CN111323778B - 基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法，岸基监控系统包括沿岸基按照预设距离架设的监控站点，每一个监控站点配置至少一个用于监测海域的传感器，包括：S1、获取跟踪目标信息。S2、基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集；以及，根据跟踪目标信息和监测子区域集，确定跟踪目标所属监测子区域。S3、在跟踪目标所属监测子区域的关联传感器存在两个以上时，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息。大幅度地提升算法运行效率，保证实时性要求。

Description

基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法
技术领域
本发明涉及智能航运岸基监控技术领域，尤其涉及一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法。
背景技术
岸基监控系统是指通过在海岸线、港口以及内河沿岸架设监控站点，用以辅助海事部门、港口集团实现对近海领域内航行态势的检测感知，从而可以为港口调度、船舶的统一调度提供事实依据。
为提高岸基监控系统对近海领域内航行态势的检测感知自主性，满足智能航运系统对岸基监控系统的功能需求。现有中提供了一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统，该系统包括态势感知子系统、数据处理平台和通讯网络。
态势感知子系统包括沿岸基按照预设距离架设的监控站点，每一个监控站点配置至少一个用于监测海域的传感器，传感器包括雷达设备、 AIS设备和视频监控设备。雷达通过发射脉冲电磁波和接收监测区域内目标物的回波，获取目标物的位置信息并实现目标物的跟踪识别。AIS设备用于接收监测区域内船舶发送的本船信息(动态信息和静态信息)，掌握海域内船舶的实时状况。监控系统主要指全景摄像头，对海面状况进行监视。数据处理平台是对态势感知子系统接收到的数据进行管理的子系统，包括数据的存储、清洗、处理、融合等功能，通过数据处理平台将传感器采集到的原始数据转换成具有实际指导意义的准确数据。通讯网络用于岸基监控系统与其他平台进行信息交互，具体是指基于卫星通讯或4G/5G 通讯，将岸基监控系统数据处理平台中的数据实时传输到智能船舶岸基控制中心以及相关机构。
可见，基于组网式联结的多传感器岸基监控系统通过多传感器协同合作实现高精度的目标定位及跟踪，其中需要对多传感器进行数据融合。而确定航迹关联(即多传感器检测到的数据是否来源于同一目标)是进行数据融合的前提。在岸基、港口海域船舶作业频繁，目标密集且复杂，针对同一目标有来自不同监控站点的传感器监测，因此在进行航迹关联的时候会带来巨大的计算量，计算效率低且无法保证实时性。
因此，亟需一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法，大幅度地提升算法运行效率，保证实时性要求。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法，岸基监控系统包括沿岸基按照预设距离架设的监控站点，每一个监控站点配置至少一个用于监测海域的传感器，包括以下步骤：
步骤S1、获取跟踪目标信息。
步骤S2、基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集；以及，根据跟踪目标信息和监测子区域集，确定跟踪目标所属监测子区域。
步骤S3、在跟踪目标所属监测子区域的关联传感器存在两个以上时，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息。
作为本发明方法的一种改进，用于监测海域的传感器包括雷达设备、 AIS设备和视频监控设备；每一个监控站点均配置雷达设备、AIS设备和视频监控设备。
作为本发明方法的一种改进，每一个监控站点与其相邻监控站点的距离在(5R/4，3R/2)之间；其中R表示雷达设备的监测半径。
作为本发明方法的一种改进，获取跟踪目标信息，包括：基于雷达设备监测信息，获取跟踪目标信息。
作为本发明方法的一种改进，基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集，包括：
Figure RE-GDA0002488376360000031
其中，S1i表示第i个监控站点的第1监控子区域，xi，yi，zi分别表示第i 个监控站点配置的雷达设备、AIS设备和视频监控设备；S2i表示第i个监控站点的第2监控子区域；S3li表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi-1表示第i-1个监控站点配置的雷达设备；S3ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi+1表示第 i+1个监控站点配置的雷达设备；S4li表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第4监控子区域；S4ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第4监控子区域；S5i表示第i个监控站点的第5监控子区域。
作为本发明方法的一种改进，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息和跟踪目标所属监测子区域，获取跟踪目标所属监测子区域的监测信息；根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息。
作为本发明方法的一种改进，根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：依次遍历跟踪目标所属监测子区域的监测信息，将与跟踪目标的关联度满足预设条件的信息作为跟踪目标的航迹关联信息。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
1、以雷达设备的监测半径R为基础，设定监控站点间的间距，确保每两个监控站点的雷达监测区域有重合部分，保证监控范围全覆盖和经济性的同时，避免监控站点冗余。
2、基于组网式联结的多传感器岸基监控系统，本发明结合区域划分原理，在进行航迹关联时，设定航迹检索的范围，大幅度删减在航迹目标关联检索过程中的无效目标关联判断，提高计算效率，保证实时性的要求。
附图说明
本发明借助于以下附图进行描述：
图1为本发明具体实施方式中组网式联结的多传感器岸基监控系统的示意图；
图2为本发明具体实施方式中基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
基于组网式联结的多传感器岸基监控系统，本发明结合区域划分原理，在进行航迹关联时，设定航迹检索的范围从而大幅度降低计算量，避免无效计算，提高航迹关联的计算效率。
在一具体实施例中，适用本发明方法的组网式联结的多传感器岸基监控系统包括沿岸基按照预设距离架设的监控站点，每一个监控站点均配置雷达设备、AIS设备和视频监控设备，如图1所示。优选地，每一个监控站点与其相邻监控站点的距离在(5R/4，3R/2)之间；其中R表示雷达设备的监测半径。以雷达设备的监测半径R为基础，设定监控站点间的间距，确保每两个监控站点的雷达监测区域有重合部分，保证监控范围全覆盖和经济性的同时，避免监控站点冗余。
基于上述组网式联结的多传感器岸基监控系统，本发明提供的航迹关联方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1、基于雷达设备监测信息，获取跟踪目标信息。
步骤S2、基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集；以及，根据跟踪目标信息和监测子区域集，确定跟踪目标所属监测子区域。
如图1所示，每个监控站点半径最大的监控圈代表雷达设备的监测区域，每个监控站点半径次之的监控圈代表AIS设备的监测区域，每个监控站点半径最小的监控圈代表视频监控设备的监测区域。根据监测区域的关联传感器，多传感器岸基监控系统的监测区域可以划分为：由所属监控站点内雷达设备、AIS设备和视频监控设备进行监测的S1监测子区域，由所属监控站点内雷达设备和AIS设备进行监测的S2监测子区域，由所属监控站点内雷达设备、AIS设备以及相邻监控站点内雷达设备进行监测的S3监测子区域，由所属监控站点内雷达设备以及相邻监控站点内雷达设备进行监测的S4监测子区域，只由所属监控站点内雷达设备进行监测的S5监测子区域。
具体地，基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集，包括：
Figure RE-GDA0002488376360000051
其中，S1i表示第i个监控站点的第1监控子区域，xi，yi，zi分别表示第i 个监控站点配置的雷达设备、AIS设备和视频监控设备；S2i表示第i个监控站点的第2监控子区域；S3l表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi-1表示第i-1个监控站点配置的雷达设备；S3ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi+1表示第 i+1个监控站点配置的雷达设备；S4li表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第4监控子区域；S4ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第4监控子区域；S5i表示第i个监控站点的第5监控子区域。
步骤S3、在跟踪目标所属监测子区域的关联传感器存在两个以上时，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息。
具体地，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息和跟踪目标所属监测子区域，获取跟踪目标所属监测子区域的监测信息；根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息。
具体地，根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：依次遍历跟踪目标所属监测子区域的监测信息，将与跟踪目标的关联度满足预设条件的信息作为跟踪目标的航迹关联信息。
本发明提供的基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法，大幅度删减在航迹目标关联检索过程中的无效目标关联判断，提高计算效率，保证实时性的要求。
进一步地，根据上述基于组网式联结的多传感器岸基监控系统的航迹关联方法获得的跟踪目标的航迹关联信息，进行数据融合。需要说明的是，在跟踪目标所属监测子区域的关联传感器为一个时，不需要进行航迹关联，亦不需要进行数据融合。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于组网式联结地多传感器岸基监控系统的航迹关联方法，所述岸基监控系统包括沿岸基按照预设距离架设的监控站点，每一个监控站点配置至少一个用于监测海域的传感器，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取跟踪目标信息；
步骤S2、基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集；以及，根据所述跟踪目标信息和所述监测子区域集，确定跟踪目标所属监测子区域；
步骤S3、在跟踪目标所属监测子区域的关联传感器存在两个以上时，根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息；
其中，所述用于监测海域的传感器包括雷达设备、AIS设备和视频监控设备；所述每一个监控站点均配置雷达设备、AIS设备和视频监控设备；每一个监控站点与其相邻监控站点之间的距离为5R/4～3R/2；其中R表示雷达设备的监测半径；
所述基于岸基监控系统中每个传感器的监测区域，根据监测区域的关联传感器，对岸基监控系统的监测区域进行划分，获得监测子区域集，包括：
Figure FDA0004079488310000011
其中，S1i表示第i个监控站点的第1监控子区域，xi，yi，zi分别表示第i个监控站点配置的雷达设备、AIS设备和视频监控设备；S2i表示第i个监控站点的第2监控子区域；S3li表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi-1表示第i-1个监控站点配置的雷达设备；S3ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第3监控子区域，xi+1表示第i+1个监控站点配置的雷达设备；S4li表示第i个监控站点的与左相邻监控站点相关的第4监控子区域；S4ri表示第i个监控站点的与右相邻监控站点相关的第4监控子区域；S5i表示第i个监控站点的第5监控子区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取跟踪目标信息，包括：基于雷达设备监测信息，获取跟踪目标信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息，进行航迹的关联，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：根据跟踪目标所属监测子区域的关联传感器的监测信息和跟踪目标所属监测子区域，获取跟踪目标所属监测子区域的监测信息；根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据跟踪目标所属监测子区域的监测信息，进行航迹关联判断，获得跟踪目标的航迹关联信息，包括：依次遍历跟踪目标所属监测子区域的监测信息，将与跟踪目标的关联度满足预设条件的信息作为跟踪目标的航迹关联信息。
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