宗華

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司深圳市分公司，廣東深圳 518000）

區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)可完全開放的共享型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，可在既定特征條件下，對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類存儲(chǔ)。從實(shí)用性角度來看，該項(xiàng)應(yīng)用手段同時(shí)涉及計(jì)算機(jī)編程、互聯(lián)網(wǎng)、密碼學(xué)、數(shù)學(xué)等多項(xiàng)理論性技術(shù)，其一方面記錄各個(gè)時(shí)間段內(nèi)的節(jié)點(diǎn)交流信息，另一方面可聯(lián)合其他互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)，反映區(qū)塊級主機(jī)的現(xiàn)有連接形式[1-2]。受到計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式的限制，區(qū)塊鏈體系只能采取分布連接的形式存儲(chǔ)傳輸數(shù)據(jù)信息。

隨著地面目標(biāo)移動(dòng)速率的加快，核心控制程序會(huì)逐漸喪失對于目標(biāo)對象的精準(zhǔn)定位與跟蹤能力。為避免上述情況的發(fā)生，F(xiàn)PGA 型跟蹤系統(tǒng)在SAD 匹配算法的支持下，記錄地面移動(dòng)對象的實(shí)際行進(jìn)路徑，再將其輸出到FPGA 整合主機(jī)中，進(jìn)行后續(xù)的信息演算與核查。然而此系統(tǒng)所需的執(zhí)行等待時(shí)間過長，易導(dǎo)致實(shí)際跟蹤精確性的持續(xù)下降。為解決此問題，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新型地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)，聯(lián)合DM6446 信號(hào)處理器，計(jì)算跟蹤形心節(jié)點(diǎn)所處的實(shí)際位置，并將其用作后續(xù)智能信號(hào)連通性處理的主要依據(jù)條件。

1 地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的硬件執(zhí)行環(huán)境由DM6446 信號(hào)處理器、圖像采集模塊、移動(dòng)通信模塊三部分組成，具體搭建方法如下。

1.1 DM6446信號(hào)處理器

DM6446 信號(hào)處理器存在于區(qū)塊鏈地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的底層應(yīng)用單元中，由信號(hào)仿真接口、數(shù)據(jù)處理設(shè)備、DM6446 芯片組、數(shù)據(jù)輸出線路4類執(zhí)行元件組成。其中，信號(hào)仿真接口可將已整合成束的移動(dòng)目標(biāo)信息參量反饋至下級系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)體之中，從而實(shí)現(xiàn)對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的快速處理。DM6446 芯片組位于信號(hào)仿真接口下端，可在數(shù)據(jù)處理設(shè)備元件的支持下，提取未完全傳輸?shù)牡孛嬉苿?dòng)目標(biāo)信息，并將其轉(zhuǎn)化成長久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用形式[3-4]。數(shù)據(jù)輸出線路位于DM6446 信號(hào)處理器左側(cè)，可實(shí)現(xiàn)處理器結(jié)構(gòu)體與下級應(yīng)用模塊間的無誤連接，且在實(shí)際傳輸過程中，始終對移動(dòng)目標(biāo)信息保持相對較強(qiáng)的感知能力。DM6446 信號(hào)處理器結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 DM6446信號(hào)處理器結(jié)構(gòu)

1.2 圖像采集模塊

圖像采集模塊可在TVP5150A 主機(jī)與TMS320 DM6446 主機(jī)的作用下，實(shí)現(xiàn)與DM6446 信號(hào)處理器的對應(yīng)連接，一方面將區(qū)塊鏈連接協(xié)議傳輸至系統(tǒng)相關(guān)硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)體中，另一方面也可將地面移動(dòng)目標(biāo)圖像反饋至既定信號(hào)顯示區(qū)域中。其中，Vout[0-7]采集節(jié)點(diǎn)對應(yīng)Y1[0-7]/CCD[0-7]信號(hào)節(jié)點(diǎn)，Hsync 采集節(jié)點(diǎn)對應(yīng)HD 信號(hào)節(jié)點(diǎn)，這兩種目標(biāo)跟蹤管腳可完全接收DM6446 信號(hào)處理器的傳輸信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成理想化的區(qū)塊協(xié)議輸出形式。FID采集節(jié)點(diǎn)對應(yīng)VD 信號(hào)節(jié)點(diǎn)，CLK 采集節(jié)點(diǎn)對應(yīng)C-FIELD信號(hào)節(jié)點(diǎn)，這兩種目標(biāo)跟蹤管腳可將區(qū)塊鏈協(xié)議轉(zhuǎn)化成既定連接形式，并在此作用下，將地面移動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至信息通信模塊之中[5-6]。圖像采集模塊結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 圖像采集模塊結(jié)構(gòu)

1.3 移動(dòng)通信模塊

移動(dòng)通信模塊的作用能力表現(xiàn)在區(qū)塊鏈跟蹤主機(jī)與數(shù)據(jù)通信芯片之間，可在RS232傳輸串口的作用下，實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)之間的連接轉(zhuǎn)換，大多數(shù)情況下，其應(yīng)用能力始終與圖像采集模塊保持一致[7-8]。區(qū)塊鏈跟蹤主機(jī)位于移動(dòng)通信模塊上端，數(shù)據(jù)通信芯片位于移動(dòng)通信模塊下端，由于RS232 傳輸串口的存在，二者之間的傳輸關(guān)系始終保持絕對性變化狀態(tài)。若將DM6446 信號(hào)處理器的傳輸需求考慮在內(nèi)，則可認(rèn)為該模塊具備與智能跟蹤控制主機(jī)直接相連的應(yīng)用能力[9-10]。通常情況下，移動(dòng)通信模塊位于地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的底層連接單元之中，可在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，感知地面移動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的實(shí)際傳輸能力。移動(dòng)通信模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 移動(dòng)通信模塊結(jié)構(gòu)

2 地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在硬件執(zhí)行環(huán)境的支持下，按照區(qū)塊特征點(diǎn)提取、跟蹤形心位置計(jì)算、智能信號(hào)連通性判定的處理流程，完成系統(tǒng)軟件執(zhí)行環(huán)境的搭建，軟硬件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的搭建。

2.1 區(qū)塊特征點(diǎn)提取

區(qū)塊特征點(diǎn)提取可以分為3 個(gè)處理步驟：移動(dòng)目標(biāo)濾波平滑、跟蹤梯度計(jì)算、目標(biāo)特征參量計(jì)算。首先，需要在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，建立一個(gè)數(shù)據(jù)占比為5×5 的目標(biāo)信息緩沖窗口，再以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行最少5 階的類跟蹤處理型濾波平滑處理，然后聯(lián)合上述所有數(shù)據(jù)信息參量，設(shè)置一個(gè)數(shù)據(jù)占比為3×3的梯度判別條件，并以信息類似的方式，計(jì)算最終的區(qū)塊特征點(diǎn)提取結(jié)果[11-12]。設(shè)Ω 代表地面移動(dòng)目標(biāo)的原始存在子集，δ1、δ2代表其中兩個(gè)不相等的目標(biāo)特征值參量，一般情況下，δ1與δ2之間的實(shí)值距離越大，最終計(jì)算所得的區(qū)塊特征點(diǎn)提取結(jié)果也就越精準(zhǔn)，反之則越模糊。聯(lián)立上述物理量，可將系統(tǒng)區(qū)塊特征點(diǎn)提取結(jié)果表示為：

式中，i0代表最小的系數(shù)提取指標(biāo)，in代表最大的系數(shù)提取指標(biāo)，n代表區(qū)塊特征點(diǎn)提取處理次數(shù)，ΔT代表地面移動(dòng)目標(biāo)的單位跟蹤處理時(shí)長，代表數(shù)據(jù)信息參量的智能化處理權(quán)限值。

2.2 跟蹤形心位置計(jì)算

跟蹤形心描述了地面移動(dòng)目標(biāo)所處的實(shí)際行進(jìn)位置，一般情況下，該節(jié)點(diǎn)與智能監(jiān)控主機(jī)間的實(shí)際距離值越大，跟蹤形心位置的計(jì)算結(jié)果值也就越大，反之則越小。在區(qū)塊鏈技術(shù)的作用下，地面移動(dòng)目標(biāo)能夠在既定范圍內(nèi)保持連續(xù)化的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，且由于區(qū)塊特征點(diǎn)提取結(jié)果的約束，監(jiān)控主機(jī)所能感受到的指令輸出條件也始終維持在既定數(shù)值水平處[13-14]。設(shè)D1代表初始位置處的地面移動(dòng)目標(biāo)定義系數(shù)，D2代表終止位置處的地面移動(dòng)目標(biāo)定義系數(shù)。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（1），可將系統(tǒng)跟蹤形心位置計(jì)算結(jié)果表示為：

式中，q1代表初始階段智能監(jiān)控主機(jī)與跟蹤形心節(jié)點(diǎn)間的物理距離，q2代表終止階段智能監(jiān)控主機(jī)與跟蹤形心節(jié)點(diǎn)間的物理距離，χ、λ分別代表兩個(gè)不同形心節(jié)點(diǎn)描述的物理量。

2.3 智能信號(hào)連通性處理

智能信號(hào)連通性處理是地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)搭建的末尾執(zhí)行環(huán)節(jié)，可在已知跟蹤形心位置計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對待傳輸?shù)牡孛嬉苿?dòng)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行智能化判別，并將滿足跟蹤處理需求的信號(hào)參量存儲(chǔ)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之中，再將不滿足跟蹤處理需求的信號(hào)參量反饋回DM6446 處理器元件之中[15-16]。在不考慮其他干擾條件的情況下，智能信號(hào)連通性處理結(jié)果同時(shí)受到目標(biāo)信號(hào)輸出量、跟蹤處理判別時(shí)長兩項(xiàng)物理指標(biāo)的影響。目標(biāo)信號(hào)輸出量可表示為K，在既定傳輸時(shí)間內(nèi)，該項(xiàng)物理量始終保持相對穩(wěn)定的數(shù)值存在狀態(tài)。跟蹤處理判別時(shí)長可表示為j′，一般情況下，該項(xiàng)物理量的數(shù)值水平始終處于自然數(shù)0到1之間。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（2），可將智能信號(hào)的連通性處理結(jié)果表示為：

式中，v0代表地面移動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的最小連通系數(shù)，vn代表地面移動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的最大連通系數(shù)，代表基于區(qū)塊鏈技術(shù)的目標(biāo)信息跟蹤處理均值量。

至此，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)軟硬件執(zhí)行環(huán)境的搭建，在區(qū)塊鏈技術(shù)的支持下，完成地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3 應(yīng)用能力檢測

為驗(yàn)證基于區(qū)塊鏈技術(shù)地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)的實(shí)用性價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)。利用圖4所示信號(hào)捕獲設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)應(yīng)用元件，分別將實(shí)驗(yàn)組控制主機(jī)、對照組控制主機(jī)與實(shí)驗(yàn)組、對照組的輸入與輸出接線柱相連，其中實(shí)驗(yàn)組控制主機(jī)搭載基于區(qū)塊鏈技術(shù)的地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)，對照組控制主機(jī)搭載FPGA 型跟蹤系統(tǒng)。

圖4 目標(biāo)信號(hào)捕獲裝置

目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)間能夠反映跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用處理能力，一般情況下，控制主機(jī)所需的目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)間越短，跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用處理能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。表1 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對照組目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)間的實(shí)際變化情況。

表1 目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)間對比表

分析表1 可知，隨著移動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)信息量的增大，實(shí)驗(yàn)組信息處理時(shí)間保持先下降、再小幅波動(dòng)的變化趨勢，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達(dá)到3.6 s。對照組信息處理時(shí)間則保持先上升、再穩(wěn)定的數(shù)值變化趨勢，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的最大數(shù)值結(jié)果達(dá)到了5.9 s，與實(shí)驗(yàn)組最大值相比，上升了2.3 s。綜上可知，應(yīng)用基于區(qū)塊鏈技術(shù)地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)后，目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)長得到了有效控制，可大幅增強(qiáng)跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用處理能力。

DIA 指標(biāo)能夠反映系統(tǒng)對于地面移動(dòng)目標(biāo)對象的實(shí)時(shí)定位與跟蹤能力，一般情況下，DIA 指標(biāo)數(shù)值越大，系統(tǒng)對于地面移動(dòng)目標(biāo)對象的實(shí)時(shí)定位與跟蹤能力也就越強(qiáng)，反之則越弱。表2 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對照組DIA 指標(biāo)數(shù)值的具體變化情況。

表2 DIA指標(biāo)對比表

分析表2 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長，實(shí)驗(yàn)組DIA 指標(biāo)數(shù)值始終保持階梯狀上升的變化趨勢，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的最大數(shù)值結(jié)果達(dá)到了75.0%。對照組DIA 指標(biāo)則保持先上升、再下降的數(shù)值變化趨勢，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達(dá)到55.1%，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，下降了19.9%。綜上可知，應(yīng)用基于區(qū)塊鏈技術(shù)地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)后，DIA指標(biāo)數(shù)值得到了有效促進(jìn)，可加強(qiáng)系統(tǒng)對于地面移動(dòng)目標(biāo)對象的實(shí)時(shí)定位與跟蹤能力。

4 結(jié)束語

從實(shí)用性角度來看，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的地面移動(dòng)目標(biāo)智能跟蹤系統(tǒng)所需的目標(biāo)數(shù)據(jù)信息處理時(shí)間更短，而DIA 指標(biāo)數(shù)值的檢測水平卻相對更高，不僅增強(qiáng)了跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用處理能力，也實(shí)現(xiàn)了對移動(dòng)目標(biāo)對象的實(shí)時(shí)定位。在區(qū)塊鏈技術(shù)的作用下，DM6446 信號(hào)處理器聯(lián)合圖像采集模塊與移動(dòng)通信模塊，通過提取區(qū)塊特征點(diǎn)的方式，一方面計(jì)算跟蹤形心所處的實(shí)際位置，另一方面判定智能信號(hào)的連通性能力，具備較強(qiáng)的應(yīng)用推廣價(jià)值。