摘要：針對(duì)傳統(tǒng)周界安全防護(hù)系統(tǒng)的不足，本課題提出了基于雷達(dá)與視頻聯(lián)動(dòng)控制的智能周界安全防護(hù)系統(tǒng)。采用市電/太陽(yáng)能互補(bǔ)供電方式進(jìn)行供電，以MIPS架構(gòu)的MT7688處理器為核心。通過(guò)基于TCP/IP的ONVIF協(xié)議，控制球形攝像機(jī)DS-2DC6220IW進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、變倍、聚焦，監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單目標(biāo)或多目標(biāo)的實(shí)時(shí)追蹤。實(shí)驗(yàn)表明，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了入侵檢測(cè)、單目標(biāo)跟蹤、多目標(biāo)跟蹤等周界安防系統(tǒng)的基本功能，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；周界防護(hù)；聯(lián)動(dòng)控制；MT7688；ONVIF

一、引言

視頻監(jiān)控作為現(xiàn)有周界安防系統(tǒng)的一位“核心成員”，基于這種技術(shù)開發(fā)的周界安防系統(tǒng)在當(dāng)今智能安防系統(tǒng)的市場(chǎng)上占據(jù)了相當(dāng)?shù)姆蓊~。在這種市場(chǎng)背景下，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)化便成為開發(fā)并完善視頻周界安防系統(tǒng)的道路中必須被克服的一道難題。視頻監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)化也是物聯(lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)領(lǐng)域的重要標(biāo)準(zhǔn)化方向，國(guó)際及國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織已開展十多年的標(biāo)準(zhǔn)化研究和應(yīng)用工作，如為了實(shí)現(xiàn)控制球形攝像機(jī)的PTZ運(yùn)動(dòng)所使用的ONVIF協(xié)議正是一種專門用于視頻監(jiān)控，以TCP/IP通信為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。

（一）核心控制模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心控制器是聯(lián)發(fā)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(gòu)的CPU、單通道快速以太網(wǎng)接口、USB2.0主機(jī)模組、PCIe等接口。得益于這些特性，該芯片常被應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)家電的開發(fā)與設(shè)計(jì)中?？刂坪心K由MT7688芯片的最小系統(tǒng)板與帶有以太網(wǎng)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(wǎng)接口相關(guān)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(guò)將MT7688的USB差分?jǐn)?shù)據(jù)線接入U(xiǎn)SB HUB芯片GL850G，實(shí)現(xiàn)了USB接口的拓展，進(jìn)而將其中一路拓展后得到的USB差分?jǐn)?shù)據(jù)線接入U(xiǎn)SB to TTL芯片CP2104，最后將CP2104芯片輸出的TXD與RXD數(shù)據(jù)線經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后接入TTL to 485芯片SP3485，實(shí)現(xiàn)利用USB接口進(jìn)行RS485通信的功能；而以太網(wǎng)口則是直接連接MT7688核心板預(yù)留出的兩組差分?jǐn)?shù)據(jù)線進(jìn)行連接。

（二）電源供給模塊設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能/市電互補(bǔ)控制器主要由微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與MOS開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路共同組成，由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對(duì)太陽(yáng)能板輸出電壓與蓄電池工作電壓進(jìn)行采集與降壓處理，由微控制器對(duì)降壓過(guò)后的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，若周圍環(huán)境光強(qiáng)充足，太陽(yáng)能板能夠給蓄電池充電，則通過(guò)MOS開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路使用太陽(yáng)能板輸出的電能給蓄電池充電；若蓄電池電壓過(guò)高有過(guò)充現(xiàn)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(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）控制盒的主要流程

雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)使用MT7688作為控制核，系統(tǒng)開始正式工作后，初始化串口波特率速度為115200bps并通過(guò)IP地址與球機(jī)中ONVIF協(xié)議的賬號(hào)、密碼登錄球機(jī)后臺(tái)。通過(guò)串口接收并解析雷達(dá)回傳的動(dòng)態(tài)目標(biāo)的坐標(biāo)信息后，再通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送基于ONVIF協(xié)議的數(shù)據(jù)包給球型攝像機(jī)。系統(tǒng)流程如圖5所示。

（二）雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析

MT7688通過(guò)“/dev/ttyS1”設(shè)備接收LDTR31雷達(dá)回傳的數(shù)據(jù)，波特率為115200bps，幀格式為8數(shù)據(jù)位，1停止位，無(wú)流控。為了方便雷達(dá)數(shù)據(jù)包的接收處理，將串口配置為阻塞模式，每次接收1個(gè)字節(jié)，超時(shí)時(shí)間為100ms。

當(dāng)接收到幀頭與幀尾時(shí)，分別對(duì)接收狀態(tài)標(biāo)志位進(jìn)行賦值，以區(qū)分接收數(shù)據(jù)過(guò)程中不同的狀態(tài)，為下一步對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)解析提供基礎(chǔ)。

（三）球機(jī)PTZ云臺(tái)控制

通過(guò)ONVIF協(xié)議對(duì)球機(jī)進(jìn)行控制。ONVIF協(xié)議為一種現(xiàn)有大多數(shù)品牌的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)共用的協(xié)議，該協(xié)議中的設(shè)備管理與PTZ控制等接口都使用Web Services的形式提供給開發(fā)者。每個(gè)支持ONVIF的終端設(shè)備均須提供相應(yīng)功能的Web Services，而視頻流部分的獲取則通過(guò)傳統(tǒng)的RTSP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。在ONVIF協(xié)議中，控制器作為客戶端，球機(jī)作為服務(wù)端，客戶端根據(jù)WSDL描述文檔，生成一個(gè)SOAP請(qǐng)求消息，將該請(qǐng)求嵌入在一個(gè)HTTP POST中，發(fā)送給服務(wù)端，然后服務(wù)端接收到請(qǐng)求后調(diào)用相應(yīng)的Web Services解析請(qǐng)求并通過(guò)HTTP應(yīng)答的方式響應(yīng)客戶端。

四、調(diào)試與測(cè)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(jī)從P軸的0度轉(zhuǎn)至P軸的一定角度，對(duì)比P軸云臺(tái)經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)之后，球機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)到P軸的17°，右半部分為使用自行編寫的程序在球機(jī)重啟后控制球機(jī)轉(zhuǎn)到P軸的17°。

經(jīng)過(guò)對(duì)圖6的左右兩部分進(jìn)行對(duì)比，能夠觀察到兩部分幾乎一模一樣。由此能夠得到結(jié)論：球機(jī)PTZ運(yùn)動(dòng)控制功能正常。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合雷達(dá)和視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種基于雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)控制的周界安防系統(tǒng)。本文進(jìn)行了系統(tǒng)方案的論證以及具體的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)以MT7688處理器為核心控制模塊，結(jié)合雷達(dá)、球機(jī)與電源等外部硬件模塊，共同構(gòu)建了一個(gè)較為完整的雷達(dá)視頻聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單目標(biāo)自動(dòng)追蹤與多目標(biāo)自動(dòng)追蹤等功能，并具有較高的穩(wěn)定性。

作者單位：陳路遙 林峰 廈門理工學(xué)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(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)；

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

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