CN112929450A - 一种基于互联网的城市安防定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于互联网实现的安防定位系统，其在网络架构、节点功能设置、数据传输过程及传感器节点的具体结构设计方面进行了改进，借助它们之间的相互配合，可以使得系统扩展及配置便利，总体功耗低，系统硬件及软件要求低，但仍然能够保证安防在实时性和可靠性的要求。

Description

一种基于互联网的城市安防定位系统

技术领域

本发明涉及安防领域，特别涉及一种基于互联网的城市安防定位系统。

背景技术

随着城市安防系统在保证公众安全方面的贡献越来越明显，对于安防系统的布设范围也有着更大的需求。随着监视设备的增加，监测设备的硬件、软件成本及功耗成为影响安防系统扩展的一个重要因素，并且对于监视数据的传输也提出了更高的要求。

发明内容

针对这一问题，本发明提出了一种基于互联网实现的安防定位系统中，其在网络架构、节点功能设置、数据传输过程及传感器节点的具体结构设计方面进行了改进，借助它们之间的相互配合，可以使得系统扩展及配置便利，总体功耗低，系统硬件及软件要求低，但仍然能够保证安防在实时性和可靠性的要求。

具体而言，根据本发明的基于互联网的城市安防定位系统可以包括控制中心，以及通过互联网与所述控制中心连接的一个或多个安防子网；

所述安防子网包括多个传感器节点和一个控制节点；

所述传感器节点被设置成以第一分辨率获取预设区域内的视频数据，并基于具有第一分辨率的视频数据判断所述预设区域内是否存在异常；以及，在判断存在异常时切换成以第二分辨率获取所述预设区域内的视频数据，并经由无线通信链路将具有第二分辨率的视频数据发送给同一安防子网内的控制节点，所述第一分辨率低于第二分辨率；

所述传感器节点还被定义有下级传感器节点和上级传感器节点，且被设置成仅从其下级传感器节点接收数据，且仅向其上级传感器节点转发数据；

所述控制节点被设置用于对具有第二分辨率的视频数据进行分析，以判断是否存在异常；并且在判断未存在异常时，通知所述视频数据所属的传感器节点，使其以所述第一分辨率获取所述预设区域内的视频数据，以及在判断存在异常时，通过所述互联网将具有第二分辨率的视频数据、异常及传感器节点位置信息发送给所述控制中心；

所述控制中心被设置用于根据所述具有第二分辨率的视频数据、异常及传感器节点位置信息，执行安防措施。

进一步地，所述传感器节点被设置成用于向所述控制节点发送的视频数据包括I帧和P帧，而不含B帧，且为压缩数据包的形式。

进一步地，所述传感器节点还被设置成在形成所述压缩数据包时，如果所述压缩数据包的长度达到预设的最大长度值或者所导致的时间延迟到达预设的最大时间延迟，则结束所述压缩数据包的形成，基于已包含的视频数据形成所述压缩数据包。

进一步地，所述传感器节点被设置成将包含I帧的压缩数据包记为I帧数据包，将不含I帧数据的压缩数据包记为P帧数据包；并且，当所述传感器节点生成或接收到压缩数据包时，将所述压缩数据包置于正常排队队列中，对所述排队队列中的压缩数据包分类为所述I帧数据包和P帧数据包，并为所述I帧数据包赋予高优先级，为所述P帧数据包赋予低优先级。

进一步地，所述传感器节点包括图像获取单元、无线通信单元和数据处理单元；

所述图像获取单元用于获取所述预设区域内的视频数据，且所述视频数据的分辨率能够在所述第一和第二分辨率之间切换；

所述无线通信单元用于经由无线通信链路接收和转发所述视频数据；

所述数据处理单元被设置成基于具有第一分辨率的视频数据判断所述预设区域内是否存在异常，并根据判断结果控制所述图像获取单元的分辨率。

进一步地，所述图像获取单元包括CMOS图像传感器，其包括像素、单斜率型ADC和数控模块；

所述单斜率型ADC采用列级ADC结构，且包括相关双采样电路单元CDS、比较器单元、电平转换单元、同步单元及计数和SRAM单元。

进一步地，所述相关双采样电路单元包括第一开关SW1、第二开关SW2、第一电容C1和第二电容C2,信号输入端V_in经所述第一开关SW1连接所述第一电容C1的第一端，并且斜坡信号Ramp依次经所述第二开关SW2和所述第二电容C1连接所述第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端连接所述相关采样电路单元的信号输出端;

所述比较器单元包括第一和第二放大电路，其中：

所述第一放大电路包括第一和第二PMOS管、第一和第二NMOS管、以及第三开关SW3；所述第一PMOS管的源极连接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极连接第一NMOS管的栅极，且所述第二PMOS管的源极连接第一NMOS管的漏极；所述第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的漏极；并且，所述第二PMOS管的栅极和源极分别连接所述第一放大电路的输入端和输出端，且所述输入端和输出端还通过所述第三开关SW3连接；

所述第二放大电路包括第三和第四PMOS管、第三和第四NMOS管、以及第四开关SW4；所述第三PMOS管的源极连接第四PMOS管的漏极；所述第四PMOS管的栅极连接第三NMOS管的栅极，且所述第四PMOS管的源极连接第三NMOS管的漏极；所述第三NMOS管的源极连接第四NMOS管的漏极；并且，所述第四PMOS管的栅极和源极分别连接所述第二放大电路的输入端和输出端，且所述输入端和输出端还通过所述第四开关SW3连接；

所述第一放大电路的输出端通过电容连接所述第二放大电路的输入端，所述第一和第三PMOS管的栅极连接用于所述比较器单元的偏置电压VP，并且在所述第三和第四开关闭合时，借助电容存储所述比较器单元的逻辑门限电压。

进一步地，在所述比较器单元的输出端与所述电平转换单元的输入端之间插入第五开关SW5；通过将所述电平转换单元的输出信号与所述第三和第四开关的开关控制信号进行或非逻辑运算得到的第一运算结果，与锁存器重置信号进行与逻辑运算得到第二运算结果，用作所述第五开关SW5的开关控制信号；并且，所述ADC还被设置成：在所述第五开关SW5处于断开状态时，允许所述电平转换单元的输入端连接所述ADC的内部参考电压VDD；以及，在所述比较器单元完成运算时，用于所述比较器单元的偏置电压由所述偏置电压VP切换为所述内部参考电压VDD。

进一步地，所述CMOS图像传感器被设置成在所述第一分辨率下，仅允许同时位于i行和i列（i为奇数）的像素处于有效工作状态，用以接收光信号并将其转换为电信号，同时将所述电信号作为与所述像素相邻的第i行第i+1列像素、第i+1行第i列像素及第i+1行第i+1列像素的输出电信号；并且，在所述第二分辨率下，控制所有像素均处于有效工作状态。

进一步地，所述数据处理单元被设置成：利用在时间t时获取的具有第一分辨率的视频图像X_t，生成特征矢量F_t=w₁F₁+ w₂F₂+ w₃F₃，其中，F₁为与行为有关的分矢量，F₂为与位置有关的分矢量，F₃为与外观有关的分矢量，w₁、w₂和w₃分别为分矢量F₁、F₂和F₃的比重因子；根据在所述时间t之前得到的视频图像特征矢量F的序列（F₁、F₂、…、F_t-1）预测时间t的视频图像特征矢量F^＇ _t，以及根据视频图像特征矢量序列（F₁、F₂、…、F_t-1）获取均方差MSE；将所述时间t的视频图像特征矢量F_t与其预测值F^＇ _t进行比较，并将其差值与均方差MSE进行比较，由此判断是否存在异常。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图来获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的基于互联网的城市安防定位系统的拓扑示意图；

图2示出了用于本发明的CMOS图像传感器的单斜率型ADC的示意图；

图3示出了用于图2的ADC的相关双采样电路单元及比较器单元的一种示例性结构；

图4示出了用于图2的ADC的一种改进实施方式。

具体实施方式

在下文中，本发明的示例性实施例将参照附图来详细描述。下面的实施例以举例的方式提供，以便充分传达本发明的精神给本发明所属领域的技术人员。因此，本发明不限于本文公开的实施例。

图1示出了根据本发明的基于互联网的城市安防定位系统的拓扑示意图。

如图1所示，根据本发明的城市安防定位系统包括控制中心，以及通过互联网与控制中心连接的多个安防子网。

安防子网可以包括多个传感器节点和一个控制节点。

传感器节点可以以第一分辨率获取预设区域内的视频数据，并基于具有第一分辨率的视频数据判断是否存在异常；以及，在判断存在异常时切换成以第二分辨率获取预设区域内的视频数据，并经由无线通信链路将具有第二分辨率的视频数据发送给同一子网内的控制节点。

在本发明中，第一分辨率低于第二分辨率。在优选示例中，第一分辨率可以为第二分辨率的1/4。

在配置安防子网时，可以为每个传感器节点配置下级传感器节点和上级传感器节点，以便在执行无线数据传输过程时，各传感器节点将从其下级传感器节点接收待传输的数据，并将所接收的数据转发给其上级传感器节点，如此依序转发，直至将数据转发给控制节点，即，控制节点为子网内无线通信链路中最上级传感器节点的上级节点。

控制节点可以对接收到的具有第二分辨率的视频数据进行分析，以判断其中是否存在异常。

控制节点还可以在判断未存在异常时，通知该视频数据所属的传感器节点，使其继续以第一分辨率获取预设区域内的视频数据；以及在判断存在异常时，通过互联网将具有第二分辨率的视频数据、所判断的异常、以及视频数据所属传感器节点的位置发送给控制中心。

控制中心可以根据具有第二分辨率的视频数据、所判断的异常、以及视频数据所属传感器节点的位置，执行相应的安防措施。例如，可以存储具有第二分辨率的视频数据、所判断的异常、以及视频数据所属传感器节点的位置，同时发出警报。

由此，本领域技术人员能够理解，借助上述安防网络架构及节点功能设置，在每个子网内，只有在疑似出现异常时才会启动视频数据的传输，因此允许以无线方式实现子网内的视频数据传输，这使得传感器节点的布设更为方便，利于网络的拓扑和变更；以及，在每个传感器节点内，仅需对较低分辨率的视频数据进行分析处理，因此可以允许在传感器节点内提供较低的数据处理能力，从而有效降低传感器节点的硬件和软件要求，有利于网络拓扑及维护；并且，在需要变更（增加或者取消）传感器节点时，能够简单地通过重新配置相应传感器节点的上下级节点信息，更新子网内的无线传输路由。

进一步地，为保证所传输的视频质量、高的帧率和传输效率，传感器节点向外输出的视频数据可以包括帧内编码帧（I帧）和预测帧（P帧），而不含双向预测帧（B帧），因为对B帧的编码和解码需要等待下一帧数据，会增加时间延迟。

在本发明中，在安防子网中，视频数据将以压缩数据包的形式进行传输，以充分利用有限的无线带宽。

发明人经研究发现，在视频图像中，I帧和P帧的数据量具有随机性，因此，在不对压缩数据包的数据量进行控制的情况下，如果一个数据压缩包的数据量很小，则传感器节点的数据传输速度会很快，这可能会增加无线传输链路上发生拥堵和冲突的可能性，增加无线传输链路的能耗；如果一个数据包的数据量很大，其中包含很多的视频帧，则会需要等待很长时间（等待产生所有视频帧）才能形成数据包，这会导致较长的时间延迟。

为此，本发明提出预先设定压缩数据包的最大长度值（即限制数据包的长度）。因此，在某个视频帧的长度超出该最大长度值时，要求将该视频帧分割成多个压缩数据包。

此外，如果一个压缩数据包中包括很多P帧，但这些P帧的数据量又很小，此时则会导致较大的时间延迟。

为此，本发明还提出预先设定最大的时间延迟（即限制时间延迟）。

因此，传感器节点在形成压缩数据包时，如果数据包的长度达到最大长度值或者所导致的时间延迟到达最大时间延迟，则结束该压缩数据包的形成，基于已包含的视频数据形成压缩数据包。

进一步地，本发明人注意到，由于无线传输链路的不稳定性，在数据传输过程中存在数据包损失的可能性，如果丢失了I帧数据，则会导致最终不能正确解码P帧数据，但只是丢失一些P帧数据，则仅会导致最终解码得到的视频中存在一些扰动。

因此，在本发明中，提出将包含I帧数据的数据包记为I帧数据包，将不含I帧数据的数据包记为P帧数据包，并在数据传输过程中给I帧数据包赋予高优先级，给P帧数据包赋予低优先级，由此减少无线传输链路的不稳定性对视频数据传输可靠性的影响。

具体而言，当某个传感器节点生成或接收到数据包时，首先将该数据包置于正常排队队列中；随后对队列中的各数据包进行业务分类为I帧数据包和P帧数据包；最后为I帧数据包赋予高优先级以优先进行转发，P帧数据包赋予低优先级，由此，保证视频数据传输的可靠性，同时最大程度地保证传输的实时性。

在安防系统中，传感器节点的数量众多，构成整个系统生产成本及运营和维护成本的最大来源，也是制约系统网络化拓展的一个重要因素。

因此，在本发明中，基于上文描述的系统网络布局及数据传输特点，提出了一种传感器节点设计方案，以与上述系统网络架构相适配，同时相对于现有技术具有更低的能耗及软硬件要求，以及更高的稳定性。

具体而言，根据本发明的传感器节点可以包括图像获取单元、无线通信单元和数据处理单元。

图像获取单元用于获取预设区域内的视频数据，且视频数据的分辨率可以在第一和第二分辨率之间切换。

无线通信单元用于经由无线通信链路接收和转发视频数据。

数据处理单元可以基于具有第一分辨率的视频数据判断预设区域内是否存在异常，并根据判断结果控制图像获取单元的分辨率。

在本发明中，可以利用CMOS图像传感器来实现图像获取单元。

CMOS图像传感器可以包括像素、ADC（模数转换器）和数控模块。其中，像素用于将光信号转换为电压信号；ADC用于将像素输出的电压信号转变为数字信号；数控模块用于控制像素、ADC及输入输出接口等。

在本发明中，CMOS图像传感器的ADC采用列级ADC结构，例如单斜率型ADC，以使CMOS图像传感器能够以更小尺寸实现，有利于图像获取单元的小型化设计。

然而，正如本领域技术人员所只晓的那样，由于技术水平的限制，在采用单斜率型ADC的图像传感器中无法保证各像素之间的一致性，这会在像素中引发各种固定图形噪声。为此，可以通过在ADC中设置相关双采样模拟电路单元（CDS）来消除这类固定图形噪声。

图2示出了用于本发明的CMOS图像传感器的单斜率型ADC的示意图。

如图2所示，该单斜率型ADC可以包括相关双采样电路单元CDS、比较器单元、电平转换单元、同步单元及计数和SRAM（静态随机存取存储器）单元。

图3示出了用于图2的ADC的相关双采样电路单元及比较器单元的一种示例性结构。

如图3所示，相关双采样电路单元可以包括第一开关SW1、第二开关SW2、第一电容C1和第二电容C2。

信号输入端V_in经第一开关SW1连接第一电容C1的第一端，并且斜坡信号Ramp依次经第二开关SW2和第二电容C1连接第一电容C1的该第一端，第一电容C1的第二端连接相关采样电路单元的信号输出端。

比较器单元可以主要由第一和第二放大电路构成。

继续参见图3，第一放大电路可以包括第一和第二PMOS管、第一和第二NMOS管、以及第三开关SW3。

第一PMOS管的源极S连接第二PMOS管的漏极D；第二PMOS管的栅极连接第一NMOS管的栅极，且第二PMOS管的源极连接第一NMOS管的漏极；第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的漏极；并且，第二PMOS管的栅极和源极分别连接第一放大电路的输入端和输出端，且该输入端和输出端还通过第三开关SW3连接。

第二放大电路具有与第一放大电路相似的电路结构，其包括第三和第四PMOS管、第三和第四NMOS管、以及第四开关SW4。

第三PMOS管的源极S连接第四PMOS管的漏极D；第四PMOS管的栅极连接第三NMOS管的栅极，且第四PMOS管的源极连接第三NMOS管的漏极；第三NMOS管的源极连接第四NMOS管的漏极；并且，第四PMOS管的栅极和源极分别连接第二放大电路的输入端和输出端，且该输入端和输出端还通过第四开关SW3连接。

第一放大电路的输出端通过电容连接第二放大电路的输入端，第一和第三PMOS管的栅极连接用于比较器单元的偏置电压VP，并且在第三和第四开关闭合时，可以借助电容存储比较器单元的逻辑门限电压。

比较器单元的输出端连接电平转换单元的输入端。

发明人经研究发现，在图3所示的ADC结构中，由于NMOS管和PMOS管同时接通，此时会产生一个短路电流，这将会显著增加功耗。

为进一步降低图像获取单元的功耗，使其更适用于本发明的网络架构，图4示出了用于图2的ADC的一种改进实施方式。

如图4所示，在此ADC结构中，可以在比较器单元的输出端与电平转换单元的输入端之间插入第五开关SW5。

在本发明中，将借助电平转换单元的输出信号、第三和第四开关的开关控制信号、以及锁存器重置信号（latch reset）的逻辑运算来控制接通或断开第五开关SW5。具体而言，通过将电平转换单元的输出信号与第三和第四开关的开关控制信号进行或非逻辑运算得到的第一运算结果，与锁存器重置信号进行与逻辑运算得到第二运算结果，用作第五开关SW5的开关控制信号。

并且，该ADC还被设置成：在第五开关SW5处于断开状态时，允许电平转换单元的输入端连接ADC的内部参考电压VDD；以及，在比较器单元完成运算时，用于比较器单元的偏置电压由VP切换为内部参考电压VDD，由此可以避免在比较器处产生维持电流，从而进一步降低ADC的功耗。

经模拟测试证明，相较于图3所示的ADC结构，图4所示的改进实施方式可以减少约35%的功耗。

如前所述，根据本发明的图像获取单元可以正常工作在较低的第一分辨率下，且在判断存在异常时切换为较高的第二分辨率，由此有效降低图像获取单元的功耗。

具体而言，CMOS图像传感器在正常工作状态下，仅允许同时位于i行和i列（i为奇数）的像素处于有效工作状态，用以接收光信号并将其转换为电信号，同时将该电信号作为与该像素相邻的第i行第i+1列像素、第i+1行第i列像素及第i+1行第i+1列像素的输出电信号，由此减少处于有效工作状态下的像素数量，使图像传感器的功耗得以降低至原来的约1/4。并且，当CMOS图像传感器被控制切换至较高的第二分辨率时，CMOS图像传感器将控制所有像素均处于有效工作状态，以便在第二分辨率下获取预设区域的视频数据。

同样如前所述，在传感器节点中，数据处理单元将用于利用具有较低的第一分辨率的视频图像判断在预设区域内是否出现异常，并在异常发生时控制CMOS图像传感器切换至具有较高的第二分辨率的工作状态，并向控制节点发送视频数据。

在数据处理单元中，为判断异常的发生，首先利用在时间t时获取的具有第一分辨率的视频图像X_t，生成特征矢量F_t=w₁F₁+ w₂F₂+ w₃F₃。其中，F₁为与行为（例如打斗）有关的分矢量，F₂为与位置（例如行人位于机动车道）有关的分矢量，F₃为与外观（例如携带枪支或者其他管制物品等）有关的分矢量，w₁、w₂和w₃分别为分矢量F₁、F₂和F₃的比重因子，其可以根据当前安防关注的重点进行调整。通过使特征矢量包含与行为、位置及外观相关的三种分矢量，可以将所有可能导致异常发生的因素均纳入异常判断过程中，从而有效避免遗漏异常的情况发生，这对于在数据处理单元中实现异常情况的初判是非常有利的。

随后，数据处理单元根据在时间t之前得到的视频图像特征矢量F的序列（F₁、F₂、…、F_t-1）预测时间t的视频图像特征矢量F^＇ _t，以及根据视频图像特征矢量序列（F₁、F₂、…、F_t-1）获取均方差MSE。

最后，将t时间的视频图像特征矢量F_t与其预测值F^＇ _t进行比较，并将其差值与均方差MSE进行比较，由此判断是否存在异常。

由此可见，传感器节点中的数据处理单元仅需对其分辨率较低的视频图像进行相对简单的数据处理，即可完成对异常的初步判断过程，从而允许数据处理单元以较低的硬件及软件配置要求快速实现所要求的数据运算，保证监控的实时性；并且，由于在传感器节点中无需执行复杂的数据处理，因此其产生的功耗相对较低。因此，这将进一步有利于传感器节点的大规模布设，尤其适于以无线方式通信的子网架构，便于安防网络的实现和维护。

综上可知，在本发明的基于互联网实现的安防定位系统中，网络架构、各节点功能设置、数据传输过程及传感器节点的具体结构设计相互配合作用，使得系统扩展及配置便利，总体功耗低，系统硬件及软件要求低，但仍然能够保证安防在实时性和可靠性的要求。

尽管前面结合附图通过具体实施例对本发明进行了说明，但是，本领域技术人员容易认识到，上述实施例仅仅是示例性的，用于说明本发明的原理，其并不会对本发明的范围造成限制，本领域技术人员可以对上述实施例进行各种组合、修改和等同替换，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于互联网的城市安防定位系统，其特征在于包括控制中心，以及通过互联网与所述控制中心连接的一个或多个安防子网；

所述安防子网包括多个传感器节点和一个控制节点；

所述传感器节点被设置成以第一分辨率获取预设区域内的视频数据，并基于具有第一分辨率的视频数据判断所述预设区域内是否存在异常；以及，在判断存在异常时切换成以第二分辨率获取所述预设区域内的视频数据，并经由无线通信链路将具有第二分辨率的视频数据发送给同一安防子网内的控制节点，所述第一分辨率低于第二分辨率；

所述传感器节点还被定义有下级传感器节点和上级传感器节点，且被设置成仅从其下级传感器节点接收数据，且仅向其上级传感器节点转发数据；

所述控制节点被设置用于对具有第二分辨率的视频数据进行分析，以判断是否存在异常；并且在判断未存在异常时，通知所述视频数据所属的传感器节点，使其以所述第一分辨率获取所述预设区域内的视频数据，以及在判断存在异常时，通过所述互联网将具有第二分辨率的视频数据、异常及传感器节点位置信息发送给所述控制中心；

所述控制中心被设置用于根据所述具有第二分辨率的视频数据、异常及传感器节点位置信息，执行安防措施。

2.如权利要求1所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述传感器节点被设置成用于向所述控制节点发送的视频数据包括I帧和P帧，而不含B帧，且为压缩数据包的形式。

3.如权利要求2所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述传感器节点还被设置成在形成所述压缩数据包时，如果所述压缩数据包的长度达到预设的最大长度值或者所导致的时间延迟到达预设的最大时间延迟，则结束所述压缩数据包的形成，基于已包含的视频数据形成所述压缩数据包。

4.如权利要求3所述的城市安防定位系统，其特征在于：

所述传感器节点被设置成将包含I帧的压缩数据包记为I帧数据包，将不含I帧数据的压缩数据包记为P帧数据包；并且，当所述传感器节点生成或接收到压缩数据包时，将所述压缩数据包置于正常排队队列中，对所述排队队列中的压缩数据包分类为所述I帧数据包和P帧数据包，并为所述I帧数据包赋予高优先级，为所述P帧数据包赋予低优先级。

5.如权利要求4所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述传感器节点包括图像获取单元、无线通信单元和数据处理单元；

所述图像获取单元用于获取所述预设区域内的视频数据，且所述视频数据的分辨率能够在所述第一和第二分辨率之间切换；

所述无线通信单元用于经由无线通信链路接收和转发所述视频数据；

所述数据处理单元被设置成基于具有第一分辨率的视频数据判断所述预设区域内是否存在异常，并根据判断结果控制所述图像获取单元的分辨率。

6.如权利要求5所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述图像获取单元包括CMOS图像传感器，其包括像素、单斜率型ADC和数控模块；

所述单斜率型ADC采用列级ADC结构，且包括相关双采样电路单元CDS、比较器单元、电平转换单元、同步单元及计数和SRAM单元。

7.如权利要求6所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述相关双采样电路单元包括第一开关SW1、第二开关SW2、第一电容C1和第二电容C2,信号输入端V_in经所述第一开关SW1连接所述第一电容C1的第一端，并且斜坡信号Ramp依次经所述第二开关SW2和所述第二电容C1连接所述第一电容C1的第一端，所述第一电容C1的第二端连接所述相关采样电路单元的信号输出端；

所述比较器单元包括第一和第二放大电路，其中：

所述第一放大电路包括第一和第二PMOS管、第一和第二NMOS管、以及第三开关SW3；所述第一PMOS管的源极连接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极连接第一NMOS管的栅极，且所述第二PMOS管的源极连接第一NMOS管的漏极；所述第一NMOS管的源极连接第二NMOS管的漏极；并且，所述第二PMOS管的栅极和源极分别连接所述第一放大电路的输入端和输出端，且所述输入端和输出端还通过所述第三开关SW3连接；

所述第二放大电路包括第三和第四PMOS管、第三和第四NMOS管、以及第四开关SW4；所述第三PMOS管的源极连接第四PMOS管的漏极；所述第四PMOS管的栅极连接第三NMOS管的栅极，且所述第四PMOS管的源极连接第三NMOS管的漏极；所述第三NMOS管的源极连接第四NMOS管的漏极；并且，所述第四PMOS管的栅极和源极分别连接所述第二放大电路的输入端和输出端，且所述输入端和输出端还通过所述第四开关SW3连接；

所述第一放大电路的输出端通过电容连接所述第二放大电路的输入端，所述第一和第三PMOS管的栅极连接用于所述比较器单元的偏置电压VP，并且在所述第三和第四开关闭合时，借助电容存储所述比较器单元的逻辑门限电压。

8.如权利要求7所述的城市安防定位系统，其特征在于：

在所述比较器单元的输出端与所述电平转换单元的输入端之间插入第五开关SW5；

通过将所述电平转换单元的输出信号与所述第三和第四开关的开关控制信号进行或非逻辑运算得到的第一运算结果，与锁存器重置信号进行与逻辑运算得到第二运算结果，用作所述第五开关SW5的开关控制信号；

并且，所述ADC还被设置成：在所述第五开关SW5处于断开状态时，允许所述电平转换单元的输入端连接所述ADC的内部参考电压VDD；以及，在所述比较器单元完成运算时，用于所述比较器单元的偏置电压由所述偏置电压VP切换为所述内部参考电压VDD。

9.如权利要求8所述的城市安防定位系统，其特征在于：

所述CMOS图像传感器被设置成在所述第一分辨率下，仅允许同时位于i行和i列（i为奇数）的像素处于有效工作状态，用以接收光信号并将其转换为电信号，同时将所述电信号作为与所述像素相邻的第i行第i+1列像素、第i+1行第i列像素及第i+1行第i+1列像素的输出电信号；并且，在所述第二分辨率下，控制所有像素均处于有效工作状态。

10.如权利要求9所述的城市安防定位系统，其特征在于：所述数据处理单元被设置成：

利用在时间t时获取的具有第一分辨率的视频图像X_t，生成特征矢量F_t=w₁F₁+ w₂F₂+w₃F₃，其中，F₁为与行为有关的分矢量，F₂为与位置有关的分矢量，F₃为与外观有关的分矢量，w₁、w₂和w₃分别为分矢量F₁、F₂和F₃的比重因子；

根据在所述时间t之前得到的视频图像特征矢量F的序列（F₁、F₂、…、F_t-1）预测时间t的视频图像特征矢量F^’ _t，以及根据视频图像特征矢量序列（F₁、F₂、…、F_t-1）获取均方差MSE；

将所述时间t的视频图像特征矢量F_t与其预测值F^＇ _t进行比较，并将其差值与均方差MSE进行比较，由此判断是否存在异常。

Images