信息融合技術(shù)在邊海防智能防控體系中的應(yīng)用研究

陸兵

摘要：在邊海防智能防控體系中應(yīng)用信息融合技術(shù)，將雷達(dá)、北斗、GPS、AIS等目標(biāo)信息，以及監(jiān)控站視頻圖像等可視信息有效接入與融合，互聯(lián)共享、形成互動，并與邊防業(yè)務(wù)系統(tǒng)等掛接，實現(xiàn)對重點邊海防轄區(qū)船舶、人員等目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視、識別和辨認(rèn)，實時預(yù)警和報警，滿足邊防各級、不同業(yè)務(wù)部門的業(yè)務(wù)處理需求。

關(guān)鍵詞：信息融合；態(tài)勢顯示；防控體系

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）07-0216-02

Abstract： The application of information fusion technology in the intelligent control system of coast defense， radar， compass， GPS， AIS and other information of the target， and the monitoring station effective access video images and other visual information and fusion， sharing， interactive form， and articulated and frontier business system， realize the focus on the border and coastal area of the ship， personnel for surveillance， target recognition and identification， real-time early warning and alarm， to satisfy the business process requirements for border at all levels， different business department.

Key words： information fusion； situation display； prevention and control system

1引言

信息融合（information fusion）是一種多源信息綜合處理技術(shù)，充分利用不同時間和空間的多傳感器資源，采用計算機(jī)技術(shù)對按時序、空間獲得的觀測信息在一定準(zhǔn)則下，加以自動化分析、綜合優(yōu)化，產(chǎn)生比單一信息源更精確、更完善的估計和判斷，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、地質(zhì)科學(xué)、圖像處理等領(lǐng)域。

近年來，邊防部門正在大力推進(jìn)科技管邊控邊工作，在邊海防一線投資興建了多個雷達(dá)觀察站、視頻監(jiān)控站等基礎(chǔ)技術(shù)設(shè)施，建設(shè)了AIS船舶自動識別系統(tǒng)、GPS輔助指揮系統(tǒng)，這些設(shè)施和系統(tǒng)在邊防保衛(wèi)工作中發(fā)揮了較大作用。但在工作實踐中也發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)傳感器采集信息的空間、時間、表達(dá)方式各不相同，側(cè)重點和用途也都不盡相同，迫切需要采用信息融合技術(shù)將這些系統(tǒng)進(jìn)行整合，建設(shè)統(tǒng)一的邊海防可視化智能防控體系，實現(xiàn)對重點邊海防轄區(qū)船舶、人員等目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控、管理，實現(xiàn)預(yù)防性的邊防管理。

本文就信息融合技術(shù)在邊防智能防控平臺中的應(yīng)用進(jìn)行分析，重點探討多傳感器目標(biāo)信息融合、目標(biāo)信息的態(tài)勢顯示和目標(biāo)業(yè)務(wù)屬性管理等三方面問題。

2多傳感器目標(biāo)信息的融合

1）船舶AIS信息的融合。從邊防自建的AIS信號接收基站或第三方AIS數(shù)據(jù)源（如海事部門提供的AIS數(shù)據(jù)） 接收的船舶數(shù)據(jù)（動、靜態(tài)信息），經(jīng)平臺信息處理和融合模塊解析、處理和去除冗余后，存入后臺數(shù)據(jù)庫。因AIS船舶定位信號中每條船舶MMSI碼具有唯一性，存入數(shù)據(jù)庫后，不必進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，只需將最近時間段內(nèi)接受的船舶信息通過MMSI碼去重后，在電子海圖上顯示即可。

2）多部雷達(dá)基站信號在交叉重疊區(qū)域的融合。雷達(dá)作為海上目標(biāo)觀通的主要技術(shù)手段，具有觀察距離遠(yuǎn)、不受天氣條件限制、能對海上目標(biāo)進(jìn)行定位的優(yōu)點。在使用中，為滿足對某一重點海域的觀察，往往架設(shè)多部雷達(dá)，需要將兩部在交叉重疊區(qū)域的雷達(dá)基站信號進(jìn)行融合。其基本方法是：將重疊區(qū)域內(nèi)的多部雷達(dá)掃描出來的目標(biāo)位置（經(jīng)緯度）、航向、航速、轉(zhuǎn)向率和加速度等主要參數(shù)傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)服務(wù)器，通過對比同一目標(biāo)坐標(biāo)的主要參數(shù)及雷達(dá)目標(biāo)的運行模型來實現(xiàn)同一目標(biāo)融合。在態(tài)勢顯示上去掉同一目標(biāo)的冗余，將多個雷達(dá)監(jiān)控海區(qū)的目標(biāo)一同顯示在電子海圖上，自動鎖定和跟蹤雷達(dá)覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有目標(biāo)。

3）GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)的融合。同樣，接收GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)后，經(jīng)平臺信息處理和融合模塊解析、處理和去除冗余后，存入監(jiān)測點或監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫。

4）各種不同傳感器定位數(shù)據(jù)的融合。為保證原始數(shù)據(jù)的完整性，不同類型定位傳感器數(shù)據(jù)源的目標(biāo)（例如：雷達(dá)、AIS、GPS、北斗）數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中不做融合，但是在數(shù)據(jù)庫中應(yīng)保存不同類型傳感器數(shù)據(jù)源目標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過融合開關(guān)，客戶端可以控制雷達(dá)、AIS、GPS、北斗目標(biāo)融合或分離顯示。融合顯示的依據(jù)是不同類型傳感器數(shù)據(jù)源目標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系、目標(biāo)的數(shù)據(jù)源類型、目標(biāo)數(shù)據(jù)源類型的優(yōu)先級、目標(biāo)數(shù)據(jù)的入庫時間戳等。目標(biāo)定位數(shù)據(jù)通過目標(biāo)ID或目標(biāo)中文名稱與邊檢和邊管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)及融合。

5）白光/紅外等視頻監(jiān)控信號的融合及與雷達(dá)、AIS基站等定位傳感器互動，實現(xiàn)對目標(biāo)的自動跟蹤。為解決視頻監(jiān)控與雷達(dá)等定位信息的聯(lián)動，平臺軟件應(yīng)建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，將光白/紅外等視頻監(jiān)控設(shè)備的視頻圖像或報警信息通過網(wǎng)絡(luò)逐級上傳至各級視頻流媒體服務(wù)器，通過視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)提供的Web服務(wù)、控件或SDK調(diào)閱視頻流媒體服務(wù)器管理的任意設(shè)備的實時視頻、視頻歷史錄像和報警信息，并實現(xiàn)對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（例如云臺的控制）。在同一監(jiān)控區(qū)域，還應(yīng)實現(xiàn)雷達(dá)、AIS基站等定位傳感器與光電設(shè)備的聯(lián)動接力跟蹤，當(dāng)雷達(dá)或AIS基站發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)，協(xié)同探測模塊自動計算云臺參數(shù)，控制云臺鎖定目標(biāo)方位，獲取可疑目標(biāo)的視頻圖像，并隨著目標(biāo)的移動實時轉(zhuǎn)向跟蹤。若目標(biāo)超出某視頻設(shè)備的監(jiān)控范圍，協(xié)同探測模塊自動將可疑目標(biāo)的位置信息傳送到鄰近的視頻監(jiān)控設(shè)備繼續(xù)跟蹤該目標(biāo)，實現(xiàn)多個視頻監(jiān)控設(shè)備對同一目標(biāo)的自動接力跟蹤。

3目標(biāo)信息的態(tài)勢顯示

目標(biāo)的態(tài)勢顯示主要根據(jù)數(shù)據(jù)來源分類，對雷達(dá)、AIS、GPS、北斗采集的目標(biāo)信息以不同的符號在電子海圖/地圖上顯示目標(biāo)的實時點位信息，同時調(diào)用各類視頻監(jiān)控信息，為各級領(lǐng)導(dǎo)實現(xiàn)扁平化指揮調(diào)度、處理突發(fā)事件，提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。

1）多傳感器定位信息的態(tài)勢顯示。以不同的符號在電子海圖/地圖上顯示雷達(dá)、AIS、GPS、北斗目標(biāo)的實時點位信息，展示目標(biāo)數(shù)據(jù)來源、信號采集時間、經(jīng)緯度、運動速度、方向、轉(zhuǎn)向率、相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)信息（例如：船名、船長、船寬、船舶類型等）。

2）業(yè)務(wù)狀態(tài)綜合顯示。根據(jù)目標(biāo)相關(guān)的業(yè)務(wù)狀態(tài)信息，對不同業(yè)務(wù)狀態(tài)的目標(biāo)（例如：國際航行船舶、漁船、執(zhí)法艇、重點關(guān)注目標(biāo)、報警目標(biāo)等）以不同顏色在電子海圖/地圖上區(qū)分顯示，同時還可以展示目標(biāo)關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)信息，例如：航次、船員、漁船基本信息、出入港記錄、年審記錄、船民信息、違法違規(guī)信息等。

3）目標(biāo)態(tài)勢互傳。為適應(yīng)邊防實際業(yè)務(wù)需要，軟件平臺可將接收的各類定位數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳下發(fā)，即通過后臺Web服務(wù)將岸基監(jiān)控中心或監(jiān)測站的定位、業(yè)務(wù)狀態(tài)信息、警情及派警信息下發(fā)給移動平臺（執(zhí)法艇），移動平臺通過平臺客戶端獲取這些信息并處理。

4）目標(biāo)屬性查詢。軟件平臺提供信息查詢功能，應(yīng)用客戶端通過向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送業(yè)務(wù)請求，實現(xiàn)目標(biāo)軌跡信息，邊檢船舶基本信息、航次、船員信息，邊管漁船基本信息、船員基本信息、違法違規(guī)信息、年審記錄、出入港記錄，執(zhí)法艇勤務(wù)信息等的查詢。客戶端可對目標(biāo)按照業(yè)務(wù)狀態(tài)進(jìn)行分類統(tǒng)計，對報警日志及流轉(zhuǎn)情況、相關(guān)情報進(jìn)行統(tǒng)計分析。

5）視頻圖像調(diào)閱。為方便各級各部門使用，客戶端通過視頻監(jiān)控平臺功能接口（SDK、Web服務(wù)或控件）可以從視頻流媒體服務(wù)器調(diào)閱顯示可見光/紅外設(shè)備的實時視頻或歷史錄像信息。

4目標(biāo)業(yè)務(wù)屬性管理

1）邊檢、邊管業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)屬性管理。平臺將各種探測器探測的目標(biāo)定位信息與邊防業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和關(guān)聯(lián)?？申P(guān)聯(lián)的邊檢數(shù)據(jù)包括：國際航行船舶的航次（當(dāng)前檢查狀態(tài)、檢查分類、國籍、違法違規(guī)記錄等）、船員名單、旅客名單等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；可關(guān)聯(lián)的邊管漁船民系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括：漁船基本信息、船員信息、年審記錄、出入港記錄、違法違規(guī)記錄等。通過與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，平臺客戶端可以以不同的方式（顏色、符號等）展示目標(biāo)的業(yè)務(wù)狀態(tài)，按照業(yè)務(wù)狀態(tài)對在線目標(biāo)進(jìn)行分類統(tǒng)計，并分析在線目標(biāo)的業(yè)務(wù)狀態(tài)和所在區(qū)域，及時對目標(biāo)的違法違規(guī)行為進(jìn)行預(yù)警，這些功能可以方便業(yè)務(wù)人員執(zhí)勤執(zhí)法，并且對目標(biāo)進(jìn)行高效精確的管理。

2）數(shù)據(jù)智能分析過濾。根據(jù)業(yè)務(wù)特性和目標(biāo)點位信息、軌跡信息進(jìn)行融合、分析、篩選，實現(xiàn)目標(biāo)軌跡信息、基本信息、邊檢相關(guān)航次、船員信息、邊管漁船基本信息、船員基本信息、違法違規(guī)信息、年審記錄、出入港記錄、執(zhí)法艇和勤務(wù)信息等智能分析與過濾。

3）態(tài)勢監(jiān)視、預(yù)警和報警、指揮調(diào)度。平臺具有警情和情報分析功能，能監(jiān)視相關(guān)海岸轄區(qū)的目標(biāo)態(tài)勢，實現(xiàn)指揮命令、作戰(zhàn)方案和計劃的展示和管理。通過GIS平臺提供的協(xié)同標(biāo)繪服務(wù)，實現(xiàn)動態(tài)標(biāo)注的功能，進(jìn)而實現(xiàn)作戰(zhàn)計劃的創(chuàng)建、編輯管理功能，并以一定的格式存儲。通過AIS、雷達(dá)、GPS、北斗目標(biāo)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的功能，對海面目標(biāo)進(jìn)行身份識別、篩選和監(jiān)管，對特定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)進(jìn)入、離開、徘徊、滯留等行為進(jìn)行自動監(jiān)視和報警。各級指揮中心隨時接收、查看并審核相應(yīng)單位的告警及處警情況，根據(jù)警情情況，通過動態(tài)標(biāo)繪、智能分析和調(diào)看預(yù)案等功能，制定整體作戰(zhàn)方案。各級單位根據(jù)相應(yīng)的職能發(fā)布各類信息及情報，將接收到的信息集中存儲到中心數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過授權(quán)，對雷達(dá)和視頻監(jiān)控設(shè)備圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)閱和控制。

5結(jié)束語

本文針對信息融合技術(shù)在邊海防智能防控平臺中的應(yīng)用進(jìn)行研究，分析解決多傳感器目標(biāo)信息融合、目標(biāo)信息的態(tài)勢顯示和目標(biāo)業(yè)務(wù)屬性管理等問題，將雷達(dá)、北斗、GPS、AIS等目標(biāo)信息以及監(jiān)控站視頻圖像等可視信息有效接入與融合，并與邊防業(yè)務(wù)系統(tǒng)等掛接，實現(xiàn)對沿海邊境地區(qū)人員、車輛和船只等目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視、識別和辨認(rèn)，實時預(yù)警和報警，提高邊防管理水平。

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