引言

　　近年來(lái)，國(guó)際國(guó)內(nèi)安全形勢(shì)不容樂(lè)觀，恐怖活動(dòng)呈上升趨勢(shì)。因種種問(wèn)題沖擊政府、軍隊(duì)、企業(yè)的事件逐年增多，其中就有恐怖分子利用汽車(chē)為作案工具攜帶爆炸裝置沖入目標(biāo)單位引爆，造成傷亡的案例。如何才能對(duì)犯罪嫌疑車(chē)輛實(shí)施迅速有效的設(shè)卡攔截，給公安、武警提出了新的課題，提高智能攔截性已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)大多數(shù)營(yíng)區(qū)的營(yíng)門(mén)安防措施較為單一，防御車(chē)輛沖擊設(shè)備基本為減速帶、阻車(chē)釘?shù)?，而且阻?chē)釘均為有線、或無(wú)線遙控式觸發(fā)。由于恐怖活動(dòng)事發(fā)突然，汽車(chē)快速闖入營(yíng)區(qū)，值守人員來(lái)不及做出反應(yīng)，阻車(chē)釘不能在適當(dāng)時(shí)機(jī)彈出。因此，為確保政府、軍隊(duì)、企業(yè)等目標(biāo)單位安全，設(shè)計(jì)一種營(yíng)區(qū)防沖擊系統(tǒng)，通過(guò)模擬線圈感應(yīng)、車(chē)牌識(shí)別、車(chē)輛測(cè)速、系統(tǒng)控制、預(yù)警警告等技術(shù)使阻車(chē)釘自動(dòng)彈出，可以對(duì)恐怖分子駕車(chē)沖擊營(yíng)區(qū)實(shí)施有效的攔截。

　　1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖及各部分工作原理

　　1．1 智能營(yíng)區(qū)防沖擊管理系統(tǒng)方案

　　政府、軍隊(duì)、企業(yè)等單位一般都設(shè)有車(chē)輛出入專用車(chē)道，且都有警衛(wèi)人員，如圖1所示。

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圖1 車(chē)輛出入營(yíng)門(mén)管理系統(tǒng)示意圖

　　當(dāng)車(chē)輛行駛至營(yíng)門(mén)出入口處10 m，即圖1中的虛擬線圈感應(yīng)區(qū)時(shí)，攝像機(jī)自動(dòng)檢測(cè)車(chē)輛的車(chē)牌信息。其基本流程為：車(chē)輛是否為本單位車(chē)輛→阻車(chē)釘是否彈出。經(jīng)判斷后，對(duì)出入營(yíng)區(qū)的車(chē)輛分以下三種情況來(lái)處理：

　　(1)本單位車(chē)輛

　　當(dāng)車(chē)輛到達(dá)虛擬線圈感應(yīng)區(qū)時(shí)，系統(tǒng)即自動(dòng)識(shí)別該車(chē)車(chē)牌，并判斷是否為本單位車(chē)輛，若是本單位車(chē)輛，系統(tǒng)清零，攝像機(jī)復(fù)位，測(cè)速設(shè)備不工作，系統(tǒng)處閑置狀態(tài)。

　　(2)臨時(shí)車(chē)輛

　　當(dāng)車(chē)輛到達(dá)虛擬線圈感應(yīng)區(qū)時(shí)，系統(tǒng)判斷非本單位車(chē)輛，自動(dòng)抓拍，營(yíng)區(qū)值班員招停，并作好信息登記后，向駕駛員發(fā)出慢速駛?cè)霠I(yíng)區(qū)指令。如果該車(chē)未聽(tīng)指令加速行駛，系統(tǒng)設(shè)有兩道測(cè)速線，車(chē)輛駛過(guò)第一道測(cè)速線，若超過(guò)限速，系統(tǒng)迅速?gòu)棾隽⒓礈p速警示牌并警鈴報(bào)警，提示駕駛員減速；車(chē)輛駛過(guò)第二道測(cè)速線，若未減速仍超過(guò)限速，阻車(chē)釘彈出，示為危險(xiǎn)車(chē)輛。

　　(3)特殊車(chē)輛

　　特殊車(chē)輛包括軍車(chē)、警車(chē)、救護(hù)車(chē)等，營(yíng)門(mén)值班人員可根據(jù)實(shí)際情況做出相應(yīng)處理。

　　1．2 智能營(yíng)區(qū)防沖擊系統(tǒng)的基本框圖

　　本文所論述的營(yíng)區(qū)防沖擊系統(tǒng)理論上主要是基于FPGA和DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。利用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像及速度信號(hào)的采集與傳輸，系統(tǒng)的整體控制等操作。利用DSP的快速運(yùn)算能力來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)牌的識(shí)別。該系統(tǒng)的基本框圖如圖2所示。

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圖2 系統(tǒng)的基本框圖

　　攝像機(jī)不斷地往視頻解碼芯片A／D里傳輸監(jiān)控視頻流。當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)觸發(fā)線時(shí)，觸發(fā)車(chē)輛檢測(cè)器，檢測(cè)器給FPGA一個(gè)檢測(cè)脈沖，觸發(fā)FPGA從視頻流中截取一幀圖像。FPGA緩存一行的圖像數(shù)據(jù)，行滿時(shí)利用中斷通知DSP獲取圖像。DSP利用EDMA從FPGA中獲取圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)接收完一幀的圖像數(shù)據(jù)后，以幀為單位，啟動(dòng)算法開(kāi)始對(duì)圖像進(jìn)行處理。獲得結(jié)果被寫(xiě)入FPGA中與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比。測(cè)速信號(hào)由測(cè)速傳感器發(fā)送至FPGA中，在FPGA內(nèi)部直接處理，后根據(jù)判斷結(jié)果，發(fā)出控制信號(hào)決定警報(bào)器是否報(bào)警或阻車(chē)釘是否彈出。

　　1．3 智能營(yíng)區(qū)防沖擊系統(tǒng)的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

　　目前，應(yīng)用于模式識(shí)別、系統(tǒng)測(cè)速等設(shè)計(jì)方案大都采用兩片甚至更多微處理器的主從式結(jié)構(gòu)，一片負(fù)責(zé)高速數(shù)據(jù)采集任務(wù)，一片負(fù)責(zé)完成復(fù)雜的信號(hào)處理，如FPGA+DSP、ARM+DSP等。本文主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有模擬線圈感應(yīng)設(shè)計(jì)、車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)、汽車(chē)紅外光測(cè)速設(shè)計(jì)等，考慮到營(yíng)門(mén)區(qū)車(chē)流量較小，數(shù)據(jù)處理流量不大，但系統(tǒng)模塊化程度高等特點(diǎn)，結(jié)合FPGA+DSP結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用了Xilinx公司Virtex 5系列的XC5VSX50T芯片。如圖2所示。Virtex 5系列是第一個(gè)充分發(fā)揮了65 nm工藝性能、密度和成本優(yōu)勢(shì)的FPGA系列產(chǎn)品，提供550 MHz DSP48ESl-ice邏輯片支持，內(nèi)置有25×18MAC，能夠在資源使用率低于50 ％的情況下實(shí)現(xiàn)單精度浮點(diǎn)運(yùn)算。其特點(diǎn)是：速度等級(jí)更高、功耗更低、嵌入式處理器能力更強(qiáng)、DSP計(jì)算能力更大、簡(jiǎn)化了外部接口設(shè)計(jì)、成本進(jìn)一步降俯。因此根據(jù)既要完成系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，也要完成復(fù)雜的信號(hào)處理的要求，該芯片達(dá)到系統(tǒng)需求，符合成本低、重量輕、功耗小等要求。