CN106643303A - 一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，将多模传感模块对空地目标进行多源传感信息采集的结果，发送至目标检测与识别模块进行信息融合及分析；当分析结果表明区域内存在目标时，敌我识别模块接收目标信息并将其对目标威胁等级判断的结果反馈至信息集成与控制模块，使该信息集成与控制模块能够基于预先设计或设定的防卫策略，自动或以人工介入的方式发送控制指令至防御设备模块，以综合防御设备的特点与目标特性，自动对地面或空中目标采取相应防御措施。通过连接到信息集成与控制模块的情报数据中心，提供人工介入控制接口，并基于多模传感模块所采集的多维传感信息对系统不断更新与性能优化。

Description

一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统

技术领域

本发明所涉及的是一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，该系统特别适用于重点区域或维和营地的防卫。

背景技术

传统重要区域防卫一般采取人工驻守或不间断巡逻的方式，主要应对人员或车辆非法闯入、设施窃取与破坏、袭扰守卫人员等威胁。随着人力资源成本的逐年提高，以及小型无人机、自制爆炸物等新型威胁的出现，上述区域防卫方式在面临更大压力的同时，也需要有更高的防卫能力。尤其是在恐怖主义威胁下，传统防卫方式下的安全人员可能会由于区域观测范围过小、预警时间过短、防卫装备不当选择等因素，无法及时做出反应或采取反制措施，而导致重大人员伤亡与重要设施受损。

通过专利检索，尚未发现具有空地目标同时防卫能力的多模复合区域监测与防卫系统相关专利。申请号CN201410215657.X、申请号CN201320664875.2、申请号CN201320319102.0、申请号CN201220607141.6、申请号CN200910032297.9的专利文献中，采取单一光电设备远程视频监控的方式来进行区域内人员监测与跟踪；申请号CN201420240087.5的专利文献中则采用单一调频调相连续波雷达进行哨位预警。然而，由于光电设备对于气象条件、视距障碍、目标背景等环境因素具有一定的要求，雷达设备存在盲区且其对于慢速目标、悬停目标、人员等小型目标的检测性能也需进一步改善，因而基于单一探测机理传感器的区域监测方法在目标检测方面存在局限性。此外，上述区域监测或预警系统缺乏危险目标自动防卫及区域信息自学习能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，解决现有重要区域防卫方式下出现的区域观测范围过小、目标探测手段单一、预警时间过短、实时防卫手段有限等问题，从而在降低区域防卫人员负担的同时，有效提高区域防卫能力。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，其包含：

多模传感模块，其对空地目标进行多源传感信息采集；

目标检测与识别模块，其接收采集的多源传感信息进行分析，判断区域内是否存在目标；

信息集成与控制模块，其基于所述目标检测与识别模块发送的表明区域内存在目标的分析结果，来发送目标信息；

敌我识别模块，其接收所述目标信息进行目标威胁等级分类，并将分类结果反馈至所述信息集成与控制模块，以使所述信息集成与控制模块基于预先设计或设定的防卫策略，自动或以人工介入的方式发送控制指令与目标指示信息；

防御设备模块，其接收控制指令与目标指示信息完成空地目标区域防卫。

进一步地，所述区域监测与防卫系统通过连接到信息集成与控制模块的情报数据中心，提供人工介入控制接口，接收所述信息集成与控制模块发送的目标信息，并反馈人工介入后提供的控制指令与目标指示信息至所述信息集成与控制模块。

进一步地，所述情报数据中心还基于所述多模传感模块采集的多维传感信息，对所述区域监测与防卫系统进行更新与性能优化。

进一步地，所述多模传感模块包括多种不同传感机理的传感器子模块，各个传感器子模块通过具有的公共数据接口，将采集的多维传感数据传输至所述目标检测与识别模块。

进一步地，所述多模传感模块包含以下的一个或多个传感器子模块：微波雷达、红外传感器、可见光探测器、激光雷达。

进一步地，所述目标检测与识别模块包含多个一维信号与二维图像的目标检测与识别单元、信息融合单元；

各个所述目标检测与识别模块接收多模传感模块采集的多维传感信息，对目标进行检测与识别，并将检测与识别的结果输出至信息融合单元，由所述信息融合单元综合多维物理场信息，输出最终目标检测与识别结果至信息集成与控制模块。

进一步地，所述防御设备模块包含通信模块、设备控制模块、各类型的防御设备；所述通信模块接收由所述信息集成与控制模块发出的指令，以使所述设备控制模块依据指令控制所述防御设备进行相应操作；所述防御设备包含以下的一种或多种设备：告警装置、非致命武器、致命武器。

进一步地，所述多模传感模块和所述目标检测与识别模块之间以无线或光纤通信方式连接，所述防御设备模块和所述信息集成与控制模块之间以无线或光纤通信方式连接，所述信息集成与控制模块和所述情报数据中心之间以无线或光纤协同组网的通信方式连接。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

（1）由于系统组成模块与模块内部均采用了模块化与小型化设计，并支持大数据量高保密无线通信，在应用时可依据区域防卫态势选用不同功能模块，从而本系统提供了更好的便携与快速布防性能。

（2）由于采用多模传感的方式对区域目标信息进行多维采集，相比现有的光电设备远程视频监控或单一雷达系统的区域布防方式，本系统具有全天候、目标探测类型多样、目标探测区域广、环境适应能力强、高可靠性等优势。

（3）由于在远距离范围内即可对区域内地面与空中目标采取自动检测、识别与多维数据分析，相比传统人工守卫方式，本系统面临危险目标时具有更快的响应速度，并大幅增加区域防卫预警时间。

（4）本系统所装备的防御设备可同时防卫地面目标（车辆、人员等）、中低空目标（无人机、火箭弹等），同时防御设备能够自动启动或发射，相比传统哨兵携带轻武器的守卫或巡逻方式，本系统具有多样化的防卫手段和更强的区域防卫能力。

（5）基于多模传感模块采集的区域多维传感信息，通过数据挖掘等大数据技术，本系统具有一定的智能化自学习能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统的模块图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体的实施方式，对本发明所述基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，作进一步详细说明。

如图1所示，所述区域监测与防卫系统，包括多模传感模块101、目标检测与识别模块102、信息集成与控制模块103、敌我识别模块104、防御设备模块105与数据情报中心106。

多模传感模块101和目标检测与识别模块102之间以无线或光纤通信方式连接，防御设备模块105和信息集成与控制模块103之间以无线或光纤通信方式连接，信息集成与控制模块103和情报数据中心106之间以无线或光纤协同组网的通信方式连接。

本例中，多模传感模块101和目标检测与识别模块102之间、防御设备模块105和信息集成与控制模块103之间、数据情报中心106和信息集成与控制模块103之间的远距离无线通信采用CC1120无线收发芯片设计，在3公里内实现无线数据加密传输，并采用FSK调制及捷变频方式避免模块间或环境干扰，同时支持光纤通信，因而使得系统具有良好的便携性与快速布防性能。

多模传感模块101采用多种传感方式对区域内目标进行多维信息采集，包括微波、红外、可见光、激光等。即，多模传感模块101包括多种不同传感机理的传感器子模块，各个传感器子模块具有公共数据接口，传感数据由公共数据接口传输至目标检测与识别模块102。

所述的传感器子模块中，小型化微波雷达用于获取5公里范围内车辆及空中目标的距离、角度、速度等信息，红外传感器用于获取5公里范围内车辆、空中目标及人员图像信息，可见光探测器用于获取3公里范围内车辆与人员图像信息，小型激光雷达用于获取3公里范围内车辆及空中目标距离与速度等信息。

目标检测与识别模块102包括多个一维信号与二维图像的目标检测与识别单元、信息融合单元。当目标检测与识别模块102接收到多模传感模块101发送的传感信息时，各个目标检测与识别单元对目标的检测与识别结果输出至信息融合单元，由信息融合单元综合多维物理场信息，输出最终目标检测与识别结果至信息集成与控制模块103。

优选的示例中，目标检测与识别模块102基于FPGA+DSP系统架构，采用EPM1270M256C5芯片完成多维传感数据乒乓存储及预处理，目标检测、识别及多维信息融合算法在TMS320C5509A芯片中完成，目标信息通过RS232或ZigBee通信接口传输至信息集成与控制模块103。

一旦接收到区域目标信息，信息集成与控制模块103通过RS232或ZigBee通信接口发送该信息至敌我识别模块104。基于内置的区域典型空地目标知识库，并结合敌我识别码，敌我识别模块104对目标威胁等级进行分类，并将分类结果回送至信息集成与控制模块103。

若判断需人工介入，则信息集成与控制模块103以光纤或GPRS方式发送目标相关信息至数据情报中心106，通过数据情报中心106提供的人机界面实现人工介入。反之，信息集成与控制模块103依据预先设计或设定的防御策略，自动以光纤或GPRS方式发送控制指令及目标指示信息至防御设备模块105。

防御设备模块105包括通信模块、设备控制模块、各类型防御设备，通信模块用于接收与反馈由信息集成与控制模块103发出的指令，设备控制模块依据指令控制多种防御设备的相应操作，防御设备由各种告警装置、非致命与致命武器组成。

当防御设备模块105通过通信模块接收到控制指令与目标指示信息，设备控制芯片TMS320C2812F解析指令及目标指示信息，进而利用相应的驱动接口自动操作对应的防御设备。设备驱动包含CAN、RS485、PWM、USB等多种接口，支持各种驱动电平、开关信号、脉冲信号和连续信号，可驱动语音告警装置、步枪、榴弹发射器、反坦克导弹、“袖珍”防空导弹等，从而使得本系统具有更高的实时性、更多样的防御目标与更有针对性的目标精确防御性能。

数据情报中心106以组网协同方式和信息集成与控制模块103连接，采用C/S架构，并以人机操作界面提供人工介入自动哨兵系统运行的接口。在对区域进行防卫时，数据情报中心106不断获取多模传感模块101采集的多维传感信息，应用SVM等数据挖掘方法感知区域安全态势信息，进而对检测与识别模块102、信息集成与控制模块103、敌我识别模块104相关算法不断优化与更新，这种自学习的能力增强了本系统的智能化程度。

通过上述的技术方案，与传统区域守卫方式和现有区域监控系统相比，本系统具有区域探测范围广、目标探测类型多样、面对危险目标时响应速度快、区域实时防卫能力强等优势。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于多模复合传感机理的区域监测与防卫系统，其特征在于，包含：

多模传感模块，其对空地目标进行多源传感信息采集；

目标检测与识别模块，其接收采集的多源传感信息进行分析，判断区域内是否存在目标；

信息集成与控制模块，其基于所述目标检测与识别模块发送的表明区域内存在目标的分析结果，发送目标信息；

敌我识别模块，其接收所述目标信息来进行目标威胁等级分类，并将分类结果反馈至所述信息集成与控制模块，以使所述信息集成与控制模块基于预先设计或设定的防卫策略，以自动或人工介入的方式发送控制指令与目标指示信息；

防御设备模块，其接收控制指令与目标指示信息完成空地目标区域防卫。

2.如权利要求1所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述区域监测与防卫系统进一步通过连接到信息集成与控制模块的情报数据中心，提供人工介入控制接口，接收所述信息集成与控制模块发送的目标信息，并反馈人工介入后提供的控制指令与目标指示信息至所述信息集成与控制模块。

3.如权利要求2所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述情报数据中心还基于所述多模传感模块采集的多维传感信息，对所述区域监测与防卫系统进行更新与性能优化。

4.如权利要求1所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述多模传感模块包括多种不同传感机理的传感器子模块，各个传感器子模块通过具有的公共数据接口，将采集的多维传感数据传输至所述目标检测与识别模块。

5.如权利要求4所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述多模传感模块包含以下的一个或多个传感器子模块：微波雷达、红外传感器、可见光探测器、激光雷达。

6.如权利要求1所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述目标检测与识别模块包含多个一维信号与二维图像的目标检测与识别单元、信息融合单元；

各个所述目标检测与识别模块接收多模传感模块采集的多维传感信息，对目标进行检测与识别，并将检测与识别的结果输出至信息融合单元，由所述信息融合单元综合多维物理场信息，输出最终目标检测与识别结果至信息集成与控制模块。

7.如权利要求1所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述防御设备模块包含通信模块、设备控制模块、各类型的防御设备；所述通信模块接收由所述信息集成与控制模块发出的指令，以使所述设备控制模块依据指令控制所述防御设备进行相应操作；所述防御设备包含以下的一种或多种设备：告警装置、非致命武器、致命武器。

8.如权利要求2~7中任意一项所述的区域监测与防卫系统，其特征在于，

所述多模传感模块和所述目标检测与识别模块之间以无线或光纤通信方式连接，所述防御设备模块和所述信息集成与控制模块之间以无线或光纤通信方式连接，所述信息集成与控制模块和所述情报数据中心之间以无线或光纤协同组网的通信方式连接。