一種基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統的制作方法

本發明所涉及的是一種基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統，該系統特別適用于重點區域或維和營地的防衛。

背景技術：

傳統重要區域防衛一般采取人工駐守或不間斷巡邏的方式，主要應對人員或車輛非法闖入、設施竊取與破壞、襲擾守衛人員等威脅。隨著人力資源成本的逐年提高，以及小型無人機、自制爆炸物等新型威脅的出現，上述區域防衛方式在面臨更大壓力的同時，也需要有更高的防衛能力。尤其是在恐怖主義威脅下，傳統防衛方式下的安全人員可能會由于區域觀測范圍過小、預警時間過短、防衛裝備不當選擇等因素，無法及時做出反應或采取反制措施，而導致重大人員傷亡與重要設施受損。

通過專利檢索，尚未發現具有空地目標同時防衛能力的多模復合區域監測與防衛系統相關專利。申請號CN201410215657.X、申請號CN201320664875.2、申請號CN201320319102.0、申請號CN201220607141.6、申請號CN200910032297.9的專利文獻中，采取單一光電設備遠程視頻監控的方式來進行區域內人員監測與跟蹤；申請號CN201420240087.5的專利文獻中則采用單一調頻調相連續波雷達進行哨位預警。然而，由于光電設備對于氣象條件、視距障礙、目標背景等環境因素具有一定的要求，雷達設備存在盲區且其對于慢速目標、懸停目標、人員等小型目標的檢測性能也需進一步改善，因而基于單一探測機理傳感器的區域監測方法在目標檢測方面存在局限性。此外，上述區域監測或預警系統缺乏危險目標自動防衛及區域信息自學習能力。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統，解決現有重要區域防衛方式下出現的區域觀測范圍過小、目標探測手段單一、預警時間過短、實時防衛手段有限等問題，從而在降低區域防衛人員負擔的同時，有效提高區域防衛能力。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統，其包含：

多模傳感模塊，其對空地目標進行多源傳感信息采集；

目標檢測與識別模塊，其接收采集的多源傳感信息進行分析，判斷區域內是否存在目標；

信息集成與控制模塊，其基于所述目標檢測與識別模塊發送的表明區域內存在目標的分析結果，來發送目標信息；

敵我識別模塊，其接收所述目標信息進行目標威脅等級分類，并將分類結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先設計或設定的防衛策略，自動或以人工介入的方式發送控制指令與目標指示信息；

防御設備模塊，其接收控制指令與目標指示信息完成空地目標區域防衛。

進一步地，所述區域監測與防衛系統通過連接到信息集成與控制模塊的情報數據中心，提供人工介入控制接口，接收所述信息集成與控制模塊發送的目標信息，并反饋人工介入后提供的控制指令與目標指示信息至所述信息集成與控制模塊。

進一步地，所述情報數據中心還基于所述多模傳感模塊采集的多維傳感信息，對所述區域監測與防衛系統進行更新與性能優化。

進一步地，所述多模傳感模塊包括多種不同傳感機理的傳感器子模塊，各個傳感器子模塊通過具有的公共數據接口，將采集的多維傳感數據傳輸至所述目標檢測與識別模塊。

進一步地，所述多模傳感模塊包含以下的一個或多個傳感器子模塊：微波雷達、紅外傳感器、可見光探測器、激光雷達。

進一步地，所述目標檢測與識別模塊包含多個一維信號與二維圖像的目標檢測與識別單元、信息融合單元；

各個所述目標檢測與識別模塊接收多模傳感模塊采集的多維傳感信息，對目標進行檢測與識別，并將檢測與識別的結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，輸出最終目標檢測與識別結果至信息集成與控制模塊。

進一步地，所述防御設備模塊包含通信模塊、設備控制模塊、各類型的防御設備；所述通信模塊接收由所述信息集成與控制模塊發出的指令，以使所述設備控制模塊依據指令控制所述防御設備進行相應操作；所述防御設備包含以下的一種或多種設備：告警裝置、非致命武器、致命武器。

進一步地，所述多模傳感模塊和所述目標檢測與識別模塊之間以無線或光纖通信方式連接，所述防御設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數據中心之間以無線或光纖協同組網的通信方式連接。

本發明實施例中提供的技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

（1）由于系統組成模塊與模塊內部均采用了模塊化與小型化設計，并支持大數據量高保密無線通信，在應用時可依據區域防衛態勢選用不同功能模塊，從而本系統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區域目標信息進行多維采集，相比現有的光電設備遠程視頻監控或單一雷達系統的區域布防方式，本系統具有全天候、目標探測類型多樣、目標探測區域廣、環境適應能力強、高可靠性等優勢。

（3）由于在遠距離范圍內即可對區域內地面與空中目標采取自動檢測、識別與多維數據分析，相比傳統人工守衛方式，本系統面臨危險目標時具有更快的響應速度，并大幅增加區域防衛預警時間。

（4）本系統所裝備的防御設備可同時防衛地面目標（車輛、人員等）、中低空目標（無人機、火箭彈等），同時防御設備能夠自動啟動或發射，相比傳統哨兵攜帶輕武器的守衛或巡邏方式，本系統具有多樣化的防衛手段和更強的區域防衛能力。

（5）基于多模傳感模塊采集的區域多維傳感信息，通過數據挖掘等大數據技術，本系統具有一定的智能化自學習能力。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統的模塊圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體的實施方式，對本發明所述基于多模復合傳感機理的區域監測與防衛系統，作進一步詳細說明。

如圖1所示，所述區域監測與防衛系統，包括多模傳感模塊101、目標檢測與識別模塊102、信息集成與控制模塊103、敵我識別模塊104、防御設備模塊105與數據情報中心106。

多模傳感模塊101和目標檢測與識別模塊102之間以無線或光纖通信方式連接，防御設備模塊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和情報數據中心106之間以無線或光纖協同組網的通信方式連接。

本例中，多模傳感模塊101和目標檢測與識別模塊102之間、防御設備模塊105和信息集成與控制模塊103之間、數據情報中心106和信息集成與控制模塊103之間的遠距離無線通信采用CC1120無線收發芯片設計，在3公里內實現無線數據加密傳輸，并采用FSK調制及捷變頻方式避免模塊間或環境干擾，同時支持光纖通信，因而使得系統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區域內目標進行多維信息采集，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理的傳感器子模塊，各個傳感器子模塊具有公共數據接口，傳感數據由公共數據接口傳輸至目標檢測與識別模塊102。

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

目標檢測與識別模塊102包括多個一維信號與二維圖像的目標檢測與識別單元、信息融合單元。當目標檢測與識別模塊102接收到多模傳感模塊101發送的傳感信息時，各個目標檢測與識別單元對目標的檢測與識別結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，輸出最終目標檢測與識別結果至信息集成與控制模塊103。

優選的示例中，目標檢測與識別模塊102基于FPGA+DSP系統架構，采用EPM1270M256C5芯片完成多維傳感數據乒乓存儲及預處理，目標檢測、識別及多維信息融合算法在TMS320C5509A芯片中完成，目標信息通過RS232或ZigBee通信接口傳輸至信息集成與控制模塊103。

一旦接收到區域目標信息，信息集成與控制模塊103通過RS232或ZigBee通信接口發送該信息至敵我識別模塊104。基于內置的區域典型空地目標知識庫，并結合敵我識別碼，敵我識別模塊104對目標威脅等級進行分類，并將分類結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方式發送目標相關信息至數據情報中心106，通過數據情報中心106提供的人機界面實現人工介入。反之，信息集成與控制模塊103依據預先設計或設定的防御策略，自動以光纖或GPRS方式發送控制指令及目標指示信息至防御設備模塊105。

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

當防御設備模塊105通過通信模塊接收到控制指令與目標指示信息，設備控制芯片TMS320C2812F解析指令及目標指示信息，進而利用相應的驅動接口自動操作對應的防御設備。設備驅動包含CAN、RS485、PWM、USB等多種接口，支持各種驅動電平、開關信號、脈沖信號和連續信號，可驅動語音告警裝置、步槍、榴彈發射器、反坦克導彈、“袖珍”防空導彈等，從而使得本系統具有更高的實時性、更多樣的防御目標與更有針對性的目標精確防御性能。

數據情報中心106以組網協同方式和信息集成與控制模塊103連接，采用C/S架構，并以人機操作界面提供人工介入自動哨兵系統運行的接口。在對區域進行防衛時，數據情報中心106不斷獲取多模傳感模塊101采集的多維傳感信息，應用SVM等數據挖掘方法感知區域安全態勢信息，進而對檢測與識別模塊102、信息集成與控制模塊103、敵我識別模塊104相關算法不斷優化與更新，這種自學習的能力增強了本系統的智能化程度。

通過上述的技術方案，與傳統區域守衛方式和現有區域監控系統相比，本系統具有區域探測范圍廣、目標探測類型多樣、面對危險目標時響應速度快、區域實時防衛能力強等優勢。

盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。