雷達視頻聯動控制系統

摘要：針對傳統周界安全防護系統的不足，本課題提出了基于雷達與視頻聯動控制的智能周界安全防護系統。采用市電/太陽能互補供電方式進行供電，以MIPS架構的MT7688處理器為核心。通過基于TCP/IP的ONVIF協議，控制球形攝像機DS-2DC6220IW進行旋轉、變倍、聚焦，監測動態目標，實現對單目標或多目標的實時追蹤。實驗表明，本設計實現了入侵檢測、單目標跟蹤、多目標跟蹤等周界安防系統的基本功能，系統運行穩定可靠。

關鍵詞：雷達；周界防護；聯動控制；MT7688；ONVIF

一、引言

視頻監控作為現有周界安防系統的一位“核心成員”，基于這種技術開發的周界安防系統在當今智能安防系統的市場上占據了相當的份額。在這種市場背景下，實現視頻監控的標準化便成為開發并完善視頻周界安防系統的道路中必須被克服的一道難題。視頻監控標準化也是物聯網和多媒體技術領域的重要標準化方向，國際及國內標準組織已開展十多年的標準化研究和應用工作，如為了實現控制球形攝像機的PTZ運動所使用的ONVIF協議正是一種專門用于視頻監控，以TCP/IP通信為基礎的網絡協議。

二、硬件電路設計

該系統的硬件框圖如圖1所示。

（一）核心控制模塊設計

本系統的核心控制器是聯發科技的MT7688芯片，該芯片集成了Wi-Fi模組、主頻為580MHz基于MIPS架構的CPU、單通道快速以太網接口、USB2.0主機模組、PCIe等接口。得益于這些特性，該芯片常被應用于物聯網家電的開發與設計中。控制盒模塊由MT7688芯片的最小系統板與帶有以太網口、RS485通信端口與電源插座等接口的底板共同組成。控制盒中RS485接口及以太網接口相關電路分別如圖2與圖3所示。

由原理圖能夠看出，控制盒底板通過將MT7688的USB差分數據線接入USB HUB芯片GL850G，實現了USB接口的拓展，進而將其中一路拓展后得到的USB差分數據線接入USB to TTL芯片CP2104，最后將CP2104芯片輸出的TXD與RXD數據線經過電平轉換后接入TTL to 485芯片SP3485，實現利用USB接口進行RS485通信的功能；而以太網口則是直接連接MT7688核心板預留出的兩組差分數據線進行連接。

（二）電源供給模塊設計

太陽能/市電互補控制器主要由微控制器、模數轉換電路與MOS開關驅動電路共同組成，由模數轉換電路對太陽能板輸出電壓與蓄電池工作電壓進行采集與降壓處理，由微控制器對降壓過后的模擬信號進行A/D采樣，若周圍環境光強充足，太陽能板能夠給蓄電池充電，則通過MOS開關驅動電路使用太陽能板輸出的電能給蓄電池充電；若蓄電池電壓過高有過充現象，則控制器斷開，終止蓄電池的充電。電源供給模塊框架如圖4所示。

三、軟件系統設計

（一）控制盒的主要流程

雷達視頻聯動控制系統使用MT7688作為控制核，系統開始正式工作后，初始化串口波特率速度為115200bps并通過IP地址與球機中ONVIF協議的賬號、密碼登錄球機后臺。通過串口接收并解析雷達回傳的動態目標的坐標信息后，再通過以太網發送基于ONVIF協議的數據包給球型攝像機。系統流程如圖5所示。

（二）雷達數據的分析

MT7688通過“/dev/ttyS1”設備接收LDTR31雷達回傳的數據，波特率為115200bps，幀格式為8數據位，1停止位，無流控。為了方便雷達數據包的接收處理，將串口配置為阻塞模式，每次接收1個字節，超時時間為100ms。

當接收到幀頭與幀尾時，分別對接收狀態標志位進行賦值，以區分接收數據過程中不同的狀態，為下一步對整個數據包進行數據解析提供基礎。

（三）球機PTZ云臺控制

通過ONVIF協議對球機進行控制。ONVIF協議為一種現有大多數品牌的網絡攝像機共用的協議，該協議中的設備管理與PTZ控制等接口都使用Web Services的形式提供給開發者。每個支持ONVIF的終端設備均須提供相應功能的Web Services，而視頻流部分的獲取則通過傳統的RTSP協議實現。在ONVIF協議中，控制器作為客戶端，球機作為服務端，客戶端根據WSDL描述文檔，生成一個SOAP請求消息，將該請求嵌入在一個HTTP POST中，發送給服務端，然后服務端接收到請求后調用相應的Web Services解析請求并通過HTTP應答的方式響應客戶端。

四、調試與測試

使用ONVIF官方提供的“ONVIF Test Tool”工具與自行編寫的程序操控球機從P軸的0度轉至P軸的一定角度，對比P軸云臺經過運動之后，球機所拍攝的畫面是否大致相同。圖6的左半部分為使用“ONVIF Test Tool”工具控制球機轉到P軸的17°，右半部分為使用自行編寫的程序在球機重啟后控制球機轉到P軸的17°。

經過對圖6的左右兩部分進行對比，能夠觀察到兩部分幾乎一模一樣。由此能夠得到結論：球機PTZ運動控制功能正常。

五、結束語

本文結合雷達和視頻監控技術，實現了一種基于雷達視頻聯動控制的周界安防系統。本文進行了系統方案的論證以及具體的系統軟硬件設計，并對系統進行測試。該系統以MT7688處理器為核心控制模塊，結合雷達、球機與電源等外部硬件模塊，共同構建了一個較為完整的雷達視頻聯動控制系統。經測試，該系統能夠實現單目標自動追蹤與多目標自動追蹤等功能，并具有較高的穩定性。

作者單位：陳路遙 林峰 廈門理工學院

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黃永杰 廈門狄耐克電子有限公司

陳路遙（1986.05-），男，漢族，福建廈門，本科，助理實驗師，研究方向：電子信息類實驗教學；

林峰（1981.03-），男，漢族，福建廈門，碩士，講師，研究方向：電子信息領域教學；

黃永杰（1998.08.27-），男，漢族，福建廈門，本科學歷，助理工程師，嵌入式軟件工程師，研究方向：軟件開發。