專利名稱：一種基于保安巡邏gps軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全球定位系統(tǒng)(GlcAal Positioning System，GPS)、地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System, GIS)和計(jì)算機(jī)軟件新技術(shù)，具體為一種基于GPS軌跡的保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析方法。
背景技術(shù)：
為了確保校園、社區(qū)等環(huán)境的安全、有序，預(yù)防和減少校園事故的發(fā)生，有效地采取措施，積極謀劃，精密部署，突出責(zé)任，力求落實(shí)是保安巡邏相當(dāng)重要的方面。如何進(jìn)行精密部署、突出責(zé)任是積極謀劃的關(guān)鍵問題，其依據(jù)來源于當(dāng)前保安巡邏的安全態(tài)勢(shì)分析結(jié)果。目前，校園、社區(qū)等環(huán)境安全態(tài)勢(shì)分析都是基于經(jīng)驗(yàn)值的判斷和推理分析，由于過于依賴于用戶摻雜了個(gè)人因素，因此，安全態(tài)勢(shì)分析結(jié)果均有很大程度上的主觀和偏見性，缺少一定的客觀公正性。隨著GPS、GIS及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，提出基于高科技的基于GPS 軌跡的保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析新方法是非常必要和具有重要意義的。GPS是英文Global Positioning System (全球定位系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱。用戶設(shè)備部分即GPS接收機(jī)可以進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。目前各種類型的接收機(jī)體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測(cè)使用。GPS設(shè)備的使用可記錄使用人員的行走軌跡，以每3或5秒的頻率保存軌跡點(diǎn)的經(jīng)緯度、高度、通過速度和時(shí)間數(shù)據(jù)并可導(dǎo)出指定格式的文件保存，這些完備的時(shí)空數(shù)據(jù)可用來做績效考核統(tǒng)計(jì)分析和挖掘更深層次信息。GPS設(shè)備的便攜性和低成本以及定位記錄軌跡位置的功能，使得成為獲得對(duì)保安巡邏人員進(jìn)行監(jiān)督和歷史巡檢狀況統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)來源的得力工具。GIS是英文Geographic Information System(地理信息系統(tǒng))的簡(jiǎn)稱，具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能，是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS)的分析和管理空間對(duì)象的信息系統(tǒng)。該技術(shù)是讀取GPS軌跡數(shù)據(jù)并對(duì)其做分析處理顯示的關(guān)鍵技術(shù)，易于高效直觀地生成歷史巡檢狀況地圖用以保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析。綜上所述，基于GPS軌跡統(tǒng)計(jì)分析保安巡邏歷史狀況，客觀公正地反映校園、社區(qū)等環(huán)境安全態(tài)勢(shì)，為客觀公正的保安人員的分配和巡邏任務(wù)部署做出輔助決策。因此，基于 GPS軌跡的保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析的研究是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)下面向?qū)嶋H應(yīng)用的一種新方法。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述問題，本發(fā)明引入一種基于GPS軌跡的保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析新方法，即讀取GPS軌跡記錄儀該硬件設(shè)備收集的軌跡數(shù)據(jù)，并對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，通過時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、分布規(guī)律分析和統(tǒng)計(jì)分析等，獲得巡邏圈數(shù)、巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔、巡邏弱勢(shì)點(diǎn)和巡邏強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)等信息，在此基礎(chǔ)上借鑒GIS技術(shù)的分析、處理和顯示功能，形象直觀地反映保安巡檢安全態(tài)勢(shì)分析情況，為巡邏的人員分配和任務(wù)部署等做出輔助決策。一種基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法，硬件包括GPS軌跡記錄儀和計(jì)算機(jī)硬件；方法的實(shí)現(xiàn)分為如下五步
(1)隨機(jī)選擇GPS巡邏軌跡中K個(gè)軌跡點(diǎn)；(2)將GPS軌跡的所有點(diǎn)聚類，從K個(gè)中選擇距其最近的點(diǎn)作為歸屬類劃分；(3)在K個(gè)類別中重新查找中心點(diǎn)，以作為GPS巡邏軌跡的巡邏視點(diǎn)；
(4)統(tǒng)計(jì)通過各個(gè)巡邏視點(diǎn)的次數(shù)；(5)巡邏視點(diǎn)的通過次數(shù)小于平均值的評(píng)定為弱勢(shì)點(diǎn)，其他為強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)。在K個(gè)類別中重新查找中心點(diǎn)，以作為GPS巡邏軌跡的巡邏視點(diǎn)是通過基于 K-Means聚類算法的安防態(tài)勢(shì)分析，K個(gè)巡邏視點(diǎn)確定的實(shí)現(xiàn)代碼為
List<String[]> newls = new List<String[]>();
Random ran = new Random();
int[] intarr=new int[k];
int chaju = Convert.ToInt 16(count / k);
int chu = ran.Next(5, chaju);
newls.Add((ls[chu][6] + "," + ls[chu][8] + "，" + chu.ToString() + "，" + Convert.ToDateTime(ls[chu][4]).ToShortDateString().Replace(’/’， '-O-ToStringO + "," + ls[chu][5].ToString() + ” ").Split(’，’))；
for(inti= l;i<k; i++) {
int χ — ran.Next(i*chaju, (i+l)*chaju); newls.Add((ls[x][6] + "，" + ls[x][8] + "," + x.ToString() + "," +Convert.ToDateTime(ls[x] [4]).ToShortDateString().Replace(’/’，
’-’).ToString() + "，’’ + ls[x][5].ToString() + “ ").Split('/));
}
ο統(tǒng)計(jì)通過各個(gè)巡邏視點(diǎn)的次數(shù)，以巡邏點(diǎn)為中心以IOm為半徑畫圓，依次讀取GPS 軌跡點(diǎn)坐標(biāo)信息，如果相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的直線穿過此圓為一次，取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)過次數(shù)最小值作為完成預(yù)定巡邏要求執(zhí)行力指標(biāo)值，代碼如下if (intArealndex != -1)
{
dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]),
Convert.ToDouble(ls[i][2]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex,0]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex, 1 ]));
if(dbldist>0.01) {
arrJCD [intArealndex, 3 ]= Con vert.ToString(Convert.ToInt 16(arrJCD[intAreaIndex, 3])+ 1); intArealndex = -1;
else {
for (int η = 0; η < arrJCD.GetLength(O); η++) {
dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]), Convert.ToDouble(ls[i][2]),Convert.ToDouble(arrJCD[n,0]),
Convert.ToDouble(arrJCD[n, 1]));
if(dbldist<=0.01)
n,
Il X
e d
al e
Γ
A nt .1其中，二維數(shù)組arrj⑶讀取和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，包括檢測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度值、名稱和經(jīng)過次數(shù)，int類型的intAreahdex為檢測(cè)點(diǎn)在數(shù)組的索引值，getDistance函數(shù)獲得兩點(diǎn)間折線距離。本發(fā)明有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。
1.本發(fā)明中基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法是對(duì)巡邏區(qū)域的安全保護(hù)級(jí)別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化和高效化評(píng)估的一種革新；2.本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)生成了所選巡邏區(qū)域某段時(shí)間內(nèi)安防信息報(bào)表，統(tǒng)計(jì)分析了區(qū)域的安全巡檢詳細(xì)指標(biāo)信息的實(shí)際情況；3.本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)生成了所有巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)對(duì)比柱狀圖，形象地表現(xiàn)了績效考核數(shù)據(jù)和考核實(shí)際情況；4.本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)生成了某單個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)變化折線圖，直觀地；5.本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了地圖上顯示巡邏視點(diǎn)的巡檢次數(shù)情況，形象直觀地表現(xiàn)了巡邏區(qū)域安防弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)的分布。


圖IGPS軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和折線示意圖。圖2保安巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析過程示意圖。圖3保安巡邏管理系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)框架示意圖。圖4基于K-Means聚類算法的保安巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)提取過程圖。圖5所選保安人員在巡邏區(qū)域內(nèi)某段時(shí)間內(nèi)區(qū)域安防信息報(bào)表。圖6所有保安人員在巡邏區(qū)域內(nèi)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)對(duì)比柱狀圖。圖7某單個(gè)巡邏人員在巡邏區(qū)域內(nèi)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)變化折線圖。圖8所選巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析巡邏視點(diǎn)弱勢(shì)點(diǎn)分布圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中涉及到兩項(xiàng)硬件設(shè)備GPS軌跡記錄儀和計(jì)算機(jī)硬件。計(jì)算機(jī)硬件的配置包括，處理器=Pentium III-600兆赫茲(MHz)兼容或更快的處理器，內(nèi)存512兆(MB)內(nèi)存或更多，硬盤容量大約需要IGB可用硬盤空間，顯示器支持1，(^4χ768分辨率或者更高性能的視頻顯示卡和監(jiān)視器。軟件環(huán)境包括兩部分(1)開發(fā)環(huán)境有Microsoft Visual Studio 2008、ESRI ArcGIS Engine9. 3. IRuntime and Developer Kit for Windows 禾口 ESRI ArcGIS Desktop SDK for the Microsoft. NET Framework。(2)運(yùn)行環(huán)境,操作系統(tǒng) Windows2000/ffindows XP簡(jiǎn)體中文操作系統(tǒng)及以上；支持軟件Microsoft. NET Framework 3 · 5 οGPS軌跡記錄儀中的文本數(shù)據(jù)是從串口中讀出的，每次讀出一行，一般情況下，一秒種能收到多行數(shù)據(jù)，有效數(shù)據(jù)以$GP開頭，分為$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、 $GPRMC. . . $GPGGA是GPS定位的主要數(shù)據(jù)，通過解析它得到經(jīng)度、緯度、海拔高度、時(shí)間、衛(wèi)星使用情況等基本信息，其中每項(xiàng)用逗號(hào)分隔，共十四個(gè)逗號(hào)，舉例如下$GPGGA, 064746. 000,4925. 4895，N, 00103. 9255，Ε, 1，05,2. 1，-68. 0，Μ, 47. 1，Μ，， 0000*4F$GPGGA (語句標(biāo)識(shí)頭)，064746. 000 (UTC 時(shí)間)，4925. 4895 (緯度)，N(緯度半球)， 00103. 9255 (經(jīng)度)，E (經(jīng)度半球)，1 (定位質(zhì)量指示)，05 (使用衛(wèi)星數(shù)量)，2. 1 (水平精確度)，"68. 0 (海拔高度)，M (高度單位)，47. 1 (大地水準(zhǔn)面高度)，M (高度單位)，(差分 GPS數(shù)據(jù)期限)，0000 (差分參考基站標(biāo)號(hào))*4F (校驗(yàn))(結(jié)束標(biāo)記回車換行)。
本發(fā)明的基礎(chǔ)是引入基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安全態(tài)勢(shì)分析方法，即通過分析統(tǒng)計(jì)GPS軌跡數(shù)據(jù)生成巡邏區(qū)域安全態(tài)勢(shì)分布圖和巡邏詳細(xì)信息報(bào)表的通用模塊，提供了一種全新的形象的直觀地分析巡邏區(qū)域安全態(tài)勢(shì)的新形式。具體軟硬件結(jié)合的操作過程描述如下(1)通過應(yīng)用軟件中的讀取設(shè)備來獲取原始GPS數(shù)據(jù)，即通過計(jì)算機(jī)串口讀取 GPS軌跡記錄儀，保存其中的數(shù)據(jù)為CSV格式到本地計(jì)算機(jī)硬件存儲(chǔ)空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)的原理如上段所述；( 通過應(yīng)用軟件中的添加軌跡將計(jì)算機(jī)硬件上存儲(chǔ)的CSV文件添加到軟件中， 即通過瀏覽本地CSV文件，來讀取CSV文件中每一個(gè)軌跡點(diǎn)，軌跡點(diǎn)信息內(nèi)容包括INDEX、 TRACK NUM、UTC DATE、UTC TIME、LOCAL DATE、LOCAL TIME、LATITUDE、N/S、LONGITUDE、E/ W、ALT ITUDE和SPEED共12項(xiàng)，分別表示自動(dòng)索引值、軌跡記錄號(hào)、UTC日期、UTC時(shí)間、當(dāng)?shù)厝掌?、?dāng)?shù)貢r(shí)間、經(jīng)度、北/南、維度、東/西、高度和速度，分析軌跡點(diǎn)時(shí)空信息和速度信息等可獲得績效考核指標(biāo)值，且每個(gè)CSV文件按照日期分割成子軌跡段。安全態(tài)勢(shì)評(píng)定的參數(shù)值有很多，比如巡邏區(qū)域的巡檢圈數(shù)、巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔、巡邏弱勢(shì)點(diǎn)和巡邏強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)，以及巡檢范圍覆蓋整個(gè)校園或社區(qū)范圍的百分比和各個(gè)巡邏區(qū)域交叉(重疊)范圍比率。針對(duì)每個(gè)安全態(tài)勢(shì)分析指標(biāo)參數(shù)設(shè)計(jì)其表現(xiàn)形式有所選巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)詳細(xì)信息報(bào)表、所有巡邏人員(巡邏區(qū)域) 某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)對(duì)比柱狀圖、某單個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)變化折線圖、巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)信息報(bào)表和巡邏弱勢(shì)點(diǎn)及強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)分布圖等五種形式。保安巡邏安全態(tài)勢(shì)分析是詳細(xì)分析巡邏區(qū)域的保安人員巡檢狀況，查看巡邏區(qū)域被巡邏的安全級(jí)別是否有無漏洞的得力幫手。管理者可隨時(shí)查看巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡邏圈數(shù)詳細(xì)信息報(bào)表和巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)信息報(bào)表，安全態(tài)勢(shì)分析圖表地圖是報(bào)表的直觀表現(xiàn)形式，所有巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)對(duì)比柱狀圖、某單個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡檢圈數(shù)變化折線圖和巡邏弱勢(shì)點(diǎn)及強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)分布圖是報(bào)表數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)。多形式安全態(tài)勢(shì)分析非常方便管理者對(duì)巡邏區(qū)域進(jìn)行安全態(tài)勢(shì)分析，有效的提高區(qū)域的被保護(hù)程度和安全級(jí)別。以上五種形式的安防態(tài)勢(shì)分析的實(shí)現(xiàn)主要分為如下五個(gè)步驟1)讀取對(duì)應(yīng)某個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)某時(shí)間的GPS軌跡CSV文件，獲取其包含的坐標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)緯度、經(jīng)過時(shí)間和經(jīng)過速度等信息；2)通過空間聚類算法、基于時(shí)空特征的統(tǒng)計(jì)分析方法和時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘的基本算法等提取巡檢圈數(shù)、巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔、巡邏視點(diǎn)的通過次數(shù)等信息存入數(shù)據(jù)庫中；幻接收用戶提交查詢的巡邏人員(巡邏區(qū)域)和時(shí)間段，并生成選擇條件篩選數(shù)據(jù)庫表中的記錄；4)利用篩選的數(shù)據(jù)，結(jié)合控件如DataGridView數(shù)據(jù)顯示控件、 kdGraph畫圖控件和ArcGIS Engine MapControl等控件的使用，生成形象直觀的報(bào)表、柱狀圖或者折線圖力)選擇CSV文件結(jié)合GIS技術(shù)在地圖上顯示巡視點(diǎn)的通過次數(shù)等信息， 構(gòu)造弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)分布圖。根據(jù)保安巡邏軌跡提取信息的不同，以C#編程實(shí)現(xiàn)從CSV形式的GPS軌跡文件中獲取巡檢圈數(shù)、巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔、巡邏視點(diǎn)的通過次數(shù)和弱勢(shì)點(diǎn)強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)評(píng)定等為例，過程說明如下一、保安巡邏軌跡中巡檢圈數(shù)信息的獲取方法巡檢圈數(shù)的提取主要基于軌跡數(shù)據(jù)的時(shí)空變化特征統(tǒng)計(jì)分析獲得。需滿足的時(shí)空特征約束條件包括如下三個(gè)首先，軌跡方向特征的變化，巡邏區(qū)域每圈必須發(fā)生在大于90度小于180度的方向變化情況下；其次，排除折返現(xiàn)象，折返的特征是短距離的兩次方向變化；最后，方向變化特征發(fā)生點(diǎn)需在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)才有效，凡是遠(yuǎn)離起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的方向變化不能算做巡邏一圈。二、保安巡邏軌跡中巡邏區(qū)域每圈時(shí)間間隔信息的獲取方法巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔的獲取是以巡檢圈數(shù)為基礎(chǔ)的。在每次增加巡邏區(qū)域圈數(shù)時(shí)記錄下時(shí)間，這樣就可以確定巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔。分析時(shí)間間隔不僅可以對(duì)比判斷出巡邏過程中的特殊情況，還可以量化地分析保安巡邏軌跡。三、保安巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析中弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)評(píng)定的方法K-Means空間聚類算法是評(píng)定保安巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析中弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)的核心方法。該方法的實(shí)現(xiàn)分為如下五步(1)隨機(jī)選擇GPS巡邏軌跡中K個(gè)軌跡點(diǎn)；( 將GPS 軌跡的所有點(diǎn)聚類，從K個(gè)中選擇距其最近的點(diǎn)作為歸屬類劃分；(3)在K個(gè)類別中重新查找中心點(diǎn)，以作為GPS巡邏軌跡的巡邏視點(diǎn)；(4)統(tǒng)計(jì)通過各個(gè)巡邏視點(diǎn)的次數(shù)；(5)巡邏視點(diǎn)的通過次數(shù)小于平均值的評(píng)定為弱勢(shì)點(diǎn)，其他為強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)?；贙-Means聚類算法的安防態(tài)勢(shì)分析中K個(gè)巡邏視點(diǎn)確定的實(shí)現(xiàn)代碼
List<String[]> newls = new List<String[]>();
Random ran — new Random();
int[] intarr=new int[k];
int chaju = Convert.ToInt 16(count / k);
int chu = ran.Next(5, chaju);
newls.Add((ls[chu][6] + "’” + ls[chu][8] + ”," + chu.ToString() + "，" + Convert.ToDateTime(ls[chu][4]).ToShortDateString().Replace(7, '-O-ToStringO + "，" + ls[chu][5].ToString() + “ ").Split(’，'))； for (inti = l;i<k; i++)
{
int χ 二 ran.Next(i*chaju, (i+l)*chaju); newls.Add((ls[x][6] + "，" + ls[x][8] + "," + x.ToString() + "," +Convert.ToDateTime(ls[x][4]).ToShortDateString().Replace(V',
’-').ToString() + "," + ls[x][5].ToString() + “ ").Split( ，’))； }步驟4的巡邏視點(diǎn)的巡檢次數(shù)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)是以巡邏點(diǎn)為中心以IOm為半徑畫圓， 依次讀取GPS軌跡點(diǎn)坐標(biāo)信息，如果相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的直線穿過此圓則說明經(jīng)過該巡邏點(diǎn)一次。取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)過次數(shù)最小值作為完成預(yù)定巡邏要求執(zhí)行力指標(biāo)值。代碼如下
if (intAreaIndex != -1) {
dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]),
Convert.ToDouble(ls[i][2]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex,0]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex, 1 ]));
if(dbldist>0.01)
{
arrJCD [int Arealndex, 3 ]= Convert.ToString(Convert.ToInt 16(arrJCD[intAreaIndex, 3]) + 1); int Arealndex = -1;
else
for (int η = 0; η < arrJCD.GetLength(O); η++) {
dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]), Convert.ToDouble(ls[i][2]),Convert.ToDouble(arrJCD[n,0]),
Convert.ToDouble(arrJCD[n, 1]));
if(dbldist<=0.01) {
intArealndex = n; 其中，二維數(shù)組arrj⑶讀取和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，包括檢測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度值、名稱和經(jīng)過次數(shù)等，int類型的intAreahdex為檢測(cè)點(diǎn)在數(shù)組的索引值，getDistance函數(shù)獲得兩點(diǎn)間折線距離(公里)。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。GPS設(shè)備每隔3或5秒存儲(chǔ)的軌跡點(diǎn)數(shù)據(jù)項(xiàng)有INDEX，TRACKNUMBER, UTC DATE，UTC TIME,LOCAL DATE,LOCAL TIME，LATITUDE，N/S，LONGITUDE，E/W，ALTITUDE 和 SPEED 等，讀取軌跡csv格式文件在地圖上顯示為折線路徑圖如圖1所示，這是利用GPS設(shè)備記錄的軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行保安巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析的基礎(chǔ)。該保安巡邏安防態(tài)勢(shì)分析方法的核心是讀取 GPS軌跡數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析獲得區(qū)域安防態(tài)勢(shì)影響因素值，如巡檢圈數(shù)、巡檢每圈區(qū)域的時(shí)間間隔、巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)以及弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)的分布圖等，進(jìn)而生成報(bào)表圖表及地圖顯示，其過程示意圖如圖2所示。保安巡邏管理系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)框架示意圖如圖3所示，在軟硬件結(jié)合的前提下利用該方法來實(shí)現(xiàn)圖2的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分體過程。簡(jiǎn)而概括該方法的信息提取處理框架如圖3所示。首先，讀取對(duì)應(yīng)某個(gè)巡邏人員 (巡邏區(qū)域)某時(shí)間的GPS軌跡CSV文件；然后，分別根據(jù)K-Means空間聚類算法和軌跡的方向變化時(shí)空特性來提取巡邏視點(diǎn)、巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)和巡檢圈數(shù)、巡檢區(qū)域每圈的時(shí)間間隔等信息；正如上面的保安巡邏軌跡中巡檢圈數(shù)信息的獲取方法、保安巡邏軌跡中巡邏區(qū)域每圈時(shí)間間隔信息的獲取方法和保安巡邏區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析中弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)評(píng)定的方法所述；最后，將輸入的巡邏人員(巡邏區(qū)域)和時(shí)間信息以及該保安巡邏軌跡提取的區(qū)域安防信息值，添加到數(shù)據(jù)庫記錄中。其中，基于K-Means聚類算法的保安巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)提取過程如圖4所示，主要實(shí)現(xiàn)步驟見上述方法二。所選巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡邏區(qū)域安防信息報(bào)表生成如圖5所示， 首先，接收用戶提交查詢的巡邏人員(巡邏區(qū)域)和時(shí)間段；然后，篩選數(shù)據(jù)庫表中符合選擇條件的記錄；最后，結(jié)合DataGridView數(shù)據(jù)顯示控件，將符合條件的巡檢圈數(shù)、巡檢時(shí)間間隔、巡檢次數(shù)和弱勢(shì)點(diǎn)強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)位置信息等顯示成報(bào)表形式。所有人員(人員)某段時(shí)間內(nèi)巡邏區(qū)域巡檢圈數(shù)對(duì)比柱狀圖生成如圖6所示，首先，接收用戶提交查詢的時(shí)間段；其次， 篩選數(shù)據(jù)庫表中符合選擇條件的記錄；再次，對(duì)記錄按照巡邏人員(巡邏區(qū)域)進(jìn)行巡檢圈數(shù)的求均值；最后，結(jié)合kdGraph畫圖控件，以時(shí)間段內(nèi)所包含日期為橫坐標(biāo)，以各個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)的巡檢圈數(shù)為縱坐標(biāo)顯示柱狀圖。某單個(gè)巡邏人員(巡邏區(qū)域)某段時(shí)間內(nèi)巡邏區(qū)域巡檢圈數(shù)變化折線圖生成如圖7所示，原理類上。首先，加載巡邏區(qū)域的地圖；其次，在軌跡列表中選擇要查看的軌跡CSV文件名； 再次，讀取CSV數(shù)據(jù)添加軌跡折線圖層；最后，添加巡邏視點(diǎn)巡檢次數(shù)等信息標(biāo)注等，添加在地圖上顯示，巡邏視點(diǎn)的巡檢次數(shù)與平均巡檢次數(shù)的比較，構(gòu)成了弱勢(shì)點(diǎn)和強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)分布， 圖8所示弱勢(shì)點(diǎn)分布情況。
權(quán)利要求
1.一種基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法，硬件包括GPS軌跡記錄儀和計(jì)算機(jī)；其特征在于(1)隨機(jī)選擇GPS巡邏軌跡中K個(gè)軌跡點(diǎn)；(2)將GPS軌跡的所有點(diǎn)聚類，從K個(gè)中選擇距其最近的點(diǎn)作為歸屬類劃分；(3)在K個(gè)類別中重新查找中心點(diǎn)，以作為GPS巡邏軌跡的巡邏視點(diǎn)；(4)統(tǒng)計(jì)通過各個(gè)巡邏視點(diǎn)的次數(shù)；(5)巡邏視點(diǎn)的通過次數(shù)小于平均值的評(píng)定為弱勢(shì)點(diǎn)，其他為強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法，其特征在于在K個(gè)類別中重新查找中心點(diǎn)，以作為GPS巡邏軌跡的巡邏視點(diǎn)是通過基于 K-Means聚類算法的安防態(tài)勢(shì)分析，K個(gè)巡邏視點(diǎn)確定的實(shí)現(xiàn)代碼為List<String[]> newls = new List<String[]>();Random ran — new Random(); int[] intarr=new int[k]; int chaju = Convert.ToInt 16(count / k); int chu = ran.Next(5, chaju);newls.Add((ls[chu][6] + ",” + ls[chu][8] + "，" + chu.ToString() + "," + Convert.ToDateTime(ls[chu][4]).ToShortDateString().Replace(V', ’-,).ToString() + "," + ls[chu][5].ToString() + “ ").Split(’，’))； for (int i = 1; i<k; i++)int χ = ran.Next(i*chaju, (i+l)*chaju);newls.Add((ls[x][6] + "," + ls[x][8] + "，" + x.ToString() + ","+Convert.ToDateTime(ls[x][4]).ToShortDateString().Replace(r,'-O-ToStringO + "," + ls[x][5].ToString() + “ ").Split(’,’))；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法，其特征在于統(tǒng)計(jì)通過各個(gè)巡邏視點(diǎn)的次數(shù)，以巡邏點(diǎn)為中心以IOm為半徑畫圓，依次讀取GPS 軌跡點(diǎn)坐標(biāo)信息，如果相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的直線穿過此圓為一次，取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)過次數(shù)最小值作為完成預(yù)定巡邏要求執(zhí)行力指標(biāo)值，代碼如下if (intAreaIndex != -1){dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]),Convert.ToDouble(ls[i][2]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex,0]), Convert.ToDouble(arrJCD[intAreaIndex, 1 ]));if(dbldist>0.01) {arrJCD[intAreaIndex,3]-Convert.ToString(Convert.ToInt 16(arrJCD[intAreaIndex, 3]) + 1); intArealndex = -1;}}else {for (int n = 0; n < arrJCD.GetLength(O); n++) {dbldist=getDistance(Convert.ToDouble(ls[i][3]), Convert.ToDouble(ls[i] [2]),Convert.ToDouble(arrJCD[n,0]),Convert.ToDouble(arrJCD[n, 1]));if(dbldist<=0.01) {intArealndex = n;}}}其中，二維數(shù)組arrJCD讀取和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息，包括檢測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度值、名稱和經(jīng)過 次數(shù)，int類型的intAreahdex為檢測(cè)點(diǎn)在數(shù)組的索引值，getDistance函數(shù)獲得兩點(diǎn)間折 線距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于保安巡邏GPS軌跡的區(qū)域安防態(tài)勢(shì)分析方法，硬件包括GPS軌跡記錄儀和計(jì)算機(jī)，即讀取GPS軌跡記錄儀該硬件設(shè)備收集的軌跡數(shù)據(jù)，并對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，通過時(shí)空數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、分布規(guī)律分析和統(tǒng)計(jì)分析等，獲得巡邏圈數(shù)、巡邏區(qū)域每圈的時(shí)間間隔、巡邏弱勢(shì)點(diǎn)和巡邏強(qiáng)勢(shì)點(diǎn)等信息，在此基礎(chǔ)上借鑒GIS技術(shù)的分析、處理和顯示功能，形象直觀地反映保安巡檢安全態(tài)勢(shì)分析情況，為巡邏的人員分配和任務(wù)部署等做出輔助決策。
文檔編號(hào)G06F9/44GK102306096SQ20111022329
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者張明月 申請(qǐng)人:劉建勛, 李歡歡, 金龍