本發(fā)明所涉及的是一種基于多模復(fù)合傳感機(jī)理的區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)，該系統(tǒng)特別適用于重點(diǎn)區(qū)域或維和營地的防衛(wèi)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)重要區(qū)域防衛(wèi)一般采取人工駐守或不間斷巡邏的方式，主要應(yīng)對(duì)人員或車輛非法闖入、設(shè)施竊取與破壞、襲擾守衛(wèi)人員等威脅。隨著人力資源成本的逐年提高，以及小型無人機(jī)、自制爆炸物等新型威脅的出現(xiàn)，上述區(qū)域防衛(wèi)方式在面臨更大壓力的同時(shí)，也需要有更高的防衛(wèi)能力。尤其是在恐怖主義威脅下，傳統(tǒng)防衛(wèi)方式下的安全人員可能會(huì)由于區(qū)域觀測范圍過小、預(yù)警時(shí)間過短、防衛(wèi)裝備不當(dāng)選擇等因素，無法及時(shí)做出反應(yīng)或采取反制措施，而導(dǎo)致重大人員傷亡與重要設(shè)施受損。

通過專利檢索，尚未發(fā)現(xiàn)具有空地目標(biāo)同時(shí)防衛(wèi)能力的多模復(fù)合區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)相關(guān)專利。申請?zhí)朇N201410215657.X、申請?zhí)朇N201320664875.2、申請?zhí)朇N201320319102.0、申請?zhí)朇N201220607141.6、申請?zhí)朇N200910032297.9的專利文獻(xiàn)中，采取單一光電設(shè)備遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的方式來進(jìn)行區(qū)域內(nèi)人員監(jiān)測與跟蹤；申請?zhí)朇N201420240087.5的專利文獻(xiàn)中則采用單一調(diào)頻調(diào)相連續(xù)波雷達(dá)進(jìn)行哨位預(yù)警。然而，由于光電設(shè)備對(duì)于氣象條件、視距障礙、目標(biāo)背景等環(huán)境因素具有一定的要求，雷達(dá)設(shè)備存在盲區(qū)且其對(duì)于慢速目標(biāo)、懸停目標(biāo)、人員等小型目標(biāo)的檢測性能也需進(jìn)一步改善，因而基于單一探測機(jī)理傳感器的區(qū)域監(jiān)測方法在目標(biāo)檢測方面存在局限性。此外，上述區(qū)域監(jiān)測或預(yù)警系統(tǒng)缺乏危險(xiǎn)目標(biāo)自動(dòng)防衛(wèi)及區(qū)域信息自學(xué)習(xí)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多模復(fù)合傳感機(jī)理的區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有重要區(qū)域防衛(wèi)方式下出現(xiàn)的區(qū)域觀測范圍過小、目標(biāo)探測手段單一、預(yù)警時(shí)間過短、實(shí)時(shí)防衛(wèi)手段有限等問題，從而在降低區(qū)域防衛(wèi)人員負(fù)擔(dān)的同時(shí)，有效提高區(qū)域防衛(wèi)能力。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于多模復(fù)合傳感機(jī)理的區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)，其包含：

多模傳感模塊，其對(duì)空地目標(biāo)進(jìn)行多源傳感信息采集；

目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊，其接收采集的多源傳感信息進(jìn)行分析，判斷區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)；

信息集成與控制模塊，其基于所述目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊發(fā)送的表明區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)的分析結(jié)果，來發(fā)送目標(biāo)信息；

敵我識(shí)別模塊，其接收所述目標(biāo)信息進(jìn)行目標(biāo)威脅等級(jí)分類，并將分類結(jié)果反饋至所述信息集成與控制模塊，以使所述信息集成與控制模塊基于預(yù)先設(shè)計(jì)或設(shè)定的防衛(wèi)策略，自動(dòng)或以人工介入的方式發(fā)送控制指令與目標(biāo)指示信息；

防御設(shè)備模塊，其接收控制指令與目標(biāo)指示信息完成空地目標(biāo)區(qū)域防衛(wèi)。

進(jìn)一步地，所述區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)通過連接到信息集成與控制模塊的情報(bào)數(shù)據(jù)中心，提供人工介入控制接口，接收所述信息集成與控制模塊發(fā)送的目標(biāo)信息，并反饋人工介入后提供的控制指令與目標(biāo)指示信息至所述信息集成與控制模塊。

進(jìn)一步地，所述情報(bào)數(shù)據(jù)中心還基于所述多模傳感模塊采集的多維傳感信息，對(duì)所述區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)進(jìn)行更新與性能優(yōu)化。

進(jìn)一步地，所述多模傳感模塊包括多種不同傳感機(jī)理的傳感器子模塊，各個(gè)傳感器子模塊通過具有的公共數(shù)據(jù)接口，將采集的多維傳感數(shù)據(jù)傳輸至所述目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊。

進(jìn)一步地，所述多模傳感模塊包含以下的一個(gè)或多個(gè)傳感器子模塊：微波雷達(dá)、紅外傳感器、可見光探測器、激光雷達(dá)。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊包含多個(gè)一維信號(hào)與二維圖像的目標(biāo)檢測與識(shí)別單元、信息融合單元；

各個(gè)所述目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊接收多模傳感模塊采集的多維傳感信息，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測與識(shí)別，并將檢測與識(shí)別的結(jié)果輸出至信息融合單元，由所述信息融合單元綜合多維物理場信息，輸出最終目標(biāo)檢測與識(shí)別結(jié)果至信息集成與控制模塊。

進(jìn)一步地，所述防御設(shè)備模塊包含通信模塊、設(shè)備控制模塊、各類型的防御設(shè)備；所述通信模塊接收由所述信息集成與控制模塊發(fā)出的指令，以使所述設(shè)備控制模塊依據(jù)指令控制所述防御設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)操作；所述防御設(shè)備包含以下的一種或多種設(shè)備：告警裝置、非致命武器、致命武器。

進(jìn)一步地，所述多模傳感模塊和所述目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊之間以無線或光纖通信方式連接，所述防御設(shè)備模塊和所述信息集成與控制模塊之間以無線或光纖通信方式連接，所述信息集成與控制模塊和所述情報(bào)數(shù)據(jù)中心之間以無線或光纖協(xié)同組網(wǎng)的通信方式連接。

本發(fā)明實(shí)施例中提供的技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于系統(tǒng)組成模塊與模塊內(nèi)部均采用了模塊化與小型化設(shè)計(jì)，并支持大數(shù)據(jù)量高保密無線通信，在應(yīng)用時(shí)可依據(jù)區(qū)域防衛(wèi)態(tài)勢選用不同功能模塊，從而本系統(tǒng)提供了更好的便攜與快速布防性能。

（2）由于采用多模傳感的方式對(duì)區(qū)域目標(biāo)信息進(jìn)行多維采集，相比現(xiàn)有的光電設(shè)備遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控或單一雷達(dá)系統(tǒng)的區(qū)域布防方式，本系統(tǒng)具有全天候、目標(biāo)探測類型多樣、目標(biāo)探測區(qū)域廣、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、高可靠性等優(yōu)勢。

（3）由于在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)即可對(duì)區(qū)域內(nèi)地面與空中目標(biāo)采取自動(dòng)檢測、識(shí)別與多維數(shù)據(jù)分析，相比傳統(tǒng)人工守衛(wèi)方式，本系統(tǒng)面臨危險(xiǎn)目標(biāo)時(shí)具有更快的響應(yīng)速度，并大幅增加區(qū)域防衛(wèi)預(yù)警時(shí)間。

（4）本系統(tǒng)所裝備的防御設(shè)備可同時(shí)防衛(wèi)地面目標(biāo)（車輛、人員等）、中低空目標(biāo)（無人機(jī)、火箭彈等），同時(shí)防御設(shè)備能夠自動(dòng)啟動(dòng)或發(fā)射，相比傳統(tǒng)哨兵攜帶輕武器的守衛(wèi)或巡邏方式，本系統(tǒng)具有多樣化的防衛(wèi)手段和更強(qiáng)的區(qū)域防衛(wèi)能力。

（5）基于多模傳感模塊采集的區(qū)域多維傳感信息，通過數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)技術(shù)，本系統(tǒng)具有一定的智能化自學(xué)習(xí)能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多模復(fù)合傳感機(jī)理的區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)的模塊圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明所述基于多模復(fù)合傳感機(jī)理的區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)，作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，所述區(qū)域監(jiān)測與防衛(wèi)系統(tǒng)，包括多模傳感模塊101、目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102、信息集成與控制模塊103、敵我識(shí)別模塊104、防御設(shè)備模塊105與數(shù)據(jù)情報(bào)中心106。

多模傳感模塊101和目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102之間以無線或光纖通信方式連接，防御設(shè)備模塊105和信息集成與控制模塊103之間以無線或光纖通信方式連接，信息集成與控制模塊103和情報(bào)數(shù)據(jù)中心106之間以無線或光纖協(xié)同組網(wǎng)的通信方式連接。

本例中，多模傳感模塊101和目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102之間、防御設(shè)備模塊105和信息集成與控制模塊103之間、數(shù)據(jù)情報(bào)中心106和信息集成與控制模塊103之間的遠(yuǎn)距離無線通信采用CC1120無線收發(fā)芯片設(shè)計(jì)，在3公里內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)加密傳輸，并采用FSK調(diào)制及捷變頻方式避免模塊間或環(huán)境干擾，同時(shí)支持光纖通信，因而使得系統(tǒng)具有良好的便攜性與快速布防性能。

多模傳感模塊101采用多種傳感方式對(duì)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)進(jìn)行多維信息采集，包括微波、紅外、可見光、激光等。即，多模傳感模塊101包括多種不同傳感機(jī)理的傳感器子模塊，各個(gè)傳感器子模塊具有公共數(shù)據(jù)接口，傳感數(shù)據(jù)由公共數(shù)據(jù)接口傳輸至目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102。

所述的傳感器子模塊中，小型化微波雷達(dá)用于獲取5公里范圍內(nèi)車輛及空中目標(biāo)的距離、角度、速度等信息，紅外傳感器用于獲取5公里范圍內(nèi)車輛、空中目標(biāo)及人員圖像信息，可見光探測器用于獲取3公里范圍內(nèi)車輛與人員圖像信息，小型激光雷達(dá)用于獲取3公里范圍內(nèi)車輛及空中目標(biāo)距離與速度等信息。

目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102包括多個(gè)一維信號(hào)與二維圖像的目標(biāo)檢測與識(shí)別單元、信息融合單元。當(dāng)目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102接收到多模傳感模塊101發(fā)送的傳感信息時(shí)，各個(gè)目標(biāo)檢測與識(shí)別單元對(duì)目標(biāo)的檢測與識(shí)別結(jié)果輸出至信息融合單元，由信息融合單元綜合多維物理場信息，輸出最終目標(biāo)檢測與識(shí)別結(jié)果至信息集成與控制模塊103。

優(yōu)選的示例中，目標(biāo)檢測與識(shí)別模塊102基于FPGA+DSP系統(tǒng)架構(gòu)，采用EPM1270M256C5芯片完成多維傳感數(shù)據(jù)乒乓存儲(chǔ)及預(yù)處理，目標(biāo)檢測、識(shí)別及多維信息融合算法在TMS320C5509A芯片中完成，目標(biāo)信息通過RS232或ZigBee通信接口傳輸至信息集成與控制模塊103。

一旦接收到區(qū)域目標(biāo)信息，信息集成與控制模塊103通過RS232或ZigBee通信接口發(fā)送該信息至敵我識(shí)別模塊104?；趦?nèi)置的區(qū)域典型空地目標(biāo)知識(shí)庫，并結(jié)合敵我識(shí)別碼，敵我識(shí)別模塊104對(duì)目標(biāo)威脅等級(jí)進(jìn)行分類，并將分類結(jié)果回送至信息集成與控制模塊103。

若判斷需人工介入，則信息集成與控制模塊103以光纖或GPRS方式發(fā)送目標(biāo)相關(guān)信息至數(shù)據(jù)情報(bào)中心106，通過數(shù)據(jù)情報(bào)中心106提供的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人工介入。反之，信息集成與控制模塊103依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)或設(shè)定的防御策略，自動(dòng)以光纖或GPRS方式發(fā)送控制指令及目標(biāo)指示信息至防御設(shè)備模塊105。

防御設(shè)備模塊105包括通信模塊、設(shè)備控制模塊、各類型防御設(shè)備，通信模塊用于接收與反饋由信息集成與控制模塊103發(fā)出的指令，設(shè)備控制模塊依據(jù)指令控制多種防御設(shè)備的相應(yīng)操作，防御設(shè)備由各種告警裝置、非致命與致命武器組成。

當(dāng)防御設(shè)備模塊105通過通信模塊接收到控制指令與目標(biāo)指示信息，設(shè)備控制芯片TMS320C2812F解析指令及目標(biāo)指示信息，進(jìn)而利用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)接口自動(dòng)操作對(duì)應(yīng)的防御設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動(dòng)包含CAN、RS485、PWM、USB等多種接口，支持各種驅(qū)動(dòng)電平、開關(guān)信號(hào)、脈沖信號(hào)和連續(xù)信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)語音告警裝置、步槍、榴彈發(fā)射器、反坦克導(dǎo)彈、“袖珍”防空導(dǎo)彈等，從而使得本系統(tǒng)具有更高的實(shí)時(shí)性、更多樣的防御目標(biāo)與更有針對(duì)性的目標(biāo)精確防御性能。

數(shù)據(jù)情報(bào)中心106以組網(wǎng)協(xié)同方式和信息集成與控制模塊103連接，采用C/S架構(gòu)，并以人機(jī)操作界面提供人工介入自動(dòng)哨兵系統(tǒng)運(yùn)行的接口。在對(duì)區(qū)域進(jìn)行防衛(wèi)時(shí)，數(shù)據(jù)情報(bào)中心106不斷獲取多模傳感模塊101采集的多維傳感信息，應(yīng)用SVM等數(shù)據(jù)挖掘方法感知區(qū)域安全態(tài)勢信息，進(jìn)而對(duì)檢測與識(shí)別模塊102、信息集成與控制模塊103、敵我識(shí)別模塊104相關(guān)算法不斷優(yōu)化與更新，這種自學(xué)習(xí)的能力增強(qiáng)了本系統(tǒng)的智能化程度。

通過上述的技術(shù)方案，與傳統(tǒng)區(qū)域守衛(wèi)方式和現(xiàn)有區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有區(qū)域探測范圍廣、目標(biāo)探測類型多樣、面對(duì)危險(xiǎn)目標(biāo)時(shí)響應(yīng)速度快、區(qū)域?qū)崟r(shí)防衛(wèi)能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。