一種多傳感器岸基雷達報警監(jiān)控系統(tǒng)的設計

1多傳感器岸基雷達警戒監(jiān)控系統(tǒng)邊境地區(qū)頻繁發(fā)生欺詐、欺詐、私營等違法犯罪活動，嚴重發(fā)生了跨境捕魚、污染、非法貸款等事件。隨著科學技術的進步，違法犯罪的手段越來越隱蔽。這些違法違規(guī)船舶常常關閉AIS設備或利用無AIS設備的無證船舶逃避檢查和打擊,使海上執(zhí)法部門現有的基于AIS技術的船舶監(jiān)控系統(tǒng)無法進行監(jiān)控。而岸基雷達具有遠距離、全天候、全天時警戒監(jiān)控的特點,通過AIS、GPS等信息比對,可及時發(fā)現可疑船舶,保證海上執(zhí)法部門對所轄海域全時段、無盲區(qū)、實時動態(tài)的監(jiān)控。但如果只是單臺雷達各自為戰(zhàn),不僅難以發(fā)揮整體配合效能,而且一線態(tài)勢無法接入通信指揮一體化系統(tǒng)。為此在海防一線部署岸基雷達、AIS、GPS及視頻監(jiān)控等傳感器,建設一個基于TCP/IP協議的多傳感器岸基雷達警戒監(jiān)控系統(tǒng),通過對雷達、AIS、GPS及視頻監(jiān)控等多種傳感器信號在電子海圖上進行數據融合與信息比對,及時甄別嫌疑目標,并將嫌疑目標信息經內部局域網逐級上報至各級指揮中心。當雷達捕捉到可疑目標時,可在報警的同時將視頻監(jiān)控探頭自動對準事發(fā)區(qū)域,為指揮中心和執(zhí)勤執(zhí)法艦艇提供實時的警戒與監(jiān)控信息,從而實現海防轄區(qū)多傳感器的相互配合,達到警戒監(jiān)控的無縫覆蓋,真正實現科技管海和科技控海。2視頻監(jiān)控圖像、ais及指揮調度的傳輸與交換系統(tǒng)基于多傳感器及TCP/IP協議構建由前端監(jiān)測點、監(jiān)控中心及指揮中心構成的三級監(jiān)控網絡,實現各級間被跟蹤目標的雷達圖像、視頻監(jiān)控圖像、AIS及指揮調度等信息的傳輸與交換。本級用戶可調閱轄屬監(jiān)測點數據,上級用戶經授權可訪問下級所有監(jiān)測點信息,并可對轄屬雷達、視頻監(jiān)控設備實施遙控操作,如圖1所示。監(jiān)測點布設在重點海防監(jiān)控區(qū)域,作為整個岸基雷達警戒監(jiān)控系統(tǒng)的前端,根據任務需要和使用環(huán)境配置適當探測距離的岸基雷達、視頻監(jiān)命令的傳送問題,實現各雷達等傳感器與各監(jiān)測點、監(jiān)控中心及指揮中心的互連互通。3.2.2方案一:相結合該網絡的實現是基于IP傳輸的技術體制,由鏈路層、協議層、消息層和應用層四層結構組成,綜合實現柵格化IP網絡的業(yè)務傳輸和各項功能的實現。通信網層次結構如圖4所示。(1)鏈路層:采用高速和低速傳輸相結合的原則,利用現有光纜中的備份光纖,使各雷達站至監(jiān)控中心建立E1/CE1、高速直通及低速的通信鏈路,將雷達等傳感器直接與監(jiān)控中心互聯。(2)協議層:選用TCP/IP協議作為統(tǒng)一網絡傳輸協議。系統(tǒng)內部采用OSPF路由協議,將指揮中心、監(jiān)控中心、前端監(jiān)測點雷達作為柵格網上的網絡節(jié)點,各節(jié)點之間通過路由方式完成廣域網互聯。(3)消息層:完成數據信息的收發(fā)、基于數據庫的消息/協議處理和消息解析/格式轉換,確保網絡高效運行;完成與傳感器的信息鉸鏈,為系統(tǒng)接入數據提供統(tǒng)一的消息碼型和消息格式。(4)應用層:前端監(jiān)測點將收集到的原始信息根據用戶需求,直接轉發(fā)至監(jiān)控中心及指揮中心。3.3基于物聯網的目標識別(1)數據處理:將多種傳感器的相關信息融合成復合航跡,生成統(tǒng)一清晰的態(tài)勢圖像(目標的位置、類型、數量),連續(xù)監(jiān)視所有目標,發(fā)現可疑目標自動報警,并將處理結果分發(fā)到其他系統(tǒng)進行輔助決策。(2)態(tài)勢監(jiān)視:以電子海圖為背景,顯示雷達目標航跡、系統(tǒng)綜合航跡及目標的距離、經緯度、速度等。系統(tǒng)對雷達傳感器和光電傳感器同步工作及相互補償進行引導,在電子海圖背景上顯示全部目標區(qū)域,通過鼠標直接雙擊可疑目標,系統(tǒng)可自動提取目標的位置信息,引導光電系統(tǒng)的光軸轉向目標位置,并采用開窗等方式顯示視頻信息,便于觀察人員作進一步的細節(jié)分析及識別、判斷目標。(3)目標識別:系統(tǒng)利用成像傳感器(可見光、紅外)的數據,在雷達對目標跟蹤配合下,可采用兩種方式進行目標識別,一種是人工方式,依靠操作人員對采集的圖像進行辨析,判斷出是否是可疑目標及目標的屬性。另一種是自動目標識別,依靠系統(tǒng)的光學圖像目標分類識別算法、紅外圖像目標分類識別算法以及多個成像傳感器信息融合的算法,用軟件自動進行識別。(4)報警處理①報警觸發(fā):當雷達跟蹤目標的航跡可疑或進入設定安全報警區(qū)時即觸發(fā)報警,并根據進入安全報警區(qū)的等級生成報警級別;光電傳感器發(fā)現目標可疑時,發(fā)出報警;②警情發(fā)布:當警情確認后由信息分發(fā)平臺產生報警提示并采用聲光等手段發(fā)布報警,同時由信息分發(fā)平臺上報警情信息。(5)統(tǒng)計評估:根據各監(jiān)控節(jié)點綜合狀態(tài)統(tǒng)計,生成監(jiān)控、人員和設備情況報告,綜合評估使用效能。3.3.2查詢等業(yè)務構建軟件體系結構采用B/S與C/S結合方式,較復雜和重要功能可通過C/S功能實現,提高系統(tǒng)的易用性和穩(wěn)定性。(1)C/S軟件體系架構監(jiān)控中心到監(jiān)測點采用C/S軟件體系架構,將警戒監(jiān)控信息的搜索、識別和查詢等業(yè)務建立在通信網絡、操作系統(tǒng)服務和數據庫服務基礎上。(2)B/S軟件體系架構監(jiān)控中心到指揮中心采用B/S架構,并建立控設備等傳感器,完成對邊、海防轄區(qū)內警戒目標的偵察、探測、識別及報警,并將雷達捕獲的目標動態(tài)點位信息、視頻圖像等信息實時傳輸至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心作為岸基雷達警戒監(jiān)控系統(tǒng)信息處理評估單元和基層指揮單元,設置系統(tǒng)服務器,實時接收多個監(jiān)測點上報的信息,并基于電子海圖顯示平臺,進行信息融合、處理、決策調度和指揮控制,并將融合后的監(jiān)控信息通過內部局域網上傳至指揮中心。指揮中心是整個岸基雷達警戒監(jiān)控系統(tǒng)的最高核心單元,實時接收各監(jiān)控中心上報的綜合監(jiān)視信息,實現對全海防轄區(qū)的目標監(jiān)控。3系統(tǒng)的組成和實現系統(tǒng)組成如圖2所示。3.1海上可疑人才檢測本系統(tǒng)所采用的傳感器主要包括岸基雷達及AIS、GPS、視頻監(jiān)控等傳感器,滿足對海上不同可疑目標的搜索、跟蹤、識別、分類和報警需要。通過分析系統(tǒng)工作流程,可將傳感器在作用距離上分為遠程、中程、中近程、近程和邊境線監(jiān)控等五大類。3.1.1近程雷達使用根據系統(tǒng)需求,傳感器配置原則如下:(1)在傳感器選擇上將遠、中、近程雷達匹配使用,滿足不同環(huán)境和氣象條件的需要。(2)傳感器的使用要兼顧應急、巡邏和補盲的需要,滿足車載、機載和船載等機動使用的需要。(3)考慮邊海防地區(qū)特殊的地理環(huán)境,傳感器應具備無人職守的能力。3.1.2重要海域防區(qū)針對岸基雷達及輔助傳感器的功能特點和適用性,結合系統(tǒng)部署需求,建議如下:(1)在重要海域防區(qū),可部署中程海面監(jiān)視雷達和中程低空監(jiān)視雷達,滿足遠程、大威力、大覆蓋的需求,通過通信鏈路進行雷達組網,形成一個有效覆蓋的監(jiān)控中心;(2)在重要陸域防區(qū),可配備部署單兵雷達;(3)對普通海陸防區(qū),可結合相鄰防域進行必要的綜合部署。3.2選擇合理的通信方案,進行視頻監(jiān)控系統(tǒng)與網絡互聯根據系統(tǒng)需求,通信系統(tǒng)應依據各地區(qū)具體地貌和執(zhí)法力量的部署情況及相應業(yè)務傳輸模式,構建柵格化的通信網絡拓撲,選擇合理的通信傳輸手段,提供覆蓋從指揮中心到前端監(jiān)測點的整個系統(tǒng)的通信網絡,并能通過IP交互訪問方式實現與內部局域網及視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯互通,提供緊急情況下的應急通信手段。3.2.1部局域網及視頻監(jiān)控網結構岸基雷達警戒監(jiān)控網設計由指揮中心、監(jiān)控中心和各監(jiān)測點通過構建柵格化網絡互聯成一個基于TCP/IP協議的信息傳輸與交換的通信網絡,接入內部基礎通信網絡實現與內部局域網及視頻監(jiān)控網的互連互通,共享信息資源,其結構如圖3所示。柵格化通信網是以光纖鏈路為主,綜合運用衛(wèi)星、微波等多種通信手段構成的通信網,采用開放式體系結構,作為岸基雷達警戒監(jiān)控網、內部局域網及視頻監(jiān)控網的基礎網絡,以解決全覆蓋、遠程、寬帶、大容量、無縫隙、快速實時的信息及指揮IE客戶端的用戶瀏覽模式,實現服務器端集中控制與客戶端分散控制相結合的系統(tǒng)軟件架構。系統(tǒng)的軟件