艦船光電跟蹤取證視頻監控仿真系統設計綜述

楊玉峰?馮明奎

摘 要 為提高學員及艦員對艦船光電跟蹤取證視頻監控系統的操作能力，在艦船綜合仿真系統中設計該監控系統的仿真單元。運用模塊化設計思想，設計了標題、視頻、控制、狀態和雷達區域模塊，將在艦船綜合仿真系統中采集的各傳感器參數傳輸至各個仿真模塊，模擬海上維權執法等訓練場景，對可疑目標進行跟蹤監視取證。通過模擬訓練，能夠有效提升海警在執行任務時的維權執法效能。

關鍵詞 視頻監控;維權執法;模塊化;仿真設計

The Design of Video Surveillance Simulation System for Ship Photoelectric Tracking and Forensics

Yang Yufeng，Feng Mingkui

Marine Police Academy， Ningbo， China， 315801

Abstract In order to improve the operation ability of students and crews on the photoelectric tracking and forensic video monitoring system of the ship， the simulation unit of the monitoring system is designed in the ships comprehensive simulation system. Using modular design ideas， the title， video， control， status and radar area modules are designed， and the sensor parameters collected in the ships integrated simulation system are transmitted to each simulation module to simulate training scenarios such as maritime rights enforcement and law enforcement. Conduct follow-up monitoring and evidence collection. Through simulation training， it can effectively improve the effectiveness of the Coast Guards rights enforcement during the execution of its tasks.

Keywords Video surveillance; Rights enforcement; Modularization; Simulation design

引言

光電跟蹤取證系統是海警艦船進行海上維權執法取證的重要設備。具有全天候、速度快、覆蓋面廣、視距范圍大、圖像清晰穩定的特點，有利于提供維權執法調查所需的最直接和直觀的證據，即照片和錄像資料，它包括了時間、地理位置、范圍和事件過程等內容。調查人員通過已經掌握的證據材料，有針對性地調查相關的船舶、人員和部門，進一步取得有價值的證據，從而確認嫌疑船舶的違法行為成立，以達到懲罰犯罪分子，進行公正執法的目的。

1國內外研究現狀

視頻監控在國外得到廣泛應用，例如意大利的ARGOS系統[1]，該系統自2007年起在意大利威尼斯市24小時連續運行，能夠實時建立可靠的航道背景模型，并對航道航行船舶進行跟蹤，具有較好的準確性，而在港口安全等方面，ARGOS系統也有了廣泛的應用。美國的BAMS（廣域海上監視）系統，對海洋實施情報搜集、偵查、監視任務，通過數據鏈與其他監視平臺連接，實現對海洋長時間、不間斷的偵查監視。

國內光電取證系統一般應用到公務船，利用導航雷達自動跟蹤或AIS動態數據引導進行智能視頻監控[2]。采用船用雷達數據或AIS數據包控制視頻監控云臺，采用云臺姿態參考系統（AHRS）的方位及仰角數據回傳、越界報警等[3-5]。

2必要性分析

維權執法固定證據的需要。海警艦艇上大多裝有光電取證視頻監控系統，主要是紅外熱成像原理采集監控信息[6]，在海警艦艇遂行海上維權執法任務時發揮了重要作用，能夠對重要目標搜索跟蹤，及時獲取圖像音頻等信息以固定證據。使得海警部隊執勤執法變得更為便捷，可以更好地進行調查取證、服務航行安全。

輔助艦船安全航行的需要。海警在海上維權、執法、救援過程中，存在著天氣、水文環境多變的情況，不確定因素較多，對海警艦船安全航行帶來較大的隱患。在極端天氣海況下，雷達雜波干擾大，艦船搖擺幅度大，人員到首尾瞭望的安全隱患較大。使用艦船視頻監控能夠輔助駕駛人員對周邊環境進行查看，可通過調節其變焦、飽和度和對比度，在監控顯示屏上清晰地顯示出周圍的環境情況，便于操縱人員操縱艦船，保障艦船海上安全，完成各項任務。

輔助艦船靠離碼頭的需要。在艦船靠離碼頭時，由于視線受到駕駛臺周邊臺柱的阻擋，艦長對靠泊橫距，慣性等如果不能很好地把握，及可能使艦船與碼頭發生摩擦，甚至導致艦船船體的損壞，碼頭的破損等。惡劣天氣時指揮員不便在駕駛室外進行指揮等因素的影響，利用艦船視頻監控系統進行靠離碼頭是十分有效的，可呈現艦船周圍全方位、多角度的情況，指揮員可在駕駛室內通過觀察艦船視頻監控系統顯示的實施影像進行指揮。

為熟練掌握艦船光電跟蹤取證視頻監控系統的使用及操作方法，有必要對實裝操作進行訓練。然而使用實裝進行教學訓練，條件有限、成本較大，故有必要設計一款可供教學、基層訓練的艦船光電跟蹤取證視頻監控仿真系統。不僅可以達到節約成本、實時訓練的效果，還更可以在艦船執行任務時，能夠從容而又嫻熟地使用艦船視頻監控系統。

3艦船光電跟蹤取證視頻監控仿真系統設計

艦船光電跟蹤取證視頻監控仿真系統的硬件部分主要有電腦、儲存視頻信息的硬盤（建議使用較大內存的硬盤）、監控顯示屏及若干攝像頭（具備紅外功能）組成，電腦與硬盤可安裝于模擬駕駛臺旁，由航海部門負責使用及維護。監控顯示屏可分別在模擬駕駛室、指揮中心。

艦船光電跟蹤取證視頻監控仿真系統監視界面由五部分組成，分別為標題區、視頻區、控制區、狀態區和雷達區。如圖1所示，其中狀態區的航向、航速、經度、緯度等信息來自于艦船綜合仿真系統的GPS，雷達區的目標參數等來自于駕駛臺的雷達模擬信息。視頻區的視頻信息來自于模擬艦船的左右舷，首尾及內部監控信息等。

視頻區顯示4個監視屏，每個預覽窗口占1/4預覽區，每個預覽區的上方會顯示當前時間，時間的右側有一個“全屏顯示”按鈕，單擊便可全屏顯示某一區域，從而對重點區域進行觀測，該區域的作用主要是通過視頻影像的方式對所監控的區域進行呈現。

設備控制包含手控桿控制、跟蹤控制、電視、激光、紅外控制幾個部分，該區域可根據觀察者的實際需要，對所監控目標的影像進行調整，仿真界面設計如圖2所示。

設計手控桿控制時可以簡化為如圖2所示的箭頭模式，用于控制轉臺向上、下、左、右、上左、下左、上右、下右8個方向運動。設計紅外控制界面如圖3所示，主要包括紅外極性、調節模式及聚焦大小調節等。

錄像控制可以對電視、紅外、跟蹤3個視頻實現錄像、檢索、回放功能，可便于調查取證工作的實施。錄像、檢索、回放功能都是針對某一視頻，即當前選中的是哪路視頻，上述功能就是對當前視頻的操作。圖像控制主要是對于圖像亮度、對比度、飽和度、色調等的控制，從而使某一特定區域更加清晰地顯示。雷達目標實時顯示雷達跟蹤目標的信息（距離、范圍、速度、航向），如圖4所示。

轉臺控制用于顯示靜態界面，如圖5所示。

4結束語

海警在維權執法過程中需要熟練操作光電跟蹤監視系統，以便及時跟蹤嫌疑目標，固定圖像及音頻數據作為關鍵證據。在動用艦艇訓練時所需費用大，臺套數較少也限制了培訓的效率。基于艦艇綜合仿真訓練系統開展維權執法模擬訓練，在訓練中進行光電跟蹤監視系統仿真訓練，對各個模塊的界面熟練操作，能夠較大程度的提高維權執法效率，使得培訓學員快速提高戰斗力。

參考文獻

[1] Domenico Bloisi，Luca Iocchi. Argos a video surveillance system for boat traffic monitoring in Venice[J].International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence，2009，（7）：1477–1502.

[2] 周劍敏，王捷.基于AIS數據的智能船舶動態視頻監控系統設計[J].上海海事大學學報，2009，30（4）：26-29.

[3] 楊建樂.航道視頻監控與船舶AIS動態數據在航道行政執法中的應用[J].福建交通科技，2017，（5）：98-101.

[4] 馮愛國，薛叢華，吳煒.導航雷達或AIS引導的視頻監控系統設計[J].電視技術，2016，40（2）：132-136.

[5] 鄭世寶.智能視頻監控技術與應用[J].電視技術，2009，32（1）：94-96.

[6] 王圣江，童冬生，王海平，等.視頻監控取證系統在海警艦艇上的應用[J].中國公共安全（學術版），2014，（1）：105-108.

作者簡介

楊玉峰（1977），男，山東成武人;學歷：碩士研究生，副教授，現就職單位：武警海警學院，研究方向：艦船指揮仿真。