基于FPGA的智能營區(qū)防沖擊系統(tǒng)設計

摘要：為提高安防措施，延緩不法分子動作，確保營區(qū)安全，提出一種營區(qū)智能防沖擊系統(tǒng)解決方案。該方案以移動物體的外形形狀、車牌信息、車輛速度為輸入特征，采用虛擬線圈感應、車牌識別、車輛測速、系統(tǒng)控制等方法來實現(xiàn)預警警告和阻車釘?shù)淖詣訌棾?，阻止不法車輛的通行。重點闡述該方案的系統(tǒng)構成及各模塊的工作原理，設計并實現(xiàn)了基于Virtex 5系列XC5VSX50T芯片的硬件平臺。
關鍵詞：Virtex 5；虛擬線圈；神經(jīng)網(wǎng)絡；車牌識別；車輛測速；防沖擊系統(tǒng)

0 引言
近年來，國際國內(nèi)安全形勢不容樂觀，恐怖活動呈上升趨勢。因種種問題沖擊政府、軍隊、企業(yè)的事件逐年增多，其中就有恐怖分子利用汽車為作案工具攜帶爆炸裝置沖入目標單位引爆，造成傷亡的案例。如何才能對犯罪嫌疑車輛實施迅速有效的設卡攔截，給公安、武警提出了新的課題，提高智能攔截性已經(jīng)是當務之急。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)大多數(shù)營區(qū)的營門安防措施較為單一，防御車輛沖擊設備基本為減速帶、阻車釘?shù)?，而且阻車釘均為有線、或無線遙控式觸發(fā)。由于恐怖活動事發(fā)突然，汽車快速闖入營區(qū)，值守人員來不及做出反應，阻車釘不能在適當時機彈出。因此，為確保政府、軍隊、企業(yè)等目標單位安全，設計一種營區(qū)防沖擊系統(tǒng)，通過模擬線圈感應、車牌識別、車輛測速、系統(tǒng)控制、預警警告等技術使阻車釘自動彈出，可以對恐怖分子駕車沖擊營區(qū)實施有效的攔截。

1 系統(tǒng)實現(xiàn)框圖及各部分工作原理
1．1 智能營區(qū)防沖擊管理系統(tǒng)方案
政府、軍隊、企業(yè)等單位一般都設有車輛出入專用車道，且都有警衛(wèi)人員，如圖1所示。

當車輛行駛至營門出入口處10 m，即圖1中的虛擬線圈感應區(qū)時，攝像機自動檢測車輛的車牌信息。其基本流程為：車輛是否為本單位車輛→阻車釘是否彈出。經(jīng)判斷后，對出入營區(qū)的車輛分以下三種情況來處理：
(1)本單位車輛
當車輛到達虛擬線圈感應區(qū)時，系統(tǒng)即自動識別該車車牌，并判斷是否為本單位車輛，若是本單位車輛，系統(tǒng)清零，攝像機復位，測速設備不工作，系統(tǒng)處閑置狀態(tài)。
(2)臨時車輛
當車輛到達虛擬線圈感應區(qū)時，系統(tǒng)判斷非本單位車輛，自動抓拍，營區(qū)值班員招停，并作好信息登記后，向駕駛員發(fā)出慢速駛入營區(qū)指令。如果該車未聽指令加速行駛，系統(tǒng)設有兩道測速線，車輛駛過第一道測速線，若超過限速，系統(tǒng)迅速彈出立即減速警示牌并警鈴報警，提示駕駛員減速；車輛駛過第二道測速線，若未減速仍超過限速，阻車釘彈出，示為危險車輛。
(3)特殊車輛
特殊車輛包括軍車、警車、救護車等，營門值班人員可根據(jù)實際情況做出相應處理。
1．2 智能營區(qū)防沖擊系統(tǒng)的基本框圖
本文所論述的營區(qū)防沖擊系統(tǒng)理論上主要是基于FPGA和DSP系統(tǒng)設計的。利用FPGA來實現(xiàn)圖像及速度信號的采集與傳輸，系統(tǒng)的整體控制等操作。利用DSP的快速運算能力來實現(xiàn)車牌的識別。該系統(tǒng)的基本框圖如圖2所示。

攝像機不斷地往視頻解碼芯片A／D里傳輸監(jiān)控視頻流。當車輛經(jīng)過觸發(fā)線時，觸發(fā)車輛檢測器，檢測器給FPGA一個檢測脈沖，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)，當接收完一幀的圖像數(shù)據(jù)后，以幀為單位，啟動算法開始對圖像進行處理。獲得結果被寫入FPGA中與存儲數(shù)據(jù)對比。測速信號由測速傳感器發(fā)送至FPGA中，在FPGA內(nèi)部直接處理，后根據(jù)判斷結果，發(fā)出控制信號決定警報器是否報警或阻車釘是否彈出。