CN104184990B - 一种导航雷达或ais跟踪参数引导的智能视频监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，该导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统包括：雷达或AIS信号接收模块、数据处理模块、自动控制模块、计算机、视频监控模块。本发明基于雷达系统参数、ARP跟踪参数或AIS参数引导的本地测站或异地视频组网测站为海洋监巡与海事管理实现联合监控方法的创新，各类视频测站在收令后，利用航姿参考系统及角位移传感器提供视轴方位及俯仰角反馈，实现闭环控制，控制方法拟采用目标角速率、角位置双参数PID闭环控制法，算法中参数滤波+扰动观测器+反馈控制复合控制技术将会进一步提高云台的控制圆滑程度。
Description
技术领域
本发明属于视频监控技术领域，尤其涉及一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统。
背景技术
符合IMO海安会MSC192.79决议2007版性能标准的航海雷达具备各类航海基础传感器信息采集、融合及目标跟踪解算结果智能输出的功能，在航海生产、海事管理、海洋权益维护等方面发挥着重要的作用；视频监控系统以其具有直观、方便、信息内容翔实等特点，在前述场合的应用也日益广泛，近年来，水上交通全程数字化、网络化的视频监控系统发展优势愈发明显，且随着计算机图像处理技术、网络通信技术的飞速发展，对视频监控系统的需求正快速增长。但现行视频监控系统监控画面存在盲区，监控现场覆盖度不高，对重点监控对象不能自动保持置中式持续跟踪，从而不能发挥更大的监控作用。以第三方测控参数引导，以MCU与传感器技术为核心的智能视频监控系统以其具有高度的互证性、集成性和灵活性，使视频取景框更可控，是视频监控系统的发展趋势。
近年来，随着精密机械、微电子技术、数字信号处理技术、功率电子技术和伺服控制技术的飞速发展，已经实现了多种形式的有线或无线云台控制，能实现本地或远程视频监控平台的方位及俯仰控制、对焦及光圈控制，视频高品质回传等功能。越来越多的视频监控系统被应用到海事场景的实时监控中，然而传统的视频监控主要有固定式或依赖人工调节观察视野式两种，监视屏幕画面与其他跟踪方式关联度不高，不能达到实时同步监控的目的。特别是随着摄像头数量增加，人工难以同时调节所有的监控区域画面，难以同步聚焦关注目标，实现视频锁定。
2006年，李立仁提出雷达与光电传感器在海防监控中的互动问题；随着电子海图显示与信息系统全面推广与实施，以计算机技术为核心的现代雷达已经为其雷达视频信号及跟踪处理结果智能输出创造了条件，王泉等、石京东等、徐关勇等在雷达图像、雷达自动跟踪信息在电子海图显示与信息系统叠加显示关键技术方面作出了重要研究，从而为导航雷达信息分析方法及以此为基础的雷达引导技术提供了技术基础；2009年，张亚等提出声源定位方法引导视频监控，给出了利用麦克风阵列对异常声源进行位置解算并以此控制监控系统，同时给出了异动目标识别，图像回传，系统报警等功能实现方面；2008年，王冬华、吴壮志等提出了一种鼠标快速引导的方法，即根据雷达画面，将目标位置转换为伺服转台的俯仰角和方位角，控制伺服转台快速转向目标位置。使海防视频监控系统能全天候、全天时有效地工作，该技术对雷达引导海防、海事视频监控有着重要的意义；
上述表明：本引导方式还存在着很大的研究空间，尚可突破单纯以鼠标引导的方式，可以利用雷达ATA(自动跟踪结果)，雷达系统信息(EBL与VRM等)引导视频持续跟踪并实现在线切换；可以突破同心圆方式单站点引导，通过位置换算实现一站多点式引导；可以利用网络技术、4G通信技术等实现异地远程引导等。
在国外，视频监控系统市场需求持续增长，一些发达国家的主流企业或机构非常重视核心技术的研究，如美国的GE、honeywell、NI、思科、IBM；德国的西门子、博世；韩国的LG、三星；日本松下、索尼等；美国卡内基梅隆大学、戴维SARNOFF研究中心等几家著名研究机构合作，研制了视频监视与监控系统VSAM。用于实现未来战争中人力监控费用昂贵、非常危险或者人力无法实现等场合下的监控。英国的雷丁大学(University of Reading)开展了对车辆和行人的跟踪及其交互作用识别的相关研究；IBM与Microsoft等公司也正逐步将基于视觉的手势识别接口应用于商业领域中。著名的生产公司还有美国的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。
纵观目前国内外研究情况，智能视频监控正朝着以下几个主要方向发展：复杂环境下目标异动侦察；运动目标视频主动或引导跟踪；模式识别、人脸、指纹身份识别；遗留物分析或入侵分析；行为分析；灾情预警等。其关键研究内容包含：如何获得更精确、更灵活、体积能耗小、价格低、易于操作的控制方法，实现视轴稳定，从而获取稳定图像；如何实现视频全数字编码解码，如何压缩视频获得无损的“最瘦信息”，更利于信息存储与传输及后加工。
实用新型内容
本发明实施例的目的在于提供一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，旨在提高雷达或AIS引导智能云台性能。
本发明实施例是这样实现的，一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，该导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统包括：雷达或AIS信号接收模块、数据处理模块、网络通信模块、自动控制模块、计算机、视频监控模块；
雷达或AIS信号接收模块，用于获取含雷达/AIS测站位置数据GGA或GLL、动态雷达/AIS测站本船数据RAOSD或AIVDO、雷达系统数据、雷达/AIS目标参数数据RATTM或AIVDM的NMEAO183语句；
数据处理模块包括雷达或AIS数据解码模块、信号解码与转换模块，数据处理模块与雷达或AIS信号接收模块连接，接收AIS或雷达信号接收模块所发送过来的前述语句，解码后获得本船位置、航向、雷达光标位置、目标位置及运动速度数据，经过一系列的数据处理之后把各类参数数据通过相应的数据传输途径传送到计算机的云台控制指令模块；
计算机的云台控制指令模块与自动控制模块相连，用于将接收到的本船与目标参数数据或引导点位置参数换算成本地及异地控制指令，换算中对运动目标移动轨迹采用简易卡尔曼滤波预估推算及影响系统稳定精度的误差建模分析方法形成云台方位转动角速率估计值，采用航海学向位换算法及“眼高+距离”法形成方位角、俯仰角指令整定值向自动控制模块发送控制命令，同时把AHRS采集的视频系统反馈的对准数据显示在计算机的显示屏幕上面，同时计算出视频对准数据与基于雷达或AIS的引导数据的偏差值，然后计算机给出方位、俯仰伺服系统驱动指令；
计算机包括第一计算机和第二计算机，第一计算机为本地引导的主控计算机，第二计算机为接收第一计算机的数据后的从站，控制方法类似，但功能不同，第二计算机为远程引导的站点；
自动控制模块，与计算机连接，用于接收到计算机的驱动指令后对视频监控模块发送双伺服系统控制信号，方位上角速率、角位置双环控制配合PWM伺服调速技术、实时动态AHRS反馈俯仰角伺服控制、阻尼重力摆式横滚角永平控制有效地实现方位上的同步平滑跟踪及隔离载体摇摆；
自动控制模块包括第一自动控制模块和第二自动控制模块，第一自动控制模块和第二自动控制模块接受调度的控制计算机不同；
视频监控模块，与计算机和自动控制模块连接，用于把监控数据发送到计算机；
视频监控模块包括第一视频监控模块和第二视频监控模块，第一视频监控模块和第二视频监控模块接受调度的控制计算机不同；
第一计算机与第一视频监控模块和第一自动控制模块连接，第二计算机与第二视频监控模块和第二自动控制模块连接；
第一自动控制模块或第二自动控制模块在接收到控制指令后对第一视频监控模块或者第二视频监控模块发送控制信号，第一视频监控模块或者第二视频监控模块开始监控被监控对象，然后把监控数据发送到第一计算机或第二计算机，第一计算机或第二计算机把视频数据显示在计算机的显示屏幕上面，同时将视频数据与AIS或雷达信号接收模块所接收到的目标参数数据进行比较计算出误差，然后第一计算机或第二计算机结合AIS或雷达信号接收模块接收到的目标参数数据产生控制指令，整个系统最终形成一个利用PID控制算法实现的环路控制系统；
离散信号下的PID控制回路方法为：以AHRS及低成本角位移传感器的监控摄像头视轴方位、俯仰角回传测量值作为反馈，构建离散方位、仰角信号下的PID控制回路，研究影响系统稳定精度的未建模动态，未知的非线性，摩擦力矩等干扰以及它们的复合影响的补偿方法，提升系统视轴控制的鲁棒性。
进一步，AIS或雷达信号接收模块的输出数据解析、以及解析结果的组网通信方法均符合EC611621标准的目标跟踪语句，包括：
“$A，xx，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，c-c，a，a，hhmmss.ss，a，*hh<CR><LF>”6种语句，句首以“$”开始，句首词A表示信息种类，包括GGA、GLL、RAOSD、AIVDO、RATTM及AIVDM，信息内容以“，”分隔；如本例：“$”表示句子开始，句块依次表示：目标编号、目标距离、真目标方位、相对目标方位、目标速度、真目标航向、相对目标航向、CPA、TCPA、航速单位、目标名称、目标状态、参考目标、UTC、跟踪类型；解析结果利用TCP/IP或UDP协议组网传输。
进一步，根据目标地理位置与测站地理位置，运用航海学向位换算逆运算方法，计算目标相对测站的方位、距离，根据测站眼高、距离值，计算测站视轴俯仰角：
其中e：眼高；D：距离。
进一步，实现有线、无线网络环境下的视频高品质回传，闯入及越界报警的方法：
视频监控系统采用ADI公司的ADSP-BF533作为系统的控制核心，具有ADV7138videodecoder视频输入接口、AD1836audio codec音频输入接口和以太网接口，视频输入接口与摄像头相连，用来接收从摄像头传来的视频采集信号，并通过视频解码器ADV7138转化为数字信号即YUV图像，以太网接口通过网线与上位机相连，DSP对采集的视频用MPEG-4压缩标准压缩后，将码流通过以太网接口传输到上位机并实现远程通信，远端主机调用解码程序对码流解码并在显示终端显示，如果系统检测到运动物体或异常情况，系统自动报警。
进一步，所述的云台包括方位轴、俯仰轴、永平阻尼横滚轴、角位移传感器、AHRS、数字摄像机；
吊装永平阻尼横滚轴确保云台横滚角度为零，保持横向水平；
俯仰轴保证纵向俯仰自由，系统由云台搭载的AHRS提供俯仰角反馈，控制系统根据引导系统给定的俯仰角整定值与反馈值控制俯仰轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的俯仰角对准；
方位轴保证垂向方位自由，系统由云台搭载的AHRS或角位移传感器提供方位角反馈，控制系统根据引导系统给定的方位角整定值与反馈值控制方位轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的方位角对准。
本发明提供的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，基于雷达系统参数、ARP跟踪参数及AIS参数引导的本地测站或组网视频测站为海洋监巡与海事管理实现联合监控方法的创新，各类视频测站在收令后，利用航姿参考系统及角位移传感器提供视轴方位及俯仰角反馈实现闭环控制，控制方法拟采用目标位置参数滤波+扰动观测器+反馈控制复合控制策略将会进一步提高云台的控制圆滑程度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统的结构示意图；
图中：1、AIS或雷达信号接收模块；2、数据处理模块；3、第一自动控制模块；4、第一计算机；5、第一视频监控模块；6、第二自动控制模块；7、第二计算机；8、第二视频监控模块。
图2是本发明实施例提供的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统的原理图；
图3是本发明实施例提供的云台的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统主要包括AIS或雷达信号接收模块1、数据处理模块2、第一自动控制模块3、第一计算机4、第一视频监控模块5、第二自动控制模块6、第二计算机7、第二视频监控模块8。
数据处理模块2包括雷达或AIS数据解码模块、信号解码与转换模块，AIS或雷达信号接收模块1与数据处理模块2连接，数据处理模块2接收AIS或雷达信号接收模块1所发送过来的目标参数数据，经过一系列的数据处理之后把目标参数数据通过相应的数据传输途径传送到第一计算机4或第二计算机7，然后第一计算机4或者第二计算机7根据接收到的目标参数数据利用“对目标参数换算成本地及异地控制指令算法及对运动目标移动轨迹的简易卡尔曼滤波预估推算及影响系统稳定精度的误差建模分析方法”产生相应的控制指令向第一自动控制模块3或第二自动控制模块6发送控制命令；
计算机4包括第一计算机4和第二计算机7，第一计算机4为为本地引导的主控计算机，第二计算机7为接收第一计算机4的数据后的从站，控制方法类似，但功能不同，第二计算机7为远程引导的站点；
第一自动控制模块3或第二自动控制模块6在接收到控制指令后对第一视频监控模块5或者第二视频监控模块8发送控制信号，第一视频监控模块5或者第二视频监控模块8开始监控被监控对象，然后把监控数据发送到第一计算机4或第二计算机7，第一计算机计算机4或第二计算机7把视频数据显示在计算机的显示屏幕上面，同时计算出视频数据与AIS或雷达信号接收模块1所接收到的目标参数数据进行比较计算出误差，然后第一计算机4或第二计算机7结合AIS或雷达信号接收模块1接收到的目标参数数据产生控制指令。整个系统最终形成一个环路控制系统，利用PID控制算法使视频监控模块保持在最优监控状态。
自动控制模块包括第一自动控制模块3和第二计算机控制模块6，第一自动控制模块3和第二计算机控制模块6接受调度的控制计算机不同；
视频监控模块包括第一视频监控模块5和第二视频监控模块8，第一视频监控模块5和第二视频监控模块8接受调度的控制计算机不同；
第一计算机4与第一视频监控模块5和第一自动控制模块连接3，第二计算机7与第二视频监控模块8和第二自动控制模块6连接。
如图2所示，船用导航雷达通过TRACK CONTROL接口提供雷达系统数据、雷达跟踪的目标位置及运动参数、本船位置及运动参数等；船用AIS10(自动识别系统)通过引航接口提供本船位置及运动参数、目标位置及运动参数等；引导站本地总控计算机通过引导数据接收模块、参数与控制路径选择模块、引导参数转方位俯仰角模块、控制算法模块的序列解算实现控制指令向控制下位机传递；
控制下位机，控制2轴伺服电机，实现云台方位角及俯仰角运动控制；摄像云台及AHRS13(可再叠加角位移传感器)在控制下位机控制下视轴对准、AHRS及角位移传感器提供云台方位角及俯仰角反馈信号；
远程总控计算机通过网络与引导站本地总控计算机实现视频与参数交换，在引导参数转方位俯仰角模块中增加远程引导算法。
如图3所示，云台包括方位轴、俯仰轴、永平阻尼横滚轴、角位移传感器、AHRS、数字摄像机；
吊装永平阻尼横滚轴确保云台横滚角度为零，保持横向水平；
俯仰轴保证纵向俯仰自由，系统由云台搭载的AHRS提供俯仰角反馈，控制系统根据引导系统给定的俯仰角整定值与反馈值控制俯仰轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的俯仰角对准；
方位轴保证垂向方位自由，系统由云台搭载的AHRS或角位移传感器提供方位角反馈，控制系统根据引导系统给定的方位角整定值与反馈值控制方位轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的方位角对准。
永平环X轴向利用重力摆效应连接，永平环内垂直环Y轴向连接保障俯仰角(θ)自由，垂直环内摄像及搭载的AHRS模块Z轴向连接保障方位角(Ψ)自由。实物摄像及搭载的AHRS模块安装在Z轴下部延伸端，保证摄像视野无盲区。
X轴向连接(PHG)：重力阻尼摆式吊装确保云台横滚角度为零。保持横向水平。
俯仰轴Y保证纵向俯仰自由，系统由云台搭载的AHRS提供俯仰角(θ)反馈，控制系统根据引导系统给定的俯仰角整定值与反馈值控制Y轴力矩电机MFY动作，保证对摄像跟踪目标的俯仰角对准。
方位轴Z保证垂向方位自由，系统由云台搭载的AHRS或角位移传感器提供方位角(Ψ)反馈，控制系统根据引导系统给定的方位角整定值与反馈值控制Z轴力矩电机MFZ动作，保证对摄像跟踪目标的方位角对准。
《船用导航雷达回波数字视频、目标自动跟踪输出接口或AIS设备输出接口及通信协议》是以导航雷达对目标的跟踪以雷达视频量化、罗经航向数字化、航速数字化为基础，按照窗口式捕捉、α-β简化卡尔曼滤波跟踪、目标运动参数解算、碰撞危险分析与报警、试操船等多个步骤实现相应功能。对目标按一定的时间步长进行连续跟踪，可以计算出目标相对本船的运动参数并进行碰撞危险分析。作为智能化的航海仪器，导航雷达具有标准化的串行输入输出接口，输入接口接收罗经、计程仪、电子定位系统的信息，输出接口对其他设备广播雷达系统数据信息及目标跟踪信息。输入输出通信符合IEC61162-1标准。
其中根据2007版性能标准的航海雷达第8条接口规定，应具备EPFS电子定位系统接口，即，假定已知本船船位，根据航海学向位换算方法：
可以计算出目标的地理位置。以此为基础，结合本船航向航速数据，尚可解算目标真运动数据。
同样，AIS设备输出接口及通信协议亦符合IEC61162-1标准。
AIS或雷达信号接收模块1的输出的数据的数据解析方法、以及解析结果组网通信方法符合IEC61162-1标准的目标跟踪语句包括：
“$A，xx，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，c-c，a，a，hhmmss.ss，a，*hh<CR><LF>”等6种语句。句首以“$”开始，句首词A表示信息种类，包括GGA、GLL、RAOSD、AIVDO、RATTM及AIVDM，信息内容以“，”分隔；如本例：“$”表示句子开始，句块依次表示：目标编号、目标距离、真目标方位、相对目标方位、目标速度、真目标航向、相对目标航向、CPA、TCPA、航速单位、目标名称、目标状态、参考目标、UTC、跟踪类型。
解析结果利用TCP/IP或UDP协议组网传输。
对目标参数换算成本地及异地控制指令算法及对运动目标移动轨迹的简易卡尔曼滤波预估推算及影响系统稳定精度的误差建模分析方法：
根据目标地理位置与测站地理位置，运用航海学向位换算逆运算方法，计算目标相对测站的方位、距离，根据测站“眼高”、距离值，计算测站视轴俯仰角：
其中e：眼高；D：距离。
由于雷达对目标的观测周期为天线旋转一周，约2-4秒，观测间隔期间，对目标移动轨迹利用α-β简化卡尔曼算法对目标移动进行预估，算法生成视轴方位转动角速度指令，使云台方位跟踪平滑，在下一指令到来时，使整定参数与反馈值偏差最小。
离散信号下的PID控制回路设计方法：以AHRS及低成本角位移传感器的监控摄像头视轴方位、俯仰角回传测量值作为反馈，构建离散方位、仰角信号下的PID控制回路，研究影响系统稳定精度的未建模动态，未知的非线性，摩擦力矩等干扰以及它们的复合影响的补偿方法，提升系统视轴控制的鲁棒性。
实现有线、无线网络环境下的视频高品质回传，闯入及越界报警方法：视频监控系统采用ADI公司的ADSP-BF533作为系统的控制核心，其中ADV7138video decoder视频输入接口、AD1836audio codec音频输入接口和以太网接口。视频输入接口与摄像头相连，用来接收从摄像头传来的视频采集信号，并通过视频解码器ADV7138转化为数字信号即YUV图像，以太网接口通过网线与上位机相连，DSP对采集的视频用MPEG-4压缩标准压缩后，将码流通过以太网接口传输到上位机并实现远程通信，远端主机调用解码程序对码流解码并在显示终端显示，如果系统检测到运动物体或异常情况，系统自动报警。
本发明的工作原理：智能视频监控是利用计算机视觉技术对视频信号进行处理、分析和理解，在不需要人为干预的情况下，通过对序列图像自动分析对监控场景中的变化进行定位、识别和跟踪，并在此基础上分析和判断目标的行为，能在异常情况发生时及时发出警报或提供有用信息，有效地协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。
船舶自动识别系统(Automatic Identification System，简称AIS系统)由岸基(基站)设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。
船舶自动识别系统(AIS)由舰船飞机之敌我识别器发展而成，配合全球定位系统(GPS)将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频(VHF)频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。
基于AIS的港口智能船舶动态视频监控系统技术实现：智能球实际上就是将摄像云台与数字控制技术、摄像机合而为一的视频控制平台，智能球能接受数字驱动信号，实现方向和高度调整、变焦、光圈调整、主动光源控制等功能。最关键的是智能球一般能提供一定数量(从64到512甚至更多)的预置位，记录摄像机的跟踪方向及焦距等参数，通过数字信号实现定点连续跟踪。
对船用导航雷达回波数字视频、目标自动跟踪输出接口或AIS设备输出接口及通信协议进行研究：通过输出接口对其他设备采集符合IEC61162-1标准雷达系统数据信息及目标跟踪信息。同样，在AIS设备输出接口采集符合IEC61162-1标准的本船天线位置信息与目标船信息。由此，获得引导站和拟跟踪目标的地理位置。
设计组网通信方案及控制指令计算：对目标编号、目标距离、真目标方位、相对目标方位、目标速度、真目标航向、相对目标航向、CPA、TCPA、航速单位、目标名称、目标状态、参考目标、UTC、跟踪类型等解析结果，利用TCP/IP或UDP协议组网传输。本地引导式系统直接以目标方位角、及根据测站“眼高”、距离值，计算所得测站视轴俯仰角为控制指令；远程调度式根据目标地理位置与测站地理位置，运用航海学向位换算逆运算方法，计算目标相对测站的方位、距离，根据测站“眼高”、距离值，计算所得测站视轴俯仰角为控制指令。
由于雷达对目标的观测周期为天线旋转一周，约2-4秒，观测间隔期间，对目标移动迹利用α-β简化卡尔曼算法对目标移动进行预估，算法生成视轴方位转动角速度指令，使云台方位跟踪平滑，在下一引导指令到来时，使整定参数与反馈值偏差最小。
设计离散信号下的PID控制回路：以AHRS及低成本角位移传感器的监控摄像头视轴方位、俯仰角回传测量值作为反馈，构建离散方位、仰角信号下的PID控制回路，研究影响系统稳定精度的未建模动态，未知的非线性，摩擦力矩等干扰以及它们的复合影响的补偿方法，提升系统视轴控制的鲁棒性。
设计有线、无线网络环境下的视频高品质回传方案，闯入及越界报警方案：拟采用ADI公司的ADSP-BF533作为系统的控制核心，其中ADV7138video decoder视频输入接口、AD1836audio codec音频输入接口和以太网接口。视频输入接口与摄像头相连，用来接收从摄像头传来的视频采集信号，并通过视频解码器ADV7138转化为数字信号即YUV图像，
太网接口通过网线与上位机相连，DSP对对采集的视频用MPEG-4压缩标准压缩后，将码流通过以太网接口传输到上位机并实现远程通信，远端主机调用解码程序对码流解码并在显示终端显示，如果系统检测到运动物体或异常情况，系统自动报警。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，其特征在于，该导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统包括：雷达或AIS信号接收模块、数据处理模块、网络通信模块、自动控制模块、计算机、视频监控模块；
雷达或AIS信号接收模块，用于获取含雷达/AIS测站位置数据GGA或GLL、动态雷达/AIS测站本船数据RAOSD或AIVDO、雷达系统数据、雷达/AIS目标参数数据RATTM或AIVDM的NMEAO183语句；
数据处理模块包括雷达或AIS数据解码模块、信号解码与转换模块，数据处理模块与雷达或AIS信号接收模块连接，接收AIS或雷达信号接收模块所发送过来的前述语句，解码后获得本船位置、航向、雷达光标位置、目标位置及运动速度数据，经过一系列的数据处理之后把各类参数数据通过相应的数据传输途径传送到计算机的云台控制指令模块；
计算机的云台控制指令模块与自动控制模块相连，用于将接收到的本船与目标参数数据或引导点位置参数换算成本地及异地控制指令，换算中对运动目标移动轨迹采用简易卡尔曼滤波预估推算及影响系统稳定精度的误差建模分析方法形成云台方位转动角速率估计值，采用航海学向位换算法及“眼高+距离”法形成方位角、俯仰角指令整定值向自动控制模块发送控制命令，同时把AHRS采集的视频系统反馈的对准数据显示在计算机的显示屏幕上面，同时计算出视频对准数据与基于雷达或AIS的引导数据的偏差值，然后计算机给出方位、俯仰伺服系统驱动指令；
计算机包括第一计算机和第二计算机，第一计算机为本地引导的主控计算机，第二计算机为接收第一计算机的数据后的从站，控制方法类似，但功能不同，第二计算机为远程引导的站点；
自动控制模块，与计算机连接，用于接收到计算机的驱动指令后对视频监控模块发送双伺服系统控制信号，方位上角速率、角位置双环控制配合PWM伺服调速技术、实时动态AHRS反馈俯仰角伺服控制、阻尼重力摆式横滚角永平控制有效地实现方位上的同步平滑跟踪及隔离载体摇摆；
自动控制模块包括第一自动控制模块和第二自动控制模块，第一自动控制模块和第二自动控制模块接受调度的控制计算机不同；
视频监控模块，与计算机和自动控制模块连接，用于把监控数据发送到计算机；
视频监控模块包括第一视频监控模块和第二视频监控模块，第一视频监控模块和第二视频监控模块接受调度的控制计算机不同；
第一计算机与第一视频监控模块和第一自动控制模块连接，第二计算机与第二视频监控 模块和第二自动控制模块连接；
第一自动控制模块或第二自动控制模块在接收到控制指令后对第一视频监控模块或者第二视频监控模块发送控制信号，第一视频监控模块或者第二视频监控模块开始监控被监控对象，然后把监控数据发送到第一计算机或第二计算机，第一计算机或第二计算机把视频数据显示在计算机的显示屏幕上面，同时将视频数据与AIS或雷达信号接收模块所接收到的目标参数数据进行比较计算出误差，然后第一计算机或第二计算机结合AIS或雷达信号接收模块接收到的目标参数数据产生控制指令，整个系统最终形成一个利用PID控制算法实现的环路控制系统；
离散信号下的PID控制回路方法为：以AHRS及低成本角位移传感器的监控摄像头视轴方位、俯仰角回传测量值作为反馈，构建离散方位、仰角信号下的PID控制回路，研究影响系统稳定精度的未建模动态，未知的非线性，摩擦力矩等干扰以及它们的复合影响的补偿方法，提升系统视轴控制的鲁棒性。
2.如权利要求1所述的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，其特征在于，AIS或雷达信号接收模块的输出数据解析、以及解析结果的组网通信均符合EC611621标准的目标跟踪语句，包括：
“$A，xx，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，x.x，x.x，a，c-c，a，a，hhmmss.ss，a，*hh<CR><LF>”6种语句，句首以“$”开始，句首词A表示信息种类，包括GGA、GLL、RAOSD、AIVDO、RATTM及AIVDM，信息内容以“，”分隔；“$”表示句子开始，句块依次表示：目标编号、目标距离、真目标方位、相对目标方位、目标速度、真目标航向、相对目标航向、CPA、TCPA、航速单位、目标名称、目标状态、参考目标、UTC、跟踪类型；解析结果利用TCP/IP或UDP协议组网传输。
3.如权利要求1所述的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，其特征在于，
根据目标地理位置与测站地理位置，运用航海学向位换算逆运算方法，计算目标相对测站的方位、距离，根据测站眼高、距离值，计算测站视轴俯仰角：
其中e：眼高；D：距离。
4.如权利要求1所述的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，其特征在于，实现有线、无线网络环境下的视频高品质回传，闯入及越界报警：
视频监控系统采用ADI公司的ADSP-BF533作为系统的控制核心，具有ADV7138videodecoder视频输入接口、AD1836audio codec音频输入接口和以太网接口，视频输入接口与摄像头相连，用来接收从摄像头传来的视频采集信号，并通过视频解码器ADV7138转化为数字信号即YUV图像，以太网接口通过网线与上位机相连，DSP对采集的视频用MPEG-4压缩标准压缩后，将码流通过以太网接口传输到上位机并实现远程通信，远端主机调用解码程序对码流解码并在显示终端显示，如果系统检测到运动物体或异常情况，系统自动报警。
5.如权利要求1所述的导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统，其特征在于，
所述的云台包括方位轴、俯仰轴、永平阻尼横滚轴、角位移传感器、AHRS、数字摄像机；
吊装永平阻尼横滚轴确保云台横滚角度为零，保持横向水平；
俯仰轴保证纵向俯仰自由，系统由云台搭载的AHRS提供俯仰角反馈，控制系统根据引导系统给定的俯仰角整定值与反馈值控制俯仰轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的俯仰角对准；
方位轴保证垂向方位自由，系统由云台搭载的AHRS或角位移传感器提供方位角反馈，控制系统根据引导系统给定的方位角整定值与反馈值控制方位轴力矩电机动作，保证对数字摄像跟踪目标的方位角对准。
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| CN104977574B (zh) * | 2015-07-07 | 2017-05-03 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 面向海用雷达标校的岸台ais设备精度分析方法 |
| CN105388472B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-02-13 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种对海雷达系统中交错重叠目标跟踪方法 |
| CN106210484A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 上海鹰觉科技有限公司 | 水域监视多元联合感知装置及其感知方法 |
| US10627509B2 (en) * | 2016-09-15 | 2020-04-21 | Codar Ocean Sensors, Ltd. | Call-sign implementation optimized for FMCW HF oceanographic radars |
| CN106791684A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-05-31 | 深圳市乐信兴业科技有限公司 | 电子设备跟踪方法及相关装置与系统、以及移动终端 |
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| CN107728645B (zh) * | 2017-11-13 | 2020-07-03 | 中国人民解放军63636部队 | 遥测天线自主跟踪控制方法 |
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| 《视轴稳定与跟踪系统的控制结构及算法研究》;张琳琳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20130315;第2.1，2.3，5.1-5.3节 * |
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