CN109917364A - 一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，能够实时监测特定区域，及时发现各种船舶、车辆、人员的异常活动情况，从而达到提前预警、报警目的，实现警戒作用，并且由于采用了网络化设备及相应的传输手段，可以实现远程操控前端设备的目的。一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，由前端设备站、远程监控站及通讯链路组成；其中前端设备站包括光电分系统(1)、雷达分系统(2)、AIS分系统(3)、通讯配电柜(5)；远端监控站包括工作站主机(6)、工作站显示器(7)、视频跟踪模块(8)、摇杆(9)、视频切换器(10)、声光报警器(13)。

Description

一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统

技术领域

本发明属于雷达导引技术领域，涉及一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，应用于局部区域安全监控方面的智能光电雷达警戒仪。

背景技术

传统的雷达在针对活动目标探测时，只能探测到目标的距离、方位和运动速度等参数，却不能识别究竟是何种物体；而单一的光电系统，由于其视场有限，转动过快时，图像发花模糊，也不能方便的发现活动目标甚至是静止目标，要及时快速的实现全方位搜索活动目标则比较困难。通过将这两者有机的结合起来，实现优势互补，可以大大地提高其安全警戒的效用。

发明内容

本发明提供一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，能够实时监测特定区域，及时发现各种船舶、车辆、人员的异常活动情况，从而达到提前预警、报警目的，实现警戒作用，并且由于采用了网络化设备及相应的传输手段，可以实现远程操控前端设备的目的。

一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，由前端设备站、远程监控站及通讯链路组成；其中前端设备站包括光电分系统(1)、雷达分系统(2)、AIS分系统(3)、、通讯配电柜(5)；远端监控站包括工作站主机(6)、工作站显示器(7)、视频跟踪模块(8)、摇杆(9)、视频切换器(10)、声光报警器(13)；其中：

所述光电分系统利用其上面配置的红外热像仪、长焦距低照度摄像机以及高清一体化摄像机进行全面的图像采集；

所述雷达分系统用于探测扫描范围内的活动目标，并上报目标的距离、方位、运动速度至工作站主机；

所述AIS分系统分为接收天线和接收主机，所述接收天线安装于室外靠近海面的AIS天线支柱上，所述接收主机安装于所述通讯配电柜内；接收天线收集到附近海域船只发出的信息后，通过馈线电缆传输给接收主机；接收主机通过串口传递给工作站主机，工作站主机在电子海图上显示各船只的相关信息；

所述通讯配电柜内安置有防雷器、网络电源继电器、光端机、交换机、AIS分系统的接收主机，用于为光电分系统、雷达分系统提供电源，同时可为光电视频数据、雷达数据、AIS数据的传输提供中转；

所述工作站主机设置在现场或远程，以便于监控；

所述工作站显示器用于对工作站主机信息的显示；

所述视频跟踪模块用于对输入的模拟视频进行相应算法处理，并与工作站主机上的跟踪软件通讯，同时与光电分系统通讯，使光电分系统跟踪转动；

所述摇杆与工作站主机连接，与工作站主机上的跟踪软件进行通讯，继而控制转台方位、俯仰的转动，以及控制捕获框的移动；

所述视频切换器用于通过串口通讯命令控制其从输入的三路视频中选择一路视频进行输出，以采用该路视频进行跟踪；

所述声光报警器用于当雷达警戒区中发现活动目标时，提供声光警示。

进一步地，所述通讯链路采用光纤、无线网桥或互联网的通讯方式进行传输。

进一步地，所述光电分系统上配置有光电转台，所述光电转台内装有光电伺服系统，实现方位0°～360°及俯仰－45°～+45°观察视界范围内的监控扫描。

进一步地，所述警戒系统还包括避雷针分系统，安装于室外设备附近，用于保护设备免遭直接雷击的破坏。

进一步地，所述系统还包括路由器(11)，用于连接外网。

进一步地，所述系统还包括交换机(12)，用于提供多个网口，连接多个网络设备。

进一步地，所述系统还包括短信猫(14)，用于当雷达警戒区域中发现活动目标时，将目标信息发送到用户手机上。

进一步地，所述系统还包括网络硬盘录像机(15)，用于直接接收各摄像头传来的视频数据，并进行录像记录，同时将视频数据通过流媒体技术实时传输出去，再在工作站主机上进行显示。

进一步地，所述雷达分系统外设有雷达罩。

本发明具有以下有益效果：

(1)不仅实现了光电分系统、雷达分系统、AIS分系统以及跟踪模块等在硬件上的有机结合和统一，同时也在软件集成上实现了良好的对接。便于操控的集成化处理。通过雷达和光电的结合，进行了优势互补，能更好的观察和监控区域内的活动目标。

(2)通过光电视频跟踪技术的应用，可以更好的人工手动控制或自动选择合适的目标进行跟踪，形成录像记录，并进行声光报警和短信息推送，可及时提醒用户查看情况。可实现无人化值守，大大降低了人力物力的支持，尤其是需要夜间值守监控的场所。

(3)前端设备站系统与远端监控室通过光纤、无线网桥或互联网进行通讯连接，大大减少了电缆线路的使用，降低了信号的衰减程度，为远程通讯控制前端设备站系统提供了可靠的保障。

(4)光电分系统、雷达分系统、网络硬盘录像机等采用网络接口，能更好的便于多客户端访问，以及后续扩展系统的集成度。

(5)远程监控室设置有操纵杆，具有良好的手感，方便操作人员灵活快速的实现光电分系统的方位、俯仰转动，同时可便于实现相关光电视频跟踪功能的快速响应。

(6)采用的雷达系统具有雷达罩，其可保护内部的雷达天线及主机，不直接经受风吹雨淋，提高了雷达分系统的抗风能力，延长其使用寿命。

(7)光电分系统具有良好的密封性能，长焦距低照度摄像头及高清一体化摄像头的保护窗罩附近均设置有加热除霜及雨刷装置，能更好的满足雨天、雪天等低温恶劣天气环境下设备的运行使用。

附图说明：

图1为本发明的警戒系统结构组成图；

图2为本发明中远程监控站结构组成图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步介绍。

如图1所示，本发明的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，主要由三部分组成，即前端设备站、远程监控站及通讯链路组成。

其中前端设备站包括(1)光电分系统(包含长焦距低照度摄像机、高清一体化摄像机、红外热像仪以及光电转台等)、(2)雷达分系统(包含雷达天线、雷达主机、雷达转台、雷达罩组等)、(3)AIS分系统(AIS天线安装于AIS天线支柱上，AIS接收主机安装于通讯配电柜中)、(4)避雷针分系统、(5)通讯配电柜；远端监控站包括(6)工作站主机、(7)工作站显示器、(8)视频跟踪模块、(9)摇杆、(10)视频切换器、(11)路由器、(12)交换机、(13)声光报警器、(14)短信猫、(15)网络硬盘录像机；

通讯链路的具体实施，可根据前端设备站与远程监控室之间的距离远近，传输带宽要求、经济性等实际情况，可采用光纤、无线网桥或互联网等通讯方式进行传输。另为实现相关操控功能，需在工作站主机上安装配套的显控软件。

其中(1)光电分系统的主要功能为：1、利用其上面配置的红外热像仪、长焦距低照度摄像机以及高清一体化摄像机，可以进行全面的图像采集，满足白天和黑夜全天候视频监控的需要。2、其上的光电转台内装有光电伺服系统可以满足控制光电传感器平稳的进行方位及俯仰扫描转动，实现设备在方位0°～360°及俯仰－45°～+45°观察视界范围内的监控扫描。一方面，该转台方位、俯仰转动最慢速度可达0.01°/s，可以更好的瞄准观察目标。另一方面，该转台最大方位速度可达90°/s以上，由此在雷达导引时，光电分系统可以更快速的转向目标，有利于跟踪观察快速移动的目标。3、采用的三个镜头均为连续变焦，便于观察远近不同距离的目标。

其中(2)雷达分系统可探测扫描范围内的活动目标，并可进行人工上报和自动上报目标的距离、方位、运动速度等信息，以便于雷达导引光电时使用。

其中(3)AIS分系统分为接收天线和接收主机，接收天线安装于室外靠近海面的位置，接收主机安装于(5)通讯配电柜内。由此接收天线收集到附近海域船只发出的信息后，通过馈线电缆传输给接收主机。接收主机再通过串口传递给工作站主机，由显控软件采集处理后，可在电子海图上显示各船只的相关信息。

其中(4)避雷针系统安装于室外设备附近，用于保护设备免遭直接雷击的破坏。其具有接地极和避雷引下电缆线，可将雷电泄放电流更好的导入地下。

其中(5)通讯配电柜内安置有防雷器、网络电源继电器、光端机、交换机、AIS接收主机等，用于为光电分系统、雷达分系统提供电源，同时可为光电视频数据、雷达数据、AIS数据的传输提供中转。

其中(6)工作站主机安装于室内，可设置在现场或远程，以便于监控。主机内安装有相关监控软件，以便于实现对各系统的显示和控制。

其中(7)工作站显示器用于对软件界面的显示。可采用触摸屏，便于人机交互。

其中(8)视频跟踪模块用于对输入的模拟视频进行相应算法处理，如捕获和跟踪，并与跟踪软件通讯。根据需要在跟踪软件上进行实时设置，同时可直接与伺服转台通讯，使转台跟踪转动。

其中(9)摇杆通过USB口与工作站主机连接，可与跟踪软件进行通讯，继而控制转台方位、俯仰的转动，以及控制捕获框的移动，也可实现一些光电控制功能。

其中(10)视频切换器用于通过串口通讯命令控制其从输入的三路视频中选择一路视频进行输出，以采用该路视频进行跟踪。

其中(11)路由器用于连接外网用。

其中(12)交换机用于提供多个网口，可连接多个网络设备。

其中(13)声光报警器用于当雷达警戒区中发现活动目标时，提供声光警示，以提醒值班人员查核相应情况，便于及早消除隐患。

其中(14)短信猫用于当雷达警戒区域中发现活动目标时，可将目标信息发送到用户手机上，以提醒用户及时查核相应情况，便于及早消除隐患。

其中(15)网络硬盘录像机用于直接接收各摄像头传来的视频数据，并进行录像记录。同时可将视频数据通过流媒体技术实时传输出去，再在工作站主机上进行显示。通过网络硬盘录像机可长期存储视频等数据。

本发明在具体实施中主要包含或运用了下列关键技术：

1、传统光电系统与雷达系统的结合技术

研究雷达快速搜索移动目标，并以目标方位、距离、运动速度等信息导引光电系统进行详细识别活动目标的技术。即雷达分系统通过雷达收发一体化天线发射电磁波，照射到运动目标形成反射回波，根据运动目标的多谱勒效应反射回波，可以获得目标的方位角、距离、运动速度等信息，然后显控软件将所获得的信息通过通讯接口实时传递给光电分系统，光电分系统以之为引导信息，自动或人工控制去跟踪监控运动目标。

2、光电视频跟踪集成技术

为了长时间连续跟踪一个活动目标，需要增加光电视频跟踪技术。即在一个视频画面中，有了活动目标，需要有专业的视频跟踪软件对活动目标持续捕获，并实时输出该活动目标中心相对于视场中心的偏移量，从而由该偏移量驱动光电转台进行方位及俯仰转动，以使活动目标调整到视场中心显示。由此可以稳妥的跟踪活动目标。该技术对硬件配置也提出较高的要求，要求处理的实时性较高、无延时无卡滞，以免影响跟踪效果。

3、AIS接收显示的集成技术

AIS为船舶自动识别系统技术，可通过接收天线及接收主机收到来自海上相关船舶发出的数据，以便集成显示在电子海图中。通过数据的采集、接收和叠加运算，并与搜索雷达探测的目标进行对比，可以更好的展示监控的效果。

4、光电分系统软件、雷达分系统软件、光电跟踪模块软件、电子海图的集成运用

显控软件用于控制硬件动作，硬件状态识别，以及相互间的通讯控制。光电分系统有其相关软件，实现其光电功能方面的控制。雷达分系统也有其相关软件实现其雷达功能方面的控制。跟踪模块有其相关的软件实现其光电跟踪方面的功能。显控软件在总体架构上应更加有机、合理，这样既便于操控各模块的独立功能，又便于显示和控制相互间的关联功能。

5、伺服控制技术

伺服控制技术用于控制光电分系统的方位和俯仰的转动，对实现其快速平稳转动、高精度定位，具有重要作用。为便于人工快速、准确、舒适地操控光电分系统搜索目标，也配置了USB接口的操纵杆。

6、变焦镜头技术

变焦镜头可以实现连续变焦功能，从而实现看清不同远近目标的目的。本发明的红外镜头采用大口径、连续变焦，可以看清更远的目标。长焦距低照度摄像机采用最长焦距达1m的镜头，可以将较远的目标拉的更近，从而更便于观察识别。高清一体化摄像机采用焦距7mm～280mm的镜头，具有较大的变倍行程。

7、自动聚焦技术

本光电分系统中的红外视频、高清一体化视频、长焦距低照度视频，均采用了自动聚焦技术，当视频画面还模糊时，可在自动聚焦使能的工作状态下，视场变动即可自动触发自动聚焦功能，以使该路视频画面调节清晰。提升了设备的智能化程度。

8、框选图像放大技术

对于当前激活的视频窗口内，可通过鼠标框选任意局部区域，从而使该局部区域的中心移动到视场中心，同时该局部区域的水平视场通过变焦，从而充满到整个方位视场的左右边线处。这样便于观察框选区域内的目标。

9、远程操控技术

为了实现远程操控前端设备站的目的，可根据前端设备站至远程监控室之间的距离远近、传输带宽要求、经济性、稳定性等实际情况，通过光纤、无线网桥或互联网等方式，进行通讯连接。必要时可增加前端显控软件、远程端显控软件及服务器。

10、大容量网络存储技术

由于前端设备站具有多路视频，为便于长期存储大量数据，减少工作站计算机对硬盘容量的过高要求，系统里配置有网络硬盘录像机，可保证长期连续录像及数据存储的时间不低于3个月。

11、UPS电源技术

为使整套系统实用于一些电力供应不足，或是电力供应不稳定的地区使用，系统里配置有密封性能及散热性能均良好的UPS电源及蓄电池柜，从而可保障系统长期稳定运行。

综合以上各项技术的集成和运用，体现了该发明技术先进且集成度高，其重点发挥雷达快速搜索发现活动目标，并引导光电分系统进行跟踪、识别监控区域内的重大可疑目标。并能根据模式设定进行光电视频跟踪，从而能在两次雷达导引的间隔中，对活动目标进行持续跟踪。可在雷达导引的时候，进行声光报警及短信息推送。整套系统具有全天候观察监控警戒区域的重要作用。其自动化监控程度很高，可以大大减轻人力物力的支出，运用前景十分广泛。

Claims (9)

1.一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，由前端设备站、远程监控站及通讯链路组成；其中前端设备站包括光电分系统(1)、雷达分系统(2)、AIS分系统(3)、通讯配电柜(5)；远端监控站包括工作站主机(6)、工作站显示器(7)、视频跟踪模块(8)、摇杆(9)、视频切换器(10)、声光报警器(13)；其中：

所述光电分系统利用其上面配置的红外热像仪、长焦距低照度摄像机以及高清一体化摄像机进行全面的图像采集；

所述雷达分系统用于探测扫描范围内的活动目标，并上报目标的距离、方位、运动速度至工作站主机；

所述AIS分系统分为接收天线和接收主机，所述接收天线安装于室外靠近海面的AIS天线支柱上，所述接收主机安装于所述通讯配电柜内；接收天线收集到附近海域船只发出的信息后，通过馈线电缆传输给接收主机；接收主机通过串口传递给工作站主机，工作站主机在电子海图上显示各船只的相关信息；

所述通讯配电柜内安置有防雷器、网络电源继电器、光端机、交换机、AIS分系统的接收主机，用于为光电分系统、雷达分系统提供电源，同时可为光电视频数据、雷达数据、AIS数据的传输提供中转；

所述工作站主机设置在现场或远程，以便于监控；

所述工作站显示器用于对工作站主机信息的显示；

所述视频跟踪模块用于对输入的模拟视频进行相应算法处理，并与工作站主机上的跟踪软件通讯，同时与光电分系统通讯，使光电分系统跟踪转动；

所述摇杆与工作站主机连接，与工作站主机上的跟踪软件进行通讯，继而控制转台方位、俯仰的转动，以及控制捕获框的移动；

所述视频切换器用于通过串口通讯命令控制其从输入的三路视频中选择一路视频进行输出，以采用该路视频进行跟踪；

所述声光报警器用于当雷达警戒区中发现活动目标时，提供声光警示。

2.如权利要求1所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述通讯链路采用光纤、无线网桥或互联网的通讯方式进行传输。

3.如权利要求2所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述光电分系统上配置有光电转台，所述光电转台内装有光电伺服系统，实现方位0°～360°及俯仰－45°～+45°观察视界范围内的监控扫描。

4.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述警戒系统还包括避雷针分系统，安装于室外设备附近，用于保护设备免遭直接雷击的破坏。

5.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述系统还包括路由器(11)，用于连接外网。

6.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述系统还包括交换机(12)，用于提供多个网口，连接多个网络设备。

7.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述系统还包括短信猫(14)，用于当雷达警戒区域中发现活动目标时，将目标信息发送到用户手机上。

8.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述系统还包括网络硬盘录像机(15)，用于直接接收各摄像头传来的视频数据，并进行录像记录，同时将视频数据通过流媒体技术实时传输出去，再在工作站主机上进行显示。

9.如权利要求1或2或3所述的一种集成雷达导引及光电跟踪功能的警戒系统，其特征在于，所述雷达分系统外设有雷达罩。