艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控仿真系統(tǒng)設(shè)計綜述

楊玉峰?馮明奎

摘 要 為提高學(xué)員及艦員對艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作能力，在艦船綜合仿真系統(tǒng)中設(shè)計該監(jiān)控系統(tǒng)的仿真單元。運用模塊化設(shè)計思想，設(shè)計了標(biāo)題、視頻、控制、狀態(tài)和雷達(dá)區(qū)域模塊，將在艦船綜合仿真系統(tǒng)中采集的各傳感器參數(shù)傳輸至各個仿真模塊，模擬海上維權(quán)執(zhí)法等訓(xùn)練場景，對可疑目標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)視取證。通過模擬訓(xùn)練，能夠有效提升海警在執(zhí)行任務(wù)時的維權(quán)執(zhí)法效能。

關(guān)鍵詞 視頻監(jiān)控;維權(quán)執(zhí)法;模塊化;仿真設(shè)計

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

Yang Yufeng，F(xiàn)eng 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(tǒng)是海警艦船進(jìn)行海上維權(quán)執(zhí)法取證的重要設(shè)備。具有全天候、速度快、覆蓋面廣、視距范圍大、圖像清晰穩(wěn)定的特點，有利于提供維權(quán)執(zhí)法調(diào)查所需的最直接和直觀的證據(jù)，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(nèi)容。調(diào)查人員通過已經(jīng)掌握的證據(jù)材料，有針對性地調(diào)查相關(guān)的船舶、人員和部門，進(jìn)一步取得有價值的證據(jù)，從而確認(rèn)嫌疑船舶的違法行為成立，以達(dá)到懲罰犯罪分子，進(jìn)行公正執(zhí)法的目的。

1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控在國外得到廣泛應(yīng)用，例如意大利的ARGOS系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)自2007年起在意大利威尼斯市24小時連續(xù)運行，能夠?qū)崟r建立可靠的航道背景模型，并對航道航行船舶進(jìn)行跟蹤，具有較好的準(zhǔn)確性，而在港口安全等方面，ARGOS系統(tǒng)也有了廣泛的應(yīng)用。美國的BAMS（廣域海上監(jiān)視）系統(tǒng)，對海洋實施情報搜集、偵查、監(jiān)視任務(wù)，通過數(shù)據(jù)鏈與其他監(jiān)視平臺連接，實現(xiàn)對海洋長時間、不間斷的偵查監(jiān)視。

國內(nèi)光電取證系統(tǒng)一般應(yīng)用到公務(wù)船，利用導(dǎo)航雷達(dá)自動跟蹤或AIS動態(tài)數(shù)據(jù)引導(dǎo)進(jìn)行智能視頻監(jiān)控[2]。采用船用雷達(dá)數(shù)據(jù)或AIS數(shù)據(jù)包控制視頻監(jiān)控云臺，采用云臺姿態(tài)參考系統(tǒng)（AHRS）的方位及仰角數(shù)據(jù)回傳、越界報警等[3-5]。

2必要性分析

維權(quán)執(zhí)法固定證據(jù)的需要。海警艦艇上大多裝有光電取證視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要是紅外熱成像原理采集監(jiān)控信息[6]，在海警艦艇遂行海上維權(quán)執(zhí)法任務(wù)時發(fā)揮了重要作用，能夠?qū)χ匾繕?biāo)搜索跟蹤，及時獲取圖像音頻等信息以固定證據(jù)。使得海警部隊執(zhí)勤執(zhí)法變得更為便捷，可以更好地進(jìn)行調(diào)查取證、服務(wù)航行安全。

輔助艦船安全航行的需要。海警在海上維權(quán)、執(zhí)法、救援過程中，存在著天氣、水文環(huán)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(dá)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(jiān)控能夠輔助駕駛?cè)藛T對周邊環(huán)境進(jìn)行查看，可通過調(diào)節(jié)其變焦、飽和度和對比度，在監(jiān)控顯示屏上清晰地顯示出周圍的環(huán)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(wù)。

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(fā)生摩擦，甚至導(dǎo)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(jìn)行指揮等因素的影響，利用艦船視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行靠離碼頭是十分有效的，可呈現(xiàn)艦船周圍全方位、多角度的情況，指揮員可在駕駛室內(nèi)通過觀察艦船視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯示的實施影像進(jìn)行指揮。

為熟練掌握艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用及操作方法，有必要對實裝操作進(jìn)行訓(xùn)練。然而使用實裝進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練，條件有限、成本較大，故有必要設(shè)計一款可供教學(xué)、基層訓(xùn)練的艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控仿真系統(tǒng)。不僅可以達(dá)到節(jié)約成本、實時訓(xùn)練的效果，還更可以在艦船執(zhí)行任務(wù)時，能夠從容而又嫻熟地使用艦船視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

3艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控仿真系統(tǒng)設(shè)計

艦船光電跟蹤取證視頻監(jiān)控仿真系統(tǒng)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(nèi)存的硬盤）、監(jiān)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(fù)責(zé)使用及維護(hù)。監(jiān)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(jiān)控仿真系統(tǒng)監(jiān)視界面由五部分組成，分別為標(biāo)題區(qū)、視頻區(qū)、控制區(qū)、狀態(tài)區(qū)和雷達(dá)區(qū)。如圖1所示，其中狀態(tài)區(qū)的航向、航速、經(jīng)度、緯度等信息來自于艦船綜合仿真系統(tǒng)的GPS，雷達(dá)區(qū)的目標(biāo)參數(shù)等來自于駕駛臺的雷達(dá)模擬信息。視頻區(qū)的視頻信息來自于模擬艦船的左右舷，首尾及內(nèi)部監(jiān)控信息等。

視頻區(qū)顯示4個監(jiān)視屏，每個預(yù)覽窗口占1/4預(yù)覽區(qū)，每個預(yù)覽區(qū)的上方會顯示當(dāng)前時間，時間的右側(cè)有一個“全屏顯示”按鈕，單擊便可全屏顯示某一區(qū)域，從而對重點區(qū)域進(jìn)行觀測，該區(qū)域的作用主要是通過視頻影像的方式對所監(jiān)控的區(qū)域進(jìn)行呈現(xiàn)。

設(shè)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(qū)域可根據(jù)觀察者的實際需要，對所監(jiān)控目標(biāo)的影像進(jìn)行調(diào)整，仿真界面設(shè)計如圖2所示。

設(shè)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(zhuǎn)臺向上、下、左、右、上左、下左、上右、下右8個方向運動。設(shè)計紅外控制界面如圖3所示，主要包括紅外極性、調(diào)節(jié)模式及聚焦大小調(diào)節(jié)等。

錄像控制可以對電視、紅外、跟蹤3個視頻實現(xiàn)錄像、檢索、回放功能，可便于調(diào)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(dāng)前選中的是哪路視頻，上述功能就是對當(dāng)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(diào)等的控制，從而使某一特定區(qū)域更加清晰地顯示。雷達(dá)目標(biāo)實時顯示雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的信息（距離、范圍、速度、航向），如圖4所示。

轉(zhuǎn)臺控制用于顯示靜態(tài)界面，如圖5所示。

4結(jié)束語

海警在維權(quán)執(zhí)法過程中需要熟練操作光電跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)，以便及時跟蹤嫌疑目標(biāo)，固定圖像及音頻數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵證據(jù)。在動用艦艇訓(xùn)練時所需費用大，臺套數(shù)較少也限制了培訓(xùn)的效率?；谂炌ЬC合仿真訓(xùn)練系統(tǒng)開展維權(quán)執(zhí)法模擬訓(xùn)練，在訓(xùn)練中進(jìn)行光電跟蹤監(jiān)視系統(tǒng)仿真訓(xùn)練，對各個模塊的界面熟練操作，能夠較大程度的提高維權(quán)執(zhí)法效率，使得培訓(xùn)學(xué)員快速提高戰(zhàn)斗力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

楊玉峰（1977），男，山東成武人;學(xué)歷：碩士研究生，副教授，現(xiàn)就職單位：武警海警學(xué)院，研究方向：艦船指揮仿真。