雷达光电系统在远距离视频监控联动跟踪的应用技术

一、概述

边境安防工作是国家和社会的重要工作，传统的安防设备一般以视频监控为主，特别是边防监控、要害地域外围监控基本上还是以人工巡逻、望远镜等传统方式。

在天气良好的情况下，视频监控可以很好的解读监控问题，但是当出现雨、雪、雾以及黑夜时，视频很难很好的工作，特别是当需要监控的距离超过一千米以上时，视频监控设备需要很多部，并且野外工作组网困难，也存在也易受到破坏，供电、通信线缆铺设施工量大，使用维护成本较高等问题。

本方案中地面监测雷达，即多普勒雷达，其利用多普勒效应进行定位，测速，测距等工作。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。

脉冲多普勒雷达采用可编程序信号处理机，以增大雷达信号的处理容量、速度和灵活性，提高设备的复用性，从而使雷达能在跟踪的同时进行搜索并能改变或增加雷达的工作状态，使雷达具有对付各种干扰的能力和超视距的识别目标的能力；

现代基于雷达探测的区域监控系统可以完美解决视频监控设备的问题，雷达可以全天候24小时工作，并且不受雨、雪、雾以及黑夜的影响，雷达可以监控很远的距离，可以监控大角度、甚至360度监控。雷达是一种电磁传感器，用来对反射性物体检测和定位，雷达通过天线辐射电磁能量，目标反射回的电磁波被雷达截获后，经过处理检测出目标的距离、速度和方位等信息。雷达通过测量动目标的位置，可以得到目标轨迹，从而可以判定目标的运动方向，可以对未来位置做出预测。但是雷达很难完全分辨出目标的类别，难以分辨目标的种类，比如目标是人还是动物。光电探测系统〔可见光+红外监控系统〕可以对图像信息进行采集，正好可以克服这个缺点，因此雷达和光电探测系统协同工作可实现对大区域范围的监视及识别。

二、安全防护系统的目前面临的问题

1、传统视频监控系统的光电设备存在的问题

传统的视频监控设备一般分为枪机和球机，但都存在作用距离较短的问题，一般高端的视频监控设备最大监控距离均只能以百米进行计算。因夜晚一般采用主动红外光源照射探测的方式，还存在夜晚可视程度较差的问题。传统的视频监控设备受天气影响较大，遇到雾雨雪天气探测距离会有较大的损失。

枪机一般作为定点监控，只对固定角度进行监控。受视场限制在较远处视场角很小，无法监控较大的范围。在用于监控时可配合图像处理设备实现目标进行入侵检测、过线检测、动目标检测等功能，但虚警率、漏警率较高，一般用于有人值守式的监控系统，需要人为进行二次判断。

高速球机一般作为巡检监控，只对特定的数个角度或固定的运动线路进行监控。受视场限制在较远处视场角很小，无法监控较大的范围。在用于监控时因随时在运动很难配合图像处理设备目标检测等功能，基本用于有人值守式的监控系统，需要人为进行持续监控。

2、采用视频组网监控方式在大范围监控中存在的问题

因区域安防一般覆盖范围较大，通常在1平方公里以上，传统的视频监控如果需要监控如此大的区域即使安装大量的视频监控设备也无法保证没有监控盲区。为保证所有视频设备正常工作，所需要铺设相应的供电线路及通信线缆，工程量巨大。

因区域安防要实现提前发现，预先告警的目的，那么视频监控设备必须在野外安装，很难有防护措施。视频设备及线缆网络容易受到人为破坏，造成损失。同时因传统的视频监控设备本就是低成本设备，野外环境恶劣会导致设备故障率提高，使用维护成本很高。传统的视频监控系统对入侵过程较短，迅速离开的目标无法进行持续跟踪，导致突发事件发生后值班人员无法采取任何措施进行行动。

三、雷达联动视频监控系统总体方案

1、方案概述

基于上述分析，结合安全防护实际需求和目前所存在的问题提出全新的技防解决方案。

以雷达监控为重点，光电探测系统为辅助实现对区域全面监控预警。同时，预留数据接口方便系统扩展。可接入已有的监控系统信号实现一体的安全防护体系。

2、系统特点

（1）基于雷达探测，实现全局可靠监视。系统采用雷达作为区域监控技术手段，开展全方位的监视。实现监控区域活动目标定位功能，辅助管控人员进行掌握该区域活动目标态势，实现全局无盲区可靠监视。雷达探测原理及完善的数字信号处理技术实现零漏警无虚警，确保区域安全的同时不会因常规监视系统高虚警率的问题给管控人员造成"狼来了"的影响。

（2）采用虚拟围界，实现警戒区的灵活配置。终端采用GIS显示技术，可根据监视区域的具体情况，可通过雷达终端软件灵活绘制警戒区，对进入警戒区的目标自动报警，实现虚拟围界。对靠近要害地域的目标提前探测，进行预警探测，对防止突发事件提供可靠的预警信息。

（3）利用跟踪探测，实现突发情况后期处置。系统目标跟踪技术，对有突发情况需要关注的目标进行持续跟踪探测，协助处置人员进行持续观察或进行处置行动。

（4）无视环境影响，实现全天时全天候工作。雷达设备不受各种恶劣天气影响，确保全天时全天候连续工作，监控区域的目标态势，确保该区域在任何情况下的都处于受控状态。

（5）长焦距探测器，确保对远距离目标的识别。光电探测系统采用模块化设计，可根据用户的不同需求配备合适的长焦距探测器，确保对区域最远处目标的探测识别。可见光探测器最大焦距可配备1000mm以上的连续变焦镜头，红外热像仪最大可配备500mm以上的镜头。

（6）光雷配合联动，实现发现即看到。系统雷达发现目标可手动选取目标引导或地图位置引导联动光电探测系统对该区域目标进行识别，也可通过设置警戒区实现自动联动即有目标进入警戒区自动引导光电对该目标进行探测识别。

（7）目标跟踪处理，实现对目标的持续观测。雷达可对选取的目标进行持续跟踪并形成历史轨迹，光电探测系统可对需要关注的动目标进行持续跟踪，保持目标始终在视场内中心位置，方便用户对目标动态实时掌控。

（8）智能分析处理，实现无人值守。系统采用雷达自动搜索监视态势，通过警戒区设置自动进行预警并联动光电系统进行探测录像，确保无人值守状态下的预警探测，达到无告警即无警情，有警情即有记录的效果。

（9）架设方便简单，实现最小工程量安装。系统各设备安装简单，一般安装在现有最高建筑物顶部即可，确保监视区域的通视。通信仅需一根网线或采用无线网桥，监控室内仅需终端计算机和必要的通信设备。

（10）质量性能可靠，基本实现免维护使用。系统各设备采用军品设计，各器件及模块按军品工艺流程生产，确保产品质量。雷达可连续不间断工作只需每年进行半小时维护，光电转台只需长期使用一定时间后擦拭镜头污垢。

3、监控系统概述

一般以所要监控的区域中心附近的工作或生活区域为监控点，监控点架设高塔布置前端监视设备雷达、光电监视设备，终端设备就近部署在该区域监控室。通过雷达搜索覆盖的监控区域，全面监控该区域内的各类活动目标，并在监控平台进行监控显示。对进入工作区域、生活区域、野外设备区域等警戒区域的目标进行提示预警，并自动引导光电监视设备进行探测识别。对逃逸的可疑目标可通过雷达及光电监视设备进行跟踪，为实施抓捕提供可靠的路途信息。

（1）监控系统组成

监控系统分为室内和室外两大部分，室外部分由雷达头、光电转台、视频编码器、网络交换机组成。室内设备由网络交换机、雷达显控终端、光电显控终端组成。

雷达头：用于实现对该区域的目标扫描，形成原始目标数据。

光电转台：用于实现对该区域的目标探测识别。

视频编码器：用于实现对各类探测器视频输出接口的格式转换〔H.264，方便视频的远距离传输。

网络交换机：用于实现数据的通信交互。

雷达显控终端：用于实现对雷达原始目标数据的二次处理及参数设置。

光电显控终端：用于实现对光电转台的控制及参数设置。

（2）监控系统工作流程概述

监控点部署前端探测设备〔雷达、光电探测系统将探测到的信息数据发送到监控室。系统根据预设的警戒区域对非法入侵的目标进行提示预警；光电探测系统根据预警信息自动调转，对该预警区域的目标进行识别，也可由操作人员手动操作对可疑目标进行识别；预警数据从出现到排除，系统将自动记录其过程的各类探测数据及视频资料，以便日后查证。

（3）主要功能

系统主要具有搜索发现、跟踪识别、定位报警等功能。

搜索发现。系统主要采用地面监视雷达、光电球机作为探测前端，实现监控区域内活动目标的搜索探测、定位和识别；从而实现全方位、全天候搜索发现活动目标。

可见光探测器白天最大探测距离：2.5-7km〔人〕，4.5-9km〔车辆〕，4-8km〔小木船〕；非制冷或制冷热像仪夜晚最大探测距离：2-5km〔人〕，3.5-7.5km〔车辆〕，3-6.5km〔小木船〕。

跟踪识别。系统能跟踪探测区域内的活动目标，实时显示防卫区域内报知的活动目标的运动轨迹，并对其进行图像识别、显示和存储。

定位报警。可在电子地图显示雷达及光电设备探测监控范围。通过各种前端探测设备联动可准确提供目标坐标信息，并可实时显示目标的位置信息和实时运动轨迹。还可在电子地图上人工设置任意形状的多个报警区、报警线，可对报警区内和越过报警线的移动目标进行自动声光告警。

定位抓捕。对已锁定的可疑目标可全程进行雷达、光电进行跟踪，实现对可疑目标的跟踪定位，协助处置力量进行处置行为，让其无法逃离。