CN107154133A - 一种基于限定位置的区域预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于限定位置的区域预警方法，根据划分的不同危险等级的地理位置范围，设置出多个用于表示不同危险等级的电子围栏，电子围栏为多边形；建立出每个电子围栏的最外围最小矩形；以电子围栏的每条边为对角线，为每条边建立最小外包矩形，根据最小外包矩形作为叶子节点、电子围栏的最外围最小矩形作为根节点以及预设的R树构建规则建立出R树；实时获取目标的位置，采用基于R树索引的射线算法判断该目标的位置是否位于某一个电子围栏的区域内；根据判断出的目标所处于某个电子围栏中，由此划分出目标位置的危险预警等级。通过北斗卫星信号进行通知，使得相关人员及时脱离危险区域。

Description

一种基于限定位置的区域预警方法

技术领域

本发明涉及位置定位及预警技术领域，特别是一种基于限定位置的区域预警方法。

背景技术

近年来由于景区人多导致的踩踏事件频有发生，一方面是对人流控制的不力，另一方面也展现出了区域性游客人流量监测的缺乏，直至悲剧发生才有所察觉。在海洋领域，据官方统计，近10年中，中国海洋经济损失累积为1294.2亿，灾难无法幸免，但我们可以通过解决方案减少损失。在面对不可预测的海洋灾害时，划分危险地带并给予相应的预警信息，确保人员处于在危险区域以外或者尽快逃离危险区域，甚至能够划分出未来短时间内将受灾的危险区域，从而保证人员伤害及损失的最小化是一种较为全面的方式，该种方式直接演变成了一套系统，即电子围栏的位置预警，通过导航定位系统划分人流密集、信号密集、灾害区域以及将被灾害波及区域，通过对目标物判断是否在电子围栏区域内进行危险预警，最大化的减少避免各类损失。目前还存在位置监测设备的小范围难监测以及海洋区域难监测定位的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于限定位置的区域预警方法，本发明提供一种能通过虚拟化的电子围栏，通过卫星定位查看目标物是否在危险区域内，通过北斗卫星信号进行通知，使得相关人员及时脱离危险区域。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种基于限定位置的区域预警方法，包括以下步骤：

步骤A、根据划分的不同危险等级的地理位置范围，设置出多个用于表示不同危险等级的电子围栏，电子围栏为多边形；

步骤B、建立出每个电子围栏的最外围最小矩形；

步骤C、以电子围栏的每条边为对角线，为每条边建立最小外包矩形，根据最小外包矩形作为叶子节点、电子围栏的最外围最小矩形作为根节点以及预设的R树构建规则建立出R树；

步骤D、实时获取目标的位置，采用基于R树索引的射线算法判断该目标的位置是否位于某一个电子围栏的区域内，具体如下：

对步骤C建立的R树由根节点至叶子节点的顺序在各分支上进行递归查找；如果递归查找到的节点为根节点或分支节点，则目标没有位于该电子围栏内；

如果递归查找到的节点为叶子节点，则获取与该叶子节点对应的电子围栏的区域，采用射线方法，获得以目标所在位置为起点的射线与该电子围栏的每条边的交点个数，若交点个数为奇数时，则目标位于该电子围栏的区域内，若交点个数为偶数时，则目标没有位于该电子围栏的区域内；

步骤E、根据判断出的目标所处于某个电子围栏中，由此划分出目标位置的危险预警等级。

作为本发明所述的一种基于限定位置的区域预警方法进一步优化方案，电子围栏是闭环的多边形。

作为本发明所述的一种基于限定位置的区域预警方法进一步优化方案，通过卫星系统以经度、纬度的形式设点进行电子围栏的划分与设置。

作为本发明所述的一种基于限定位置的区域预警方法进一步优化方案，通过北斗卫星系统获取目标的位置信息。

作为本发明所述的一种基于限定位置的区域预警方法进一步优化方案，最外围最小矩形恰好框住电子围栏的区域。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）通过卫星系统以经度、纬度的形式设点进行多边形电子围栏的划分与设置，通过北斗卫星系统获取目标物（终端）的位置信息，并实现北斗位置信息与其他地图位置信息（百度地图、谷歌地图、高德地图）的转换，提出一种高效确定目标物与电子围栏的位置关系；

（2）在正常的海上作业中，会遇到未预测到的风暴潮、海啸等海洋灾害，本发明能够通过划分灾害区域以及一定时间内的灾害波及区域甚至筛选出相对安全海域，设置海洋灾害地带、安全地带电子围栏，将海域内所有船只进行定位后测评各个船只是否在危险地带，给予相应的警戒信息，可以对其逃离危险区域驶入安全海域进行相关航线指导，最大化的避免灾难损失；

（3）本发明有效划分出灾害危险区域和潜在危险区，通过卫星的信息发送通知处在危险区以及潜在危险区的船只尽快驶离危险区，最大程度避免灾害的破坏以及人物财的损失。

附图说明

图1是射线算法流程；

图2是预警场景示意图；

图3是电子围栏预警区域计算模型；

图4是R树处理模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明通过卫星系统以经度、纬度的形式设点进行多边形电子围栏的划分与设置，通过北斗卫星系统获取目标物（终端）的位置信息，并实现北斗位置信息与其他地图位置信息（百度地图、谷歌地图、高德地图）的转换，提出一种高效确定目标物与电子围栏的位置关系。

在正常的海上作业中，会遇到未预测到的风暴潮、海啸等海洋灾害，本专利能够通过划分灾害区域以及一定时间内的灾害波及区域甚至筛选出相对安全海域，设置海洋灾害地带、安全地带电子围栏，将海域内所有船只进行定位后测评各个船只是否在危险地带，给予相应的警戒信息，可以对其逃离危险区域驶入安全海域进行相关航线指导，最大化的避免灾难损失。

如图1所示是射线算法：

1.已知点目标物point(x,y)和电子围栏多边形Polygon（x1,y1;x2,y2;….xn,yn;）；

2.以point(x,y)为起点，以无穷远为终点作平行于X轴的直线line(x,y; -∞,y)；

3.循环取得(for(初始迭代次数i=0;i<n;i++))多边形的每一条边side(xi,yi;xi+1,yi+1)，且判断是否平行于X轴，如果平行继续，否则，i++；n为多边形的总边数；

4.同时判断point(x,y)是否在边上，如果是，则返回1(点在多边形上)，否则继续下面的判断；

5.判断线side与line是否有交点，如果有则判断交点的总数，否则，i++。

6. 判断交点的总数，如果为奇数则返回0（点在多边形内），偶数则返回2（点在多边形外）。

以上为本方法的基础算法——射线算法，通过射线算法计算判断目标点是否存在于划分的电子围栏内，与此同时也出现了另外一个问题，由于港口、码头、海岛区域自身环境地理及分布特性，当电子围栏设定区域形状比较复杂，造成多边形边数目巨大，此时通过射线法等将计算量大且耗时（算法复杂度为O(N)，其中N为电子围栏多边形边数），对预警的及时性带来不利影响。

本发明将提出一种电子围栏位置预警的优化算法，可将复杂多边形电子围栏的遍历时间复杂度从C(N)降到C（Log(N)），具体流程如下：

步骤1、获取多边形电子围栏的各顶点的重心作为该电子围栏的中心点；

步骤2，以中心点作为坐标原点且以多边形顶点与中心点距离最长的方向作为x轴，经过坐标原点并垂直于x轴的为y轴，在此坐标系下获得电子围栏的各顶点的x轴坐标和y轴坐标，即获得各顶点坐标；

步骤3，选取出距离两坐标轴的绝对距离之和最大的顶点；

步骤4，在步骤3获得的顶点基础上，建立电子围栏多边形的最小外切矩形区域；

步骤5，在此多边形区域内，再采用基于R树索引的射线法。

基于R树索引的射线算法是通过使用最小外包矩形表示多边形，通过判断目标点是否在矩形内一步步形成排查。以图3为例，描述基于R树索引的射线算法流程：

（1）以多边形的每条边为对角线，为每条边建立最小外包矩形，建立R树；

（2）首先判断目标位置是否在最外围最小矩形内，以射线算法判断是否在矩形12内，不在12以内则判断该目标点在电子围栏以外。

（3）在矩形12内则继续判断是否在矩形10、矩形11、矩形9以内，如不在9、10、11任意矩形内则判断该目标点在电子围栏外；

（4）如判断目标点在9、10、11中的任一矩形内，判断是否在其内部小矩形1、2、3或4、5或6、7、8内，如目标点通过射线算法不存在于任意最小外围矩形，以安全为见同样可以将其视为图形内部位置范围；如判断的目标点存在于任意某个最小外围矩形内即可判断在多边形内部，该两类情况都将发送预警通知。最小外围矩形指最外围可包含围栏区域的最小矩形。

在图2中，通过对接北斗卫星系统以及气象定位系统，向控制台传输海洋灾害的具体发生范围，以及在X小时内的波及受灾范围，给予具体的定位坐标，每个坐标点与相邻坐标点相连接，组成多条线形成闭环的多边形，该多边形即为电子围栏。北斗卫星系统以灾害发生地为圆点，范围XX海里以内进行在航船只的搜索定位，将该范围内需要通知的船只的位置数据传输至控制台，由于各个船只都安装了系统终端，能够时刻传送位置数据。

通过本方法中的射线算法，对于每条范围内船只进行判断，以船只坐标点为起点的射线是否与各个电子围栏相交以及交点个数，判断船只是否处于哪个电子围栏中，由此划分每条船的危险预警等级。

在图4中，在判断了船只的危险预警等级后，系统统一发送不同的预警信息，以及传递信息避免造成更大损失。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于限定位置的区域预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、根据划分的不同危险等级的地理位置范围，设置出多个用于表示不同危险等级的电子围栏，电子围栏为多边形；

步骤B、建立出每个电子围栏的最外围最小矩形；

步骤C、以电子围栏的每条边为对角线，为每条边建立最小外包矩形，根据最小外包矩形作为叶子节点、电子围栏的最外围最小矩形作为根节点以及预设的R树构建规则建立出R树；

步骤D、实时获取目标的位置，采用基于R树索引的射线算法判断该目标的位置是否位于某一个电子围栏的区域内，具体如下：

对步骤C建立的R树由根节点至叶子节点的顺序在各分支上进行递归查找；如果递归查找到的节点为根节点或分支节点，则目标没有位于该电子围栏内；

如果递归查找到的节点为叶子节点，则获取与该叶子节点对应的电子围栏的区域，采用射线方法，获得以目标所在位置为起点的射线与该电子围栏的每条边的交点个数，若交点个数为奇数时，则目标位于该电子围栏的区域内，若交点个数为偶数时，则目标没有位于该电子围栏的区域内；

步骤E、根据判断出的目标所处于某个电子围栏中，由此划分出目标位置的危险预警等级。

2.根据权利要求1所述的一种基于限定位置的区域预警方法，其特征在于，电子围栏是闭环的多边形。

3.根据权利要求1所述的一种基于限定位置的区域预警方法，其特征在于，通过卫星系统以经度、纬度的形式设点进行电子围栏的划分与设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于限定位置的区域预警方法，其特征在于，通过北斗卫星系统获取目标的位置信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于限定位置的区域预警方法，其特征在于，最外围最小矩形恰好框住电子围栏的区域。