據(jù)2007版性能標(biāo)準(zhǔn)的航海雷達(dá)第8條接口規(guī)定，應(yīng)具備EPFS電子定位系統(tǒng)接口，即，假定已知本船船位，根據(jù)航海學(xué)向位換算方法:
[0061]

【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括:雷達(dá)或AIS信號(hào)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、自動(dòng)控制模塊、計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控模塊； 雷達(dá)或AIS信號(hào)接收模塊，用于獲取含雷達(dá)/AIS測(cè)站位置數(shù)據(jù)GGA或GLL、動(dòng)態(tài)雷達(dá)/AIS測(cè)站本船數(shù)據(jù)RAOSD或AIVD0、雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、雷達(dá)/AIS目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)RATTM或AIVDM的NMEAO183語句； 數(shù)據(jù)處理模塊包括雷達(dá)或AIS數(shù)據(jù)解碼模塊、信號(hào)解碼與轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊與雷達(dá)或AIS信號(hào)接收模塊連接，接收AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊所發(fā)送過來的前述語句，解碼后獲得本船位置、航向、雷達(dá)光標(biāo)位置、目標(biāo)位置及運(yùn)動(dòng)速度數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理之后把各類參數(shù)數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸途徑傳送到計(jì)算機(jī)的云臺(tái)控制指令模塊； 計(jì)算機(jī)的云臺(tái)控制指令模塊與自動(dòng)控制(智能云臺(tái)控制下位機(jī))相連，用于將接收到的本船與目標(biāo)參數(shù)數(shù)據(jù)或引導(dǎo)點(diǎn)位置參數(shù)換算成本地及異地控制指令算法，算法中對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)軌跡采用簡(jiǎn)易卡爾曼濾波預(yù)估推算及影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的誤差建模分析方法形成云臺(tái)方位轉(zhuǎn)動(dòng)角速率估計(jì)值，采用航海學(xué)向位換算法及“眼高+距離”法形成方位角、俯仰角指令整定值向自動(dòng)控制模塊發(fā)送控制命令，同時(shí)把AHRS采集的視頻系統(tǒng)反饋的對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)的顯示屏幕上面，同時(shí)計(jì)算出視頻對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與基于雷達(dá)或AIS的引導(dǎo)數(shù)據(jù)的偏差值，然后計(jì)算機(jī)給出方位、俯仰伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)指令； 計(jì)算機(jī)包括第一計(jì)算機(jī)和第二計(jì)算機(jī)，第一計(jì)算機(jī)為為本地引導(dǎo)的主控計(jì)算機(jī)，第二計(jì)算機(jī)為接收第一計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)后的從站，控制方法類似，但功能不同，第二計(jì)算機(jī)為遠(yuǎn)程引導(dǎo)的站點(diǎn)； 自動(dòng)控制模塊，與計(jì)算機(jī)連接，用于接收到計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)指令后對(duì)視頻監(jiān)控模塊發(fā)送雙伺服系統(tǒng)控制信號(hào)，方位上角速率、角位置雙環(huán)控制配合PWM伺服調(diào)速技術(shù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)AHRS反饋俯仰角伺服控制、阻尼重力擺式橫滾角永平控制有效地實(shí)現(xiàn)方位上的同步平滑跟蹤及隔離載體搖擺； 自動(dòng)控制模塊包括第一自動(dòng)控制模塊和第二計(jì)算機(jī)控制模塊，第一自動(dòng)控制模塊和第二計(jì)算機(jī)控制模塊接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同； 視頻監(jiān)控模塊，與計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制模塊連接，用于把監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)； 視頻監(jiān)控模塊包括第一視頻監(jiān)控模塊和第二視頻監(jiān)控模塊，第一視頻監(jiān)控模塊和第二視頻監(jiān)控模塊接受調(diào)度的控制計(jì)算機(jī)不同； 第一計(jì)算機(jī)與第一視頻監(jiān)控模塊和第一自動(dòng)控制模塊連接，第二計(jì)算機(jī)與第二視頻監(jiān)控模塊和第二自動(dòng)控制模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)為環(huán)路控制系統(tǒng)，利用PID控制算法使視頻監(jiān)控模塊保持在最優(yōu)監(jiān)控狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，AIS或雷達(dá)信號(hào)接收模塊的輸出的數(shù)據(jù)解析方法、以及解析結(jié)果組網(wǎng)通信方法符合IEC61162-1標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)跟蹤語句包括但不限于:
“$RATTM，XXj x.Xj x.Xj a，x.x, x.x, a，x.x, x.x, a，c—c，a，a，hhmmss.ss，a，*hh〈CRXLF>”6種語句，句首以“$”開始，句首詞表示信息種類，信息內(nèi)容以“，”分隔；如本例:“$”表示句子開始，句塊依次表示:目標(biāo)編號(hào)、目標(biāo)距離、目標(biāo)方位、真/相對(duì)、目標(biāo)速度、目標(biāo)航向、真/相對(duì)、CPA、TCPA、航速單位、目標(biāo)名稱、目標(biāo)狀態(tài)、參考目標(biāo)、UTC、跟蹤類型；解析結(jié)果利用TCP/IP或UDP協(xié)議組網(wǎng)傳輸。
4.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)目標(biāo)參數(shù)換算成本地及異地控制指令算法及對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)軌跡的簡(jiǎn)易卡爾曼濾波預(yù)估推算及影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的誤差建模分析方法: 根據(jù)目標(biāo)地理位置與測(cè)站地理位置，運(yùn)用航海學(xué)向位換算逆運(yùn)算方法，計(jì)算目標(biāo)相對(duì)測(cè)站的方位、距離，根據(jù)測(cè)站眼高、距離值，計(jì)算測(cè)站視軸俯仰角: ?e
Θ = tan ——
D， 其中e:眼高；D:距離。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，離散信號(hào)下的PID控制回路方法: 以AHRS及低成本角位移傳感器的監(jiān)控?cái)z像頭視軸方位、俯仰角回傳測(cè)量值作為反饋，構(gòu)建離散方位、仰角信號(hào)下的PID控制回路，研究影響系統(tǒng)穩(wěn)定精度的未建模動(dòng)態(tài)，未知的非線性，摩擦力矩等干擾以及它們的復(fù)合影響的補(bǔ)償方法，提升系統(tǒng)視軸控制的魯棒性。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，有線、無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的視頻高品質(zhì)回傳，闖入及越界報(bào)警的方法: 視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用ADI公司的ADSP-BF533作為系統(tǒng)的控制核心，其中ADV7138videodecoder視頻輸入接口、AD1836aud1 codec音頻輸入接口和以太網(wǎng)接口，視頻輸入接口與攝像頭相連，用來接收從攝像頭傳來的視頻采集信號(hào)，并通過視頻解碼器ADV7138轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)即YUV圖像，以太網(wǎng)接口通過網(wǎng)線與上位機(jī)相連，DSP對(duì)采集的視頻用MPEG-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)壓縮后，將碼流通過以太網(wǎng)接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，遠(yuǎn)端主機(jī)調(diào)用解碼程序?qū)Υa流解碼并在顯示終端顯示，如果系統(tǒng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)物體或異常情況，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)航雷達(dá)或AIS跟蹤參數(shù)引導(dǎo)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的云臺(tái)包括方位軸、俯仰軸、永平阻尼橫滾軸、角位移傳感器、AHRS、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)； 吊裝永平阻尼橫滾軸確保云臺(tái)橫滾角度為零，保持橫向水平； 俯仰軸保證縱向俯仰自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS提供俯仰角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的俯仰角整定值與反饋值控制俯仰軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的俯仰角對(duì)準(zhǔn)； 方位軸保證垂向方位自由，系統(tǒng)由云臺(tái)搭載的AHRS或角位移傳感器提供方位角反饋，控制系統(tǒng)根據(jù)引導(dǎo)系統(tǒng)給定的方位角整定值與反饋值控制方位軸力矩電機(jī)動(dòng)作，保證對(duì)數(shù)字?jǐn)z像跟蹤目標(biāo)的方位角對(duì)準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK104184990SQ201410243725
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】馮愛國(guó), 吳煒, 季本山 申請(qǐng)人:南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院