CN112462362A - 一种基于真实孔径雷达的配准和预警算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于真实孔径雷达的配准和预警算法，主要涉及预警算法技术领域，以雷达扫描的数据为核心，通过对宽、高、型变量、位置偏移量的计算来确定该雷达扫描区域的预警等级。本发明可以通过运算把握矿山预警等级，客观的反映矿山的地形变化，以便于采取有针对性的措施；雷达监测站点定时向服务器发送数据，通过运算把握该地区的预警等级，客观的反应当前地区的地形变化，准确度较高，对及时有效采取防范措施有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种预警算法，尤其是一种基于真实孔径雷达的配准和预警算法。
背景技术
矿山开采会产生滑坡，滑坡深部为煤矿采空区，煤矿开采导致岩土体应力改变，产生变形，这种危害危险性极大，为防止这种灾害现今均是利用边坡孔径雷达对矿区数据采集并数据，以期提前预警，现场雷达采集数据后，通过接口调用将监测数据上传至系统服务端，服务端接收到数据后进行数据存储以及数据分析，用户通过客户端对历史数据或实时数据进行查询，此时就需要一种预警算法能够将孔径雷达的配准结果在客户端进行展示，同时通过点选择或区域选择对选择的数据进行曲线分析，计算预计滑坡时间。
发明内容
本发明提供了一种基于真实孔径雷达的配准和预警算法，解决了现有技术中存在的缺乏此种预警算法的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：以雷达扫描的数据为核心，通过对宽、高、型变量、位置偏移量的计算来确定该雷达扫描区域的预警等级，具体步骤如下：
1)在地形上选择一个区域，设选择的图形上横坐标是x，纵坐标是y；
2)设定相对于雷达采集数据的横轴偏移量是offx，设定相对于雷达采集数据的纵轴偏移量是offy；
3)设定分析的相对宽度是w，设定分析的相对高度是h，雷达扫描总数据量为length，设定地形的相对偏移量为i，设t为雷达扫描选中地形的平均形变量；
4)设a为实际的数据位置横向坐标，通过a＝(x-offx)/w计算；
5)设d为实际的数据位置纵向坐标，通过d＝(y-offy)/h计算；
6)设岩层密度占用比例为avg，通过avg＝(a/2+d/2)/(i+length)计算；
7)设预警等级g，通过g＝f(a,d,i)计算；
8)设定预警值：
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2
无预警：d×100+a＞length
9)用t和s1、s2、s3比较判断预警等级如下：
当R＝0时，未屏蔽，判断关系：
t＜s1，输出为0，即g＝f(a,d,i)＝0，则预警等级为无；
t≥s1，t＜s2，输出为1，即g＝f(a,d,i)＝1，则预警等级为黄色预警；
t≥s2，t＜s3，输出为2，即g＝f(a,d,i)＝2，则预警等级为橙色预警；
t≥s3，输出为3，即g＝f(a,d,i)＝3，则预警等级为红色预警；
d×100+a＞length,则预警等级为无，无预警；
当雷达扫描被屏蔽，判断关系：
输出为0，则预警等级为无。
其中函数值为x∈N，y∈N，offx∈[0,200],offy∈[0,200],w∈N，h∈N，length∈[1,+∞]，i∈N，a∈N，d∈N，t∈N，g∈{0，1，2，3}，其中N为自然数。
优选的，根据输出的g数值判断对应的预警等级，判断危险等级，预警等级g数值越小，预警等级越低，预警等级g数值越大，预警等级越高。
优选的，所选雷达扫描区域的区域面积一定时，雷达扫描总数据量和地形的相对偏移量和预警值成正比关系。
本发明采用上述结构，具有以下的优点：可以通过运算把握矿山预警等级，客观的反映矿山的地形变化，以便于采取有针对性的措施；雷达监测站点定时向服务器发送数据，通过运算把握该地区的预警等级，客观的反应当前地区的地形变化，准确度较高，对及时有效采取防范措施有重大意义。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本发明进行详细阐述。
以雷达扫描的数据为核心，通过对宽、高、型变量、位置偏移量的计算来确定该雷达扫描区域的预警等级，具体步骤如下：
1)在地形上选择一个区域，设选择的图形上横坐标是x，纵坐标是y；
2)设定相对于雷达采集数据的横轴偏移量是offx，设定相对于雷达采集数据的纵轴偏移量是offy；
3)设定分析的相对宽度是w，设定分析的相对高度是h，雷达扫描总数据量为length，设定地形的相对偏移量为i，设t为雷达扫描选中地形的平均形变量；
4)设a为实际的数据位置横向坐标，通过a＝(x-offx)/w计算；
5)设d为实际的数据位置纵向坐标，通过d＝(y-offy)/h计算；
6)设岩层密度占用比例为avg，通过avg＝(a/2+d/2)/(i+length)计算；
7)设预警等级g，通过g＝f(a,d,i)计算；
8)设定预警值：
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2
无预警：d×100+a＞length
9)用t和s1、s2、s3比较判断预警等级如下：
当R＝0时，未屏蔽，判断关系：
t＜s1，输出为0，即g＝f(a,d,i)＝0，则预警等级为无；
t≥s1，t＜s2，输出为1，即g＝f(a,d,i)＝1，则预警等级为黄色预警；
t≥s2，t＜s3，输出为2，即g＝f(a,d,i)＝2，则预警等级为橙色预警；
t≥s3，输出为3，即g＝f(a,d,i)＝3，则预警等级为红色预警；
d×100+a＞length,则预警等级为无，无预警；
当雷达扫描被屏蔽，判断关系：
输出为0，则预警等级为无。
其中函数值为x∈N，y∈N，offx∈[0,200],offy∈[0,200],w∈N，h∈N，length∈[1,+∞]，i∈N，a∈N，d∈N，t∈N，g∈{0，1，2，3}，其中N为自然数。
根据输出的g数值判断对应的预警等级，判断危险等级，预警等级g数值越小，预警等级越低，预警等级g数值越大，预警等级越高。
所选雷达扫描区域的区域面积一定时，雷达扫描总数据量和地形的相对偏移量和预警值成正比关系。
实施例：
将雷达对矿区采集的数据带入预警等级函数g＝f(a,d,i)中,
第一组数据输入：x＝100，y＝50，offx＝10，offy＝20
w＝10，h＝10，length＝1000，i＝100，t＝163
计算过程：
中间带入计算：
a＝(x-offx)/w＝(100-10)/10＝9
d＝(y-offy)/h＝(50-20)/10＝3
avg＝(a/2+d/2)/(i+length)＝(9/2+3/2)/(100+1000)＝0.005454
计算预警值：
无预警：(d×100+a＝3×100+9＝309)＜(length＝1000)
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2＝(30+6/1100×1000)×2＝70.908
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2＝(60+avg×length)×2＝130.908
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2＝(90+avg×length)×2＝190.908
t≥s2，t＜s3输出为2，即g＝f(a,d,i)＝f(9,3,100)＝2
输出的结果：g＝2
预警等级为二级，预警状态为橙色预警。
第二组数据输入：
x＝90，y＝60，offx＝30，offy＝10，w＝20，h＝10
length＝200，i＝10，t＝60
计算过程：
中间带入计算：
a＝(x-offx)/w＝(90-30)/20＝3
d＝(y-offy)/h＝(60-10)/10＝3
avg＝(a/2+d/2)/(i+length)＝(3/2+3/2)/(100+1000)＝0.0142
计算预警值：
无预警：d×100+a＝3×100+3＝303)＞(length＝200)
输出的结果：g＝0
预警等级为无，无预警。
第三组数据输入：
x＝110，y＝65，offx＝10，offy＝5，w＝5，h＝30
length＝400，i＝40，t＝260
计算过程：
中间带入计算：
a＝(x-offx)/w＝(110-10)/5＝20
d＝(y-offy)/h＝(65-5)/30＝2
avg＝(a/2+d/2)/(i+length)＝(20/2+2/2)/(40+400)＝0.025
计算预警值：
无预警：(d×100+a＝2×100+20＝220)＜(length＝400)
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2＝(30+0.025×400)×2＝80
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2＝(60+0.025×400)×2＝140
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2＝(90+0.025×400)×2＝200
t≥s3,输出为3，即g＝f(a,d,i)＝f(20,2,40)＝3
输出的结果：g＝3
预警等级为三级，预警状态为红色预警。
第四组数据输入：
x＝44，y＝66，offx＝2，offy＝4，w＝2，h＝2
length＝400，i＝5，t＝270
计算过程：
中间带入计算：
a＝(x-offx)/w＝(44-2)/2＝21
d＝(y-offy)/h＝(66-4)/2＝31
avg＝(a/2+d/2)/(i+length)＝(21/2+31/2)/(5+400)＝0.0641
计算预警值：
无预警：(d×100+a＝31×100+21＝331)＜(length＝400)
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2＝(30+0.0641×400)×2＝111.28
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2＝(60+0.0641×400)×2＝145.64
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2＝(90+0.0641×400)×2＝231.28
t≥s3,输出为3，即g＝f(a,d,i)＝f(21,31,5)＝3
输出的结果：g＝3
预警等级为三级，预警状态为红色预警。
第五组数据输入：
x＝33，y＝55，offx＝6，offy＝2，w＝10，h＝10
length＝1000，i＝20，t＝146
计算过程：
中间带入计算：
a＝(x-offx)/w＝(33-6)/10＝2.7
d＝(y-offy)/h＝(55-2)/10＝5.3
计算比例：
avg＝(a/2+d/2)/(i+length)＝(2.7/2+5.3/2)/(20+1000)＝0.0039
计算预警值：
无预警：(d×100+a＝5.3×100+2.7＝532.7)＜(length＝1000)
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2＝(30+0.0039×1000)×2＝37.8
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2＝(60+0.0039×1000)×2＝127.8
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2＝(90+0.0039×1000)×2＝187.8
t≥s2,并且t＜s3,输出为2，即g＝f(a,d,i)＝f(2.7,5.3,20)＝2
输出的结果：g＝2
预警等级为二级，预警状态为橙色预警。
此时，可以根据输出的g数值判断对应的预警等级，然后根据预警等级计算预计滑坡时间，做出相应的预防措施。
其中，雷达和雷达扫描技术均是现有技术。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种基于真实孔径雷达的配准和预警算法，其特征在于：以雷达扫描的数据为核心，通过对宽、高、型变量、位置偏移量的计算来确定该雷达扫描区域的预警等级，具体步骤如下：
1)在地形上选择一个区域，设选择的图形上横坐标是x，纵坐标是y；
2)设定相对于雷达采集数据的横轴偏移量是offx，设定相对于雷达采集数据的纵轴偏移量是offy；
3)设定分析的相对宽度是w，设定分析的相对高度是h，雷达扫描总数据量为length，设定地形的相对偏移量为i，设t为雷达扫描选中地形的平均形变量；
4)设a为实际的数据位置横向坐标，通过a＝(x-offx)/w计算；
5)设d为实际的数据位置纵向坐标，通过d＝(y-offy)/h计算；
6)设岩层密度占用比例为avg，通过avg＝(a/2+d/2)/(i+length)计算；
7)设预警等级g，通过g＝f(a,d,i)计算；
8)设定预警值：
黄色预警：s1＝(30+avg×length)×2
橙色预警：s2＝(60+avg×length)×2
红色预警：s3＝(90+avg×length)×2
无预警：d×100+a＞length
9)用t和s1、s2、s3比较判断预警等级如下：
当R＝0时，未屏蔽，判断关系：
t＜s1，输出为0，即g＝f(a,d,i)＝0，则预警等级为无；
t≥s1，t＜s2，输出为1，即g＝f(a,d,i)＝1，则预警等级为黄色预警；
t≥s2，t＜s3，输出为2，即g＝f(a,d,i)＝2，则预警等级为橙色预警；
t≥s3，输出为3，即g＝f(a,d,i)＝3，则预警等级为红色预警；
d×100+a>length,则预警等级为无，无预警；
当雷达扫描被屏蔽，判断关系：
输出为0，则预警等级为无。
其中函数值为x∈N，y∈N，offx∈[0,200],offy∈[0,200],w∈N，h∈N，length∈[1,+∞]，i∈N，a∈N，d∈N，t∈N，g∈{0，1，2，3}，其中N为自然数。
2.根据权利要求1所述的基于真实孔径雷达的配准和预警算法，其特征在于：根据所述的输出的g数值判断对应的预警等级，判断危险等级，预警等级g数值越小，预警等级越低，预警等级g数值越大，预警等级越高。
3.根据权利要求1所述的基于真实孔径雷达的配准和预警算法，其特征在于：所选雷达扫描区域的区域面积一定时，所述的雷达扫描总数据量和地形的相对偏移量和所述的预警值成正比关系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A registration and warning algorithm based on real aperture radar Granted publication date: 20220506 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Suzhou Branch Pledgor: Suzhou Ruisi breakthrough Electronic Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980028929 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |