技术领域
[0001] 本
发明属于交通管理领域，具体涉及一种基于卫星定位信号的摄像跟踪系统及方法。
背景技术
[0002] 机动车驾驶人科目二考试俗称场地道路驾驶，驾驶人需在考试场地内完成公安部《123》号令要求的若干科目方为考试合格。根据驾驶人申领的机动车驾驶人准驾级别不同，完成的科目也不同，如准驾级别为C1，则需要在考试场地内完成“倒车入库”、“坡路定位停车和起步”、“侧方位停车”、“直
角转弯”四个科目。随着人们生活
水平的不断提高，进行机动车驾驶人考试的学员也逐年增加，考试监管的难度也在不断增大。在考场内为防止学员替考、设置标准
位置舞弊等行为、在考场中不断引入了如指纹身份识别、考试过程全景拍摄等手段。但这些手段仍有一些不足，很多心存侥幸的学员仍寻找一些考试场地的漏洞，为其考试过程中舞弊提供便利。
[0003] 现在我国已实现场地道路驾驶
电子化考试的地区所使用的考试系统都要求车内的车载电脑配置视频监控和视频文件上传的功能。与此同时在考试场地内设置全景摄像机，拍摄和记录考试场地内所有车辆的考试情况，并上传至监管中心的功能。这些手段在很大程度上解决了考试车内和车外考试监控的问题，但是对于某一考试学员或某一车辆的考试全程跟踪仍存在一些不足。如车内的视频监控图像一般只监控驾驶人人脸和身份，室外全景摄像机观察的是所有车辆和所有科目，其细节程度仍存在很大不足，即便有
云台可进行遥控，但聚焦位置和场地死角仍会导致视频拍摄的不清晰或者有漏洞。
[0004] 考试视频监控的另外一层意义在于要通过视频地监管，把考场内的误判率降低。所谓误判是指由于场地信号被干扰，造成不具备考试条件下的考试场地给机动车驾驶人在考试过程中产生了错误的判断，从而导致其错误的被扣除分数或者本该扣除分数的情况但没有被扣除相应分数。这在任何一种电子化考试过程中都有可能发生，例如采用
开关量信号为判定依据的考试场地，其误判的原因多出现在场地内设置的光电、霍尔等
传感器受到天气或人为因素的影响，如
雪片、落叶、机动车尾气对光
电信号的干扰再如大
风对霍尔传感器德干扰等。新一代的电子化考试场地使用差分GPS作为信号评判依据，但也会受到云层、GPS漂移等因素的影响。发生了误判就会产生纠纷，那么通过视频监控和人为干预可以对误判采取措施予以纠正，同时也是对考试设备进行纠错和调整的信息源头。而这方面的监控无论是考试场地的全景摄像或者考试车内的摄像都是很难满足作为判定依据的。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于解决上述
现有技术中存在的难题，提供一种基于卫星定位信号的摄像跟踪系统及方法。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 一种基于卫星定位信号的摄像跟踪系统，包括定位卫星、设置在考试场地内的固定
卫星信号接收基站、设置在考试车辆上的车载评判系统、设置在控制中心的
数据库服务器、应用程序服务器和视频监控服务器，以及设置在考试场地内的摄像机云台；
[0008] 所述固定卫星信号接收基站能够进行基准卫星定位以及数据传输；
[0009] 所述车载评判系统上设有差分GPS卫星接收点；
[0010] 所述定位卫星向固定卫星信号接收基站发射卫星定位信号，该信号经过校准后保持一个固定值，即基准值，当卫星定位信号根据卫星数据接收的情况产生定位的漂移时即产生偏移量，所述固定卫星信号接收基站将该偏移量发送给车载评判系统，进而对考场内的考试车辆进行精确定位；
[0011] 所述车载评判系统将考试车行驶的卫星定位的经纬度信息传送回控制中心，由控制中心的数据库服务器在数据表中检索出预置点点号，将此数据发送给视频监控服务器，由视频监控服务器将调用控制点的指令发送给预置的摄像机云台，控制该摄像机云台上的摄像机进行跟踪。
[0012] 所述固定卫星与车载评判系统之间的信号采用无线信号。
[0013] 所述固定卫星信号接收基站对考试场地内的科目边缘进行定位，当考试车辆从一侧进入该区域即确定为科目的起始点信号；考试车辆在科目内进行考核时，所述固定卫星信号接收基站能够实时捕捉考试车辆的卫星定位信号。
[0014] 所述数据表中包括以下信息：考试学员信息、考试车信息、考试科目场地信息、预置点位置信息、卫星定位范围信息、考试人、车、科目、预置点、卫星定位范围联系表。
[0015] 所述摄像机云台和控制中心的视频监控服务器之间采用485总线进行连接，使用计算机串口进行输出，如果控制距离在200米距离范围内则使用无源RS232-485
接口设备，如果距离在200米以上则使用有源RS232-485接口设备；输出数据格式为1位起始位、8位数据位、无校验位，波特率2400B/S。
[0016] 所述摄像机云台采用能够支持PELCO-P协议的平台。
[0017] 利用所述基于卫星定位信号的摄像跟踪系统实现的摄像跟踪方法如下：
[0018] S1，确定考试科目起始位置触发信号；
[0019] S2，确定摄像机拍摄每个考试科目的最佳摄像位置，角度，将这些信息作为云台预置点存储，等待调用；
[0020] S3，将考生
选定的考试车，考试科目及选择的场地形成考试信息基本表，等待与预置点信息关联；
[0021] S4，根据考场选定的考试科目和场地，确立考生、考车、选取科目及场地、预置点联合信息；
[0022] S5，当接收到科目的起始点信号时，调用预置点，形成图像拍摄；
[0023] S6，判断是否存在科目内预置点，如果是，则转入S7，如果否，则转入S8；
[0024] S7，根据科目内信号触发，调用预置点；
[0025] S8，科目考试结束，等待进入下一个科目；
[0026] S9，判断所有科目是否都已考试，如果是，则转入S10，如果否，则返回S5：
[0027] S10，调用发车点预置点，摄像机转向考试车场地驾驶发车位置。
[0028] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据机动车驾驶人行驶的考试科目，结合场地内考试信号设计和实现了一种室外带有云台摄像机的捕捉和图像跟踪装置，能有效地对某一车辆或者某一学员在考试过程中的车体动作进行拍摄。其优势在于能针对某一考试车或者驾驶人的考试全过程进行拍摄，考试过程可以与学员的考试信息挂钩和归档。
附图说明
[0030] 图2本发明系统的结构示意图
[0031] 图3本发明系统的数据库信息结构图
[0032] 图4本发明系统的控制结构图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
[0034] 本发明的方案具体如下：
[0035] 第一、摄像场景的定位
[0036] 场地道路驾驶的考试场地由若干考试科目构成，这些考试科目按照一定的路线被组织在一起，两个不同的科目之间有考场内道路进行连接，最终形成一个环路。即考生从出发点出发开始考试在通过所有科目后车辆还回到出发点。车辆在进入每个考试科目的时候都会触发该科目的起始信号。本发明起始信号采用的是卫星定位信号，包括GPS、北斗、格罗纳斯等，这类安装在考试车上的差分GPS信号行驶到预先设定的考试科目范围内则表示该考试科目开始。标定了一个开始信号，从而使得无论是设置在场地上的还是安装在车体上的信号采集装置进行判定的处理。从监管的角度上来讲，考试开始信号标明了考试车所在的位置，这个位置前后误差通常情况不超过20CM，使用差分卫星定位信号的误差一般不超过5CM。这样也给需要跟踪的摄像机提供了一定程度的位置信息。当某一车辆触发考试科目开始信号时，可以将摄像机镜头精准的定位于该考试科目区域。
[0037] 第二、与考生和考试车信息的关联
[0038] 为了实现摄像头针对某考试车辆和某考试学员的摄像跟踪，必须首先获得某学员考试的科目和场地信息。在一个综合的场地道路驾驶考场内，往往要有多个相同的科目，与事先改装的考试车相配套。比如“侧方停车”科目是考试时间最长的科目，则相应的在一个考场内设置多个侧方
停车位，直角转弯是考试用时最短的科目，则该考试科目的场地就相对较少。如果考试车辆比较多，则考虑适当的增加某科目考场的数目，这样可以保证考试的流畅，防止多数学员停车在考试路上，等待考试科目的情况。
[0039] 控制中心可根据已经建设好的考试科目场地，均衡分配考试学员考试场地，考试车辆也可以根据拥堵情况随机选择同一科目的不同考试场地，这在考试过程中都是允许的。那么，实现某学员考试的跟踪就必须获取考试科目考场和学员以及车三者对应的信息。考试学员车辆与考试科目场地分配表三者的综合信息如表1所示：
[0040]序号 学员 考试科目场地 考车号牌
1 甲 侧方停车A 001
2 甲 直角转弯B 001
3 乙 侧方停车B 002
… … … …
[0041] 表1
[0042] 通过数据库操作，可以将某一学员所有场地道路驾驶的考试信息筛选出来，作为进行某一学员视频跟踪的定位信息来源。
[0043] 第三、整体科目的视频定位
[0044] 本发明所使用的摄像机云台为通用云台，即能够支持PELCO-P协议的平台都可以。PELCO-P协议为通用云台控制协议，被广泛应用于摄像机云台控制中。该协议的控制字如表
2所示：
[0045]字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
同步字节
地址码 指令码1 指令码2 数据码1 数据码2 校验码
[0046] 表2
[0047] 该协议数据格式为1位起始位、8位数据位、无校验位，波特率2400B/S。
[0048] 该协议的指令码和数据码规范在该通用协议集中都有说明，在此不在赘述。该协议支持设置1-64个预置点。所谓预置点，即保存摄像机位置信息，当向云台发送调用命令时，摄像机转向预置点进行拍摄。1-32号预置点的设置和调用命令如表3和表4所示：
[0049]字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
同步字节 地址码 00H 03H 00H 预置点号 校验码
[0050] 表3
[0051]字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
同步字节 地址码 00H 07H 00H 预置点号 校验码
[0052] 表4
[0053] 33-64号预置点设置和调用控制字如下表5和表6所示：
[0054]字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
同步字节 地址码 02H FFH 预置点号 01H 校验码
[0055] 表5
[0056]字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7
同步字节 地址码 02H FFH 预置点号 00H 校验码
[0057] 表6
[0058] 综上所述，首先将摄像机调整到某一科目起始的拍摄位置上，然后将该位置定义为一个预置点，并将该预置点与考试科目信息关联。当有学员选择驶入该科目时则生成如下表7所示的信息。
[0059]序号 学员 考试科目场地 预置点 考车号牌
1 甲 侧方停车A 01H 001
2 甲 直角转弯B 02H 001
3 乙 侧方停车B 03H 002
… … … … …
[0060] 表7
[0061] 当考试学员进入某一个科目时，触发某考试科目开始考试的信号。该信号以学员和考试车以及考试科目作为检索条件，将唯一定位一个预置点，获取该预置点的点号，然后向摄像机发送调用预置点的命令，则可实现对考试车辆进入某考试科目的拍摄。
[0062] 第四、科目内图像的跟踪拍摄
[0063] 一般情况下如果考试科目的行车距离较短，而且摄像机可以完全
覆盖该科目的情况下，可以考虑只设置该科目起始的跟踪拍摄。这样就可以记录科目内的行车过程。如果科目行车距离较长，如“百米加减档”、“限速限宽
门”等科目(大货车考试需要考核)。则可考虑在行车距离间隔较远的位置上增设预置点，同时根据科目速度的设置摄像机转速。对于预置点的调用的触发仍然跟电子化考核的手段相关，如果采用差分卫星定位方式，则可以车辆行驶在科目内的卫星定位信号作为预置点位置触发的触发信号。如果采用开关量输出的判定信号作为预置点调用的触发，则可选取科目内距离较远的开关量信号作为触发预置点的信号。这样，可以跟踪到车辆在科目内的视频图像。本发明的实施步骤流程如下图1所示，包括：
[0064] S1，确定考试科目起始位置触发信号；
[0065] S2，确定摄像机拍摄每个考试科目的最佳摄像位置，角度，将这些信息作为云台预置点存储，等待调用；
[0066] S3，将考生选定的考试车，考试科目及选择的场地形成考试信息基本表，等待与预置点信息关联；
[0067] S4，根据考场选定的考试科目和场地，确立考生、考车、选取科目及场地、预置点联合信息；
[0068] S5，当考试车触发科目开始信号时，调用预置点，形成图像拍摄；
[0069] S6，判断是否存在科目内预置点，如果是，则转入S7，如果否，则转入S8；
[0070] S7，根据科目内信号触发，调用预置点；
[0071] S8，科目考试结束，等待进入下一个科目；
[0072] S9，判断所有科目是否都已考试，如果是，则转入S10，如果否，则返回S5：
[0073] S10，调用发车点预置点，摄像机转向考试车场地驾驶发车位置。
[0074] 本发明的系统具体如图2所示：
[0075] 图2中，1，2，3分别表示第一定位卫星、第二定位卫星和第三定位卫星，如GPS、北斗、格罗纳斯等，4表示设置在考试场地内的固定卫星信号接收基站，5是带有差分GPS卫星接收点的车载评判系统(靠定位信息来进行车辆行驶是否合格的评判。)。卫星向固定基站4发射卫星定位信号，该信号经过校准后(从固定的基站进行校准)可保持一个固定值该值为基准值。不同时间和天气环境下固定点的卫星定位信号会根据卫星数据接收的情况产生定位的漂移，即偏移量，固定点(是指固定基站上的数传设备。固定点基站同时有基准卫星定位和数据传输得功能)通过数传设备将该偏移量发送给车载系统5(固定卫星与5之间的信号首先来说是无线信号，用的频点可以是手台数传频点也可以是高频WIFI信号。要求不高，只要能进行无线数据传输就可以了)。从而使得在考场内的行驶车辆可以进行精确定位。其误差在卫星定位信号良好的时候达到＜10CM的
精度。
[0076] 通过固定点卫星信号基站可以对场地内科目边缘进行精确定位，当车辆从某一侧进入该区域即可确定科目的起始点信号。车辆在科目内进行考核的时候也可以实时捕捉车辆的卫星定位信号。
[0077] 在数据库端需要确立下述信息的联系，如图3所示，图3中31表示考试学员信息，32表示考试车信息，33表示考试科目场地信息，34表示预置点位置信息，35表示卫星定位范围信息，36表示考试人、车、科目、预置点、卫星定位范围联系表。
[0078] 考试车载系统只需将考试车行驶的卫星定位的经纬度信息传送回控制中心，由控制中心的数据服务端在图3中36所示数据表中检索出预置点点号，然后发送到预制的摄像机云台即可。
[0079] 云台和控制中心视频控制机之间采用485总线进行连接，可使用计算机串口进行输出，控制距离在200米距离范围内可使用无源RS232-485接口设备，距离在200米以上为了保证数据传送的可靠性可使用有源RS232-485接口设备。输出数据格式为1位起始位、8位数据位、无校验位，波特率2400B/S。整个控制的控制过程如图4所示。
[0080] 图4中41表示车载系统，42表示控制中心应用程序服务器，43表示视频监控服务器，44表示摄像机云台，45表示数据库服务器。
[0081] 车载计算机41(车载系统包括车载计算机，除此以外还包括两个车载卫星定位器，天线，供电UPS电源等)传送卫星定位精确数据给控制中心应用程序服务器42，应用程序服务器42结合数据库45检索的数据，确定预置点点号，将此数据发送给视频监控服务器43，由视频监控服务器43将调用控制点的指令通过485总线发送给预制的跟踪摄像机。
[0082] 随着视频识别和摄像跟踪技术的不断进步，市场已经有可对某车辆进行全景跟踪和自动变焦的摄像系统，但这类系统单个的造价成本都在万元以上，且针对同一车辆如果实现流畅的跟踪还需要进行不断的
机器学习。本发明利用考试场地内现有的设备和通用简单的云台
控制器实现一种针对场地道路驾驶的车辆跟踪拍摄，为场地道路驾驶提供了一种新的监管手段
[0083] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的
基础上，很容易做出各种类型的改进或
变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
