雷达与监控联动系统技术应用浅析

    在森林防火、边防、海防、港口、油田等广域视频监控领域中，远距离、超远距离视频监控产品的应用越来越广泛，既集成了可见光和热成像观测摄像机，具备透雾功能，在夜间也能借助辅助光源或热成像进行目标探测，图像信息既具有空间分辨能力，又具有时间分辨能力;既有探测对象的信息，又包括景物空间环境的信息;既含有观察目标静态的信息，又有观察目标动态的信息。

    该系统比较直观，有助于判断，但在实际使用过程中也发现一些问题，如：受光学能见度的影响，在恶劣天气观测范围有限;无法探测运动目标的准确方位、地理信息、速度等信息。以普通民用的渔船雷达为例，其可以对周围6海里内，超过500个目标进行识别，标定目标的位置信息(经纬度)、航行信息(航向速度)、雷达信息(回波面积)等数据，相比光学探测的方式雷达能够进行大范围的搜索，不受光学能见度的影响，获取的运动目标信息准确度高，但所获取的目标信息较为抽象，如果能将这两个系统进行集成将有助于广域视频监控领域的发展。本文将重点介绍基于雷达定位视频联动系统的应用情况。

　　一、系统简介

　　基于雷达定位的视频联动系统通过计算机系统软件，将雷达获取到的目标空间/地理位置数据与远距离光电转台/广域监控摄像机的转动角度、镜头焦距进行联动，实现对该空间、地理位置的场景图像进行实时复核。系统由定位雷达、远距离光电转台/广域监控摄像机、服务器、安装在服务器上的系统软件、传输系统等组成。

　　雷达采用成熟的产品，具备二次开发的SDK包，利用软件二次开发和集成能够实现对雷达探测目标的视频联动监视。相对于常规的远距离监控系统，雷达与视频联动系统具有以下优点：一是目标探测速度快;二是可同时探测多目标;三是受气象条件影响小，探测精度高;四是系统完全实现数字化、网络化，智能化、信息化程度高。

　　系统的主要功能有：在20Km范围内探测监视目标(人、车、船);昼夜连续探测;指定目标运动跟踪;目标地图标示。

　　二、系统原理

　　系统在现有成熟的远距离视频监控、雷达目标自动跟踪技术上通过视频监控系统与雷达目标信息自动同步联动，实现雷达远侧探测与光学设备的数字化、智能化和网络化，为广域视频监控应用领域注入新的血液。

　　系统由前端探测设备、信号采集与处理系统、网络传输与分析控制系统等组成，是具备了雷达视频信息与视频图像联动识别、运动目标跟踪监视、坐标方位地图标定、网络化传输、信息融合、主动预警等多功能的信息综合系统，解决了视频搜索速度慢、精度差、手工操控繁琐等问题，提高了远距离视频监控系统的使用效率，提高了目标搜索和跟踪的速度和精度，降低了执勤人员的工作强度，提高了系统的使用价值。

　　该系统的运行原理是，雷达对探测区域内能进行搜索获取周围的目标信息，雷达信息处理系统处理时间序列的雷达图像，对图像中的目标回波进行自动识别、跟踪和运动参数解算;受雷达工作体制和工作原理的限制，数据更新速度大于2.4s，方位数据精度低于距离数据精度，一般民用的雷达方位精度在1度以内，距离数据精度在量程的1%以内。

　　首先系统运用雷达产品开放的SDK包，提取数字化后的地图数据、目标信息等关键数据，通过网络发送给终端控制服务器，服务器完成对软件地图进行虚拟场景像素坐标与真实坐标的对应标定(一般监视点安装的场景较为固定，也可直接导入探测区域的GIS地图)。

　　其次通过集成有高清摄像机、超远距离电动变焦透雾镜头、高精度重型抗风光电转台的前端视频探测、采集设备对目标图像进行采集后编码传输，通过后端软件平台的图像分析算法处理将新进入探测范围的目标进行识别，给出目标的类型：人、车、船，从而将目标类型对应的虚拟图标标定在软件地图上，这时软件地图中所显示的虚拟图标就能显示真实的地理信息位置。对于处于探测区域室内的目标，只要在视频监控系统覆盖的情况下，也能通过视频分析的方式标注在软件地图上。

　　第三，对于雷达锁定的跟踪目标，系统自动将对应目标的位置坐标输入到远距离光电转台内，该坐标直接对应远距离光电转台的预置点。目标的运动跟踪采用视频分析的方式，由平台软件驱动远距离光电转台进行连续跟踪拍摄，并在软件地图上显示该目标的运动轨迹。同时该运动目标实时图像也将在软件界面中相应显示。

　　由于系统所采用的远距离光电转台集成了热成像、辅助光源，因此即使在夜间也能获取到相应的目标图像。

　　三、系统应用技术浅析

　　系统将雷达的探测优势与视频图像的特点相结合，通过软件处理的方式带来全新的视频监控体验，以下列举几种关键的应用技术。

　　1.目标探测

　　目标探测的目的是为了识别防范区域内的目标类型，从而采取不同方案的防范手段。雷达所探测的目标不具备直观性，采用视频分析的方式对视频场景中的运动目标进行分割，与目标模型进行比对后对目标进行区分，从而显示在地图上就相对直观。

　　2.目标跟踪

　　目标探测的目的是为了对监视目标的运动轨迹进行记录、跟踪，对目标类型进行复核，对目标进行连续监视和细节辨识。由于视频画面中可能涉及多个运动目标，因此对视频分析算法要求较高，要求连续不间断地跟踪雷达锁定的目标。

　　3.硬件技术

　　视频图像严重依赖光学条件，针对防范地区的气象、地理条件，要因地制宜的配套相应的设备。由于系统采用高清摄像机，长焦镜头的工艺要求较高，其次在长达10Km的远距离监视过程中，云台运行的平稳性、云台运行的精准度均有很高的要求，行业标准中的0.5°的精度对应近88米的距离偏差，因此对硬件的工艺要求比较高;所用的设备如用于海边、高山等地区，低气压、高海拔、高热潮湿、盐碱腐蚀等环境，要求硬件要具备良好的环境适应性。

　　四、结语

　　中国的海岸线、边境线绵长，港口众多，多山多丘陵，目前所建设的系统大多尚未集成，随着社会、国家对公共安全的重视，雷达与视频联动系统具有良好的市场应用需求和前景，同时该系统也是提高广域视频监控系统价值、执勤人员工作效率、风险防范水平的重要工具。