專利名稱：機動自組織態勢監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及危險目標狀態監視與監控技術領域，尤其涉及一種主要由自主控制的機動平臺構成的機動自組織態勢監測系統。
背景技術：
危險目標和環境附近對人員具有一定的威脅性，難以通過人員接近對目標態勢進行判讀。現階段一般采用遠程態勢監視系統，對目標進行監視探測。由遠程控制人員通過監測設備傳回的數據，進行危險目標的態勢判讀。目前，國內外進行危險目標監視時，一般采用如下兩種系統構造和運行方式:(一)預設固定監視設備，遙控操作。在一些已知的發生危險概率較大的區域或地點，如油料儲備庫、化學危險品倉庫等，采取安裝固定攝像頭、煙霧探測器和紅外熱傳感器等監視設備，形成對危險區域的狀態監視網絡，通過有線或無線局域網進行信息傳輸，由控制中心匯總和控制。操作人員可以在操作中心通過控制臺對監控設備進行控制，以便對危險目標進行探測。這種方式可以完成對危險目標的持續觀測，但是這種方式難以適應危險目標的狀態變化，如發生爆炸會損壞炸點附近的監測設備，監測系統癱瘓。于此同時，遙控操作對控制人員要求較高，固定安裝探測節點會導致較高的安裝和維護成本。(二)采用移動平臺，程控或遙控監視。固定監視設備對常態監視具有一定的優勢，但難以適應突發性狀態監視。帶有監視設備的移動平臺，可以隨時隨地部署，將監視設備運送至危險目標附近，采集信息后記錄或回傳控制中心，由控制人員進行危險目標態勢判讀。移動平臺作為監視設備的載體，采用遙控或預設程序控制，負責將態勢監測的應用載荷運送到指定的位置，對危險目標進行跟蹤監視，這些目標可以是臨時危險目標，如火災爆炸現場、交通事故現場等。這種方式可以實時控制移動平臺，以應對危險目標的態勢變化。由于單個移動平臺探測能力有限，可采用多個移動平臺組合探測方式。在移動平臺數量較多的情況下，程控或遙控中心負載會較重，對程控或遙控中心的能力和魯棒性提出了較高的要求。于此同時，采用中心控制方式，一旦控制系統故障，將導致整體系統失效，具有較大風險性。
發明內容
本發明的目的在于提供一種機動自組織態勢監測系統，該系統既具備配置靈活、通用性強和可擴展性好的優點，同時，該系統能夠進行危險目標的自主探測，降低遠程控制中心的任務負載，增加系統的可靠性和安全性，從而解決現有技術中存在的前述問題。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:一種機動自組織態勢監測系統，包括:空中機動平臺、地面機動平臺、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備、探測設備和中心控制站；所述中心控制站通過所述無線數傳網絡與所述地面機動平臺連接，所述地面機動平臺通過所述無線自組織網絡與所述空中機動平臺連接；所述空中機動平臺和所述地面機動平臺都安裝有自主控制器且都連接有所述探測設備。
優選的，所述機動自組織態勢監測系統包括一個以上所述空中機動平臺，和一個以上所述地面機動平臺；當所述空中機動平臺的數量超過一個時，所述空中機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；當所述地面機動平臺的數量超過一個時，所述地面機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；所述探測設備是可見光探測設備和/或紅外探測設備。優選的，所述自主控制器，用于根據所述無線自組織網絡通信設備收到的臨近的所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息，和根據所述無線數傳網絡通信設備收到的中心控制信息，進行機動路徑規劃，并控制所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺按路徑完成機動，還用于根據任務指令控制所述探測設備對準危險目標進行探測；所述空中機動平臺，用于在空中飛行和懸停，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備；所述地面機動平臺，用于在地面移動，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備；所述無線自組織網絡通信設備，用于完成區域網絡的自主構建，還用于根據不同任務需求傳輸所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息；所述無線數傳網絡通信設備，用于在所中心控制站和各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺之間傳輸數據，能夠完成視頻信號的點對點傳輸。所述探測設備，用于進行可見光光譜和/或紅外光譜的攝像、攝影，所述探測設備包括鏡頭、光學敏感元件、云臺和電源供給設備；所述中心控制站，是具備任務規劃能力和通信能力的信息處理設備，所述中心控制站連接無線數傳網絡通信設備，用于通過無線數傳網絡向各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺發送任務信息。優選的，所述自主控制器采用PC104計算機，通過串口和/或USB接口連接機動平臺控制單元、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備。優選的，所述空中機動平臺包括:無人直升機、涵道式無人飛行器和旋翼式無人機中的一種或幾種。優選的，所述地面機動平臺包括:2輪輪式無人駕駛車、4輪輪式無人駕駛車和履帶式無人駕駛車中的一種或幾種。優選的，所述無線自組織網絡通信設備是具備廣播、點對點通信能力，采用IEEE802.11標準或IEEE802.15標準工作的無線通信設備。優選的，所述無線數傳網絡通信設備是設置于各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺上的無線網卡，和設置在所述中心控制站的無線路由器和/或無線網橋，所述無線網卡與所述無線路由器和/或無線網橋之間以以太網協議進行傳輸信息數據。優選的，所述探測設備上設有寬視場變焦鏡頭，所述寬視場變焦鏡頭分別配置在可見光CXD和紅外CXD上，由視頻切換器切換各CXD所采集的信號。優選的，所述中心控制站是移動工作站，所述移動工作站配置有以太網接口、USB接口和視頻采集卡。本發明的有益效果是:
空中和地面機動平臺結合，能夠完成全方位立體監視:空中平臺機動性強，可以在復雜環境下對危險目標抵近監視；地面平臺可靠性高，可攜帶復雜監測設備進行狀態監視。機動平臺之間，通過自組織網絡通信，自主協同控制完成危險目標狀態監視與監控的，減少了遙控操作，增強了系統的自適應能力，有利于增強系統安全性和魯棒性。
圖1是本發明的自組織態勢監視系統構成及運行示意圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明公開了一種機動自組織態勢監測系統，包括:空中機動平臺、地面機動平臺、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備、探測設備和中心控制站；所述中心控制站通過所述無線數傳網絡與所述地面機動平臺連接，所述地面機動平臺通過所述無線自組織網絡與所述空中機動平臺連接；所述空中機動平臺和所述地面機動平臺都安裝有自主控制器且都連接有所述探測設備。所述機動自組織態勢監測系統通常包括一個以上所述空中機動平臺，和一個以上所述地面機動平臺，以便形成多角度監測；當所述空中機動平臺的數量超過一個時，所述空中機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；當所述地面機動平臺的數量超過一個時，所述地面機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；所述探測設備是可見光探測設備和/或紅外探測設備。所述自主控制器，用于根據所述無線自組織網絡通信設備收到的臨近的所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息，和根據所述無線數傳網絡通信設備收到的中心控制信息，進行機動路徑規劃，并控制所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺按路徑完成機動，還用于根據任務指令控制所述探測設備對準危險目標進行探測；所述自主控制器采用PCl04計算機，通過串口和/或USB接口連接機動平臺控制單元、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備。所述空中機動平臺，用于在空中飛行和懸停，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備；所述空中機動平臺包括:無人直升機、涵道式無人飛行器和旋翼式無人機中的一種或幾種。所述地面機動平臺，用于在地面移動，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備；所述地面機動平臺包括:2輪輪式無人駕駛車、4輪輪式無人駕駛車和履帶式無人駕駛車中的一種或幾種。所述無線自組織網絡通信設備，用于完成區域網絡的自主構建，還用于根據不同任務需求傳輸所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息；所述無線自組織網絡通信設備是具備廣播、點對點通信能力，采用IEEE802.11標準或IEEE802.15標準工作的無線通信設備。所述無線數傳網絡通信設備，用于在所中心控制站和各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺之間傳輸數據，能夠完成視頻信號的點對點傳輸。所述無線數傳網絡通信設備是設置于各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺上的無線網卡，和設置在所述中心控制站的無線路由器和/或無線網橋，所述無線網卡與所述無線路由器和/或無線網橋之間以以太網協議進行傳輸信息數據。所述探測設備，用于進行可見光光譜和/或紅外光譜的攝像、攝影，所述探測設備包括鏡頭、光學敏感元件、云臺和電源供給設備；所述探測設備上設有寬視場變焦鏡頭，所述寬視場變焦鏡頭分別配置在可見光CCD和紅外CCD上，由視頻切換器切換各CCD所采集的信號。所述中心控制站，是具備任務規劃能力和通信能力的信息處理設備，所述中心控制站連接無線數傳網絡通信設備，用于通過無線數傳網絡向各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺發送任務信息；所述中心控制站是移動工作站，所述移動工作站配置有以太網接口、USB接口和視頻采集卡。如圖1所示，本發明主要應用于危險目標探測任務，本發明的自組織態勢監視系統主要由多個機動探測平臺構成探測集群，通過自組織網絡進行探測任務的下達和平臺狀態信息的傳遞，由高速數傳網絡完成實施監測圖像的傳輸。各機動平臺根據自身狀態和相鄰平臺節點的狀態，綜合任務信息進行自身機動任務的規劃，并機動到預定的探測點附近，建立探測姿態進行持續監視探測。空中機動平臺主要由無人直升機、自主控制器、可見光視頻探測器、紅外視頻探測器、自組織通信設備和高速數傳通信設備組成。當接到由高速數傳網絡傳達的監測任務信息后，啟動自組織網絡通信設備向自組織網絡匯報自身狀態，并獲取臨近平臺的狀態。在判定自身與危險目標之間的關系后，可飛臨目標點附近懸停，建立較好的觀測視角，獲得高清監測圖像。飛行過程中與其它平臺自動實時交互相互狀態，避免碰撞并合理規劃站位。地面機動平臺，主要由無人4輪輪式小車、自主控制器、可見光視頻探測器、紅外視頻探測器、溫度傳感器、自組織通信設備和高速數傳通信設備組成。輪式機動平臺有一定的機動能力，可根據探測任務特點，對危險目標附近的路況進行預設，通過自主任務規劃，制定行進路線。地面機動平臺沿地面預設路線自主進行位置機動，獲得平視監測圖像。當危險目標出現，需要進行監視探測時，由操作人員將危險目標附近的地圖或地形情況輸入中心控制站的任務規劃系統，由任務規劃系統規劃機動平臺部署的位置和探測預設坐標。操作人員將機動平臺放置在部署點，啟動機動平臺。機動平臺先與中心控制站通信，獲取任務信息，然后建立自組織通信網絡，獲取相鄰平臺狀態信息，并等待任務指令。當中心控制站發出探測指令后，空中、地面機動平臺向預設的坐標點機動。機動過程中根據相鄰平臺的狀態和危險目標信息的更新信息，機動平臺自主調整機動路徑。當機動平臺抵達預設坐標點后，建立觀測姿態，等待視頻傳輸信號。中心控制站可通過高速數傳網選擇不同的機動平臺監控設備進行實時畫面觀測。當發現某一機動平臺位置不佳時，可以調整預設坐標，下達給相應平臺，由平臺進一步調整位置。機動平臺所攜帶的探測設備，持續觀測目標，并將目標方位信息通過自組織網絡發布給相鄰平臺。接收到目標信息的機動平臺，可根據自身監測狀態和自身所處的位置，自主規劃是否進行位置機動。在規劃完成后，機動平臺完成位置機動和姿態調整，直到獲取最優圖像。機動自組織態勢監測系統可適應危險目標移動、危險范圍變化的情況，在自主控制器上安裝危險目標判讀系統，可有助于危險目標的識別和危險情況的躲避，可增加機動平臺的任務執行能力和安全防護能力。通過采用本發明公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果:空中和地面機動平臺結合，能夠完成全方位立體監視:空中平臺機動性強，可以在復雜環境下對危險目標抵近監視；地面平臺可靠性高，可攜帶復雜監測設備進行狀態監視。機動平臺之間，通過自組織網絡通信，自主協同控制完成危險目標狀態監視與監控的，減少了遙控操作，增強了系統的自適應能力，有利于增強系統安全性和魯棒性。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種機動自組織態勢監測系統，其特征在于，包括:空中機動平臺、地面機動平臺、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備、探測設備和中心控制站；所述中心控制站通過所述無線數傳網絡與所述地面機動平臺連接，所述地面機動平臺通過所述無線自組織網絡與所述空中機動平臺連接；所述空中機動平臺和所述地面機動平臺都安裝有自主控制器且都連接有所述探測設備。
2.根據權利要求1所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述機動自組織態勢監測系統包括一個以上所述空中機動平臺，和一個以上所述地面機動平臺；當所述空中機動平臺的數量超過一個時，所述空中機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；當所述地面機動平臺的數量超過一個時，所述地面機動平臺之間通過所述無線自組織網絡連接；所述探測設備是可見光探測設備和/或紅外探測設備。
3.根據權利要求1-2任一權利要求所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于， 所述自主控制器，用于根據所述無線自組織網絡通信設備收到的臨近的所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息，和根據所述無線數傳網絡通信設備收到的中心控制信息，進行機動路徑規劃，并控制所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺按路徑完成機動，還用于根據任務指令控制所述探測設備對準危險目標進行探測； 所述空中機動平臺，用于在空中飛行和懸停，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備； 所述地面機動平臺，用于在地面移動，承載自主控制器、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備； 所述無線自組織網絡通信設備，用于完成區域網絡的自主構建，還用于根據不同任務需求傳輸所述空中機動平臺和/或所述地面機動平臺的位置及狀態信息； 所述無線數傳網絡通信設備，用于在所中心控制站和各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺之間傳輸數據，能夠完成視頻信號的點對點傳輸。
所述探測設備，用于進行可見光光譜和/或紅外光譜的攝像、攝影，所述探測設備包括鏡頭、光學敏感元件、云臺和電源供給設備； 所述中心控制站，是具備任務規劃能力和通信能力的信息處理設備，所述中心控制站連接無線數傳網絡通信設備，用于通過無線數傳網絡向各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺發送任務信息。
4.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述自主控制器采用PC104計算機，通過串口和/或USB接口連接機動平臺控制單元、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備和探測設備。
5.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述空中機動平臺包括:無人直升機、涵道式無人飛行器和旋翼式無人機中的一種或幾種。
6.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述地面機動平臺包括:2輪輪式無人駕駛車、4輪輪式無人駕駛車和履帶式無人駕駛車中的一種或幾種。
7.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述無線自組織網絡通信設備是具備廣播、點對點通信能力，采用IEEE802.11標準或IEEE802.15標準工作的無線通信設備。
8.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述無線數傳網絡通信設備是設置于各所述空中機動平臺以及各所述地面機動平臺上的無線網卡，和設置在所述中心控制站的無線路由器和/或無線網橋，所述無線網卡與所述無線路由器和/或無線網橋之間以以太網協議進行傳輸信息數據。
9.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述探測設備上設有寬視場變焦鏡頭，所述寬視場變焦鏡頭分別配置在可見光CCD和紅外CCD上，由視頻切換器切換各CCD所采集的信號。
10.根據權利要求1-2任一所述的機動自組織態勢監測系統，其特征在于，所述中心控制站是移動工作站，所述移動 工作站配置有以太網接口、USB接口和視頻采集卡。
全文摘要
本發明提供了一種機動自組織態勢監測系統，包括空中機動平臺、地面機動平臺、無線自組織網絡通信設備、無線數傳網絡通信設備、探測設備和中心控制站；所述中心控制站通過所述無線數傳網絡與所述地面機動平臺連接，所述地面機動平臺通過所述無線自組織網絡與所述空中機動平臺連接；所述空中機動平臺和所述地面機動平臺都安裝有自主控制器且都連接有所述探測設備。該系統既具備配置靈活、通用性強和可擴展性好的優點，同時，該系統能夠進行危險目標的自主探測，降低遠程控制中心的任務負載，增加系統的可靠性和安全性。
文檔編號G01D21/02GK103149893SQ201310034598
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者張育林, 范麗, 王兆魁, 楊雪榕, 安梅巖, 汪榮峰, 南松輝 申請人:中國人民解放軍裝備學院