一種基于索引矩陣的目標快速告警判斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計算機信息處理中的目標警戒監(jiān)視和態(tài)勢評估領(lǐng)域，特別是一種基于 索引矩陣的目標快速告警判斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 報告線、警戒線、邊界線等告警基準線通常是由大量的直線段或弧線段的線段單 元連接而成，目標有無穿越告警基準線，需通過對所有的線段單元計算判斷才能形成完整 準確的結(jié)論，若對所有線段單元逐一判斷比較，耗時長，效率低，實時性差，滿足不了系統(tǒng)實 時準確告警監(jiān)視需求。在實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，需要對海上船舶目標穿越報告線、警戒線、 邊界線等多種告警基準線進行在線告警判斷，需在極短時見內(nèi)完成計算，而及時準確的告 警判斷能夠為警戒監(jiān)視、危險管控等贏得寶貴時間，目標快速告警判斷的研究越趨嚴峻、急 迫。
[0003] 通常，為準確計算目標的告警事件，需要對告警基準線的所有折線段或弧度一一 計算，直到告警事件發(fā)生返回，或通過完整遍歷確定無告警事件發(fā)生，方可確定告警判斷事 件。若實時目標數(shù)量眾多、組成告警基準線的線段或弧段數(shù)量較大、告警基準線數(shù)量很多 時，一一遍歷無法滿足系統(tǒng)大量數(shù)據(jù)實時處理要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于索引矩陣的目標快速告警判斷方法，實現(xiàn)基于索引 矩陣的告警計算判斷，實時、高效完成目標告警判斷處理，為船舶交通管理系統(tǒng)、情報處理 系統(tǒng)等預(yù)警監(jiān)視提供技術(shù)支撐。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于索引矩陣的目標快速告警判斷方 法，包括W下步驟：
[0006] 步驟1，標準化告警基準線；告警基準線包含報告線、警戒線和邊界線；
[0007] 步驟2,分割告警基準線；
[0008] 步驟3,構(gòu)建告警索引矩陣，包括構(gòu)建告警基線索引矩陣和地理坐標序列；
[0009] 步驟4,告警判斷，根據(jù)目標連續(xù)時刻位置，使用告警索引矩陣計算目標是否發(fā)生 穿越告警基準線事件。
[0010] 本發(fā)明步驟1中，直線段為一種標準線段單元，弧段W東北天坐標系中，起始角和 終止角按四象限進行分割，確保每一條標準化的弧線段起始角和終止角的夾角范圍不超過 90度，分割節(jié)點為0度、90度、180度、270度四個方位角，每一條標準化后的弧段不跨越分 割節(jié)點；直線段與弧段起點和終點連線方向左手側(cè)為外海即外側(cè)，右手側(cè)為內(nèi)海即內(nèi)側(cè)。
[0011] 本發(fā)明步驟2中對告警基準線進行分割，分割為兩條W上告警子基準線，具體為：
[0012] 從告警基準線起點到終點方向順序分割，計算告警基準線的最小線段單元的起 點指向終點的方位角，最小線段單元為直線段或弧段，按照區(qū)間{〇度，90度}，怕0度，180 度}，{180度，270度}，{270度，0度}分割，順序連接的最小線段單元的方位角在同一區(qū)間 的劃分為一條告警子基準線，當一個最小單元與其相連的最小單元的方位角分別在兩個區(qū) 間時，該最小單元為新的告警子基準線的最小單元。
[0013] 本發(fā)明步驟3構(gòu)建告警索引包括：
[0014] 步驟31，構(gòu)建告警子基準線索引矩陣：
[0015] 取告警子基準線各線段端點所在經(jīng)締度，經(jīng)線和締線兩兩相交形成網(wǎng)格陣列，網(wǎng) 格陣列映射為一數(shù)學矩陣，為告警子基準線索引矩陣；若告警子基準線索引矩陣陣列中一 網(wǎng)格被告警子基準線最小單元穿越，對應(yīng)矩陣元素值取該最小線段單元的索引值，對于未 被告警子基準線穿越的網(wǎng)格，在告警子基準線左側(cè)的網(wǎng)格對應(yīng)矩陣元素值取常量-2即外 海，右側(cè)取常量-1即內(nèi)海；
[0016] 步驟32,構(gòu)建告警子基線坐標序列：
[0017] 把步驟31中構(gòu)成網(wǎng)格陣的經(jīng)度按從小到大進行排序，形成經(jīng)度方向坐標序列；把 構(gòu)成網(wǎng)格陣的締度按從大到小的順序進行排序，形成締度方向的坐標序列；
[0018] 步驟33,構(gòu)建頂層索引矩陣：
[0019] 把告警子基準線作為一種特殊的告警線段單元，取每個告警子基準線中第一點經(jīng) 締度和最后一點經(jīng)締度，經(jīng)線和締線兩兩相交形成網(wǎng)格陣列，形成全區(qū)域索引矩陣，即頂層 索引矩陣；
[0020] 步驟34,構(gòu)建頂層坐標隊列：
[0021] 把步驟33構(gòu)成網(wǎng)格陣的經(jīng)度按從小到大進行排序，形成經(jīng)度方向坐標序列；把構(gòu) 成網(wǎng)格陣的締度按從大到小的順序進行排序，形成締度方向的坐標序列。
[0022] 本發(fā)明步驟4中使用樹形檢索方法，通過頂層索引矩陣和告警子基準線索引矩陣 完成目標告警判斷，包括：
[0023] 步驟41 :使用二分法查找目標位置在頂層索引矩陣的頂層地理坐標序列中的序 號，序號與矩陣行列號一一映射，取獲得的行列號對應(yīng)的矩陣元素值，求得目標所在的告警 子基準線區(qū)域；
[0024] 步驟42 :獲取目標在告警子基準線中的最小線段單元索引，使用二分法查找目標 位置在告警子基準線地理坐標序列中的序號，由序號與矩陣行列號的映射關(guān)系，取得目標 在告警子基準線索引矩陣中的元素值，為告警子基準線中最小線段單元索引；
[0025] 步驟43:計算目標位置類型：在告警子基準線最小線段單元內(nèi)，判斷出目標在最 小線段單元的外海或內(nèi)海；
[002引步驟44 :告警判斷：若兩點同在外海，判定無告警事件，否則，判定有告警事件。
[0027] 本發(fā)明把告警基準線分為數(shù)條告警子基準線，分別對告警子基準線和告警子基準 線組合構(gòu)建告警索引矩陣和地理坐標序列，告警基準線組合索引矩陣與告警子基準線索引 矩陣形成樹形索引，地理位置在坐標序列中的序號映射為索引矩陣行列號，使用矩陣元素 形成樹形檢索，僅使用簡單的比較判斷快速確定目標位置，相較于傳統(tǒng)的遍歷方法，極大的 減少了計算量，提升了告警判斷處理能力。
[0028] 為了快速、高效、實時、準確的對大量目標、數(shù)量眾多告警基準線進行告警事件判 斷，本發(fā)明通過構(gòu)建樹形索引，完成對大量的目標和眾多告警邊界線進行快速準確的告警 計算判斷，避免了傳統(tǒng)的所有目標對所有告警基準線中每個線段弧段窮舉式判斷，極大的 提高了判斷效率。首先，通過對告警基準線進行分割，形成數(shù)個告警子基準線，其次，把告警 子基準線看作一個特殊線段單元，構(gòu)建頂層索引矩陣w及頂層地理坐標序列，之后，對每個 告警子基準線構(gòu)建索引矩陣和地理坐標序列，形成告警基準線的樹形索引。地理坐標序列 索引與矩陣行列存在映射關(guān)系，可通過目標某一時刻位置在頂層地理坐標序列中的索引， 獲得全局索引矩陣中的元素值，由矩陣元素值和告警子基準線的映射關(guān)系確定目標位置所 在的告警子基準線區(qū)域（基準線區(qū)域指基準線在地理經(jīng)締向上所覆蓋的最大范圍），在確 定的子基準線上進行類似全局的檢索，完成目標位置在告警基準線中所在的最小線段單元 (直線段或弧段），最后，由數(shù)學上的點線關(guān)系或點弧關(guān)系確定目標在告警基準線的側(cè)方位 置，結(jié)合目標上一時刻位置，目標相鄰兩時刻點位置分別分布在告警基準線的異側(cè)時，形成 告警事件，否則，無告警事件。告警基準線樹形索引只需構(gòu)建一次，大量目標告警計算判斷 演化為邏輯比較運算，極大的減小了計算量，對眾多實時目標告警計算判斷系統(tǒng)性能提升 顯著。
[0029] 目前相關(guān)文獻中極少討論目標快速告警判斷技術(shù)。本發(fā)明提出的一種基于索引矩 陣的目標告警判斷方法主要應(yīng)用于船舶交通管理系統(tǒng)等實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可W實時處理 目標對報告線、警戒線、邊界線等的快速告警計算判斷，為警戒監(jiān)視、危險管控提供技術(shù)支 撐。
[0030] 本發(fā)明的目的是解決"大量目標穿越告警基準線（報告線、警戒線、邊界線）時快 速完成告警判斷"的技術(shù)問題，實質(zhì)是解決大量目標同時對（大量）告警基準線發(fā)生穿越時 的一種快速、準確的計算判斷方法，為實時目標數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)如船舶交通管理系統(tǒng)等的警 戒監(jiān)視、危險管控及輔助決策提供準確的告警信息。
[0031] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：把區(qū)域內(nèi)的告警基準線按線段、弧段最小單元進行分割，并 為最小單元構(gòu)建索引；取所有最小單元的經(jīng)度方向邊界線對區(qū)域進行橫向分割，形成橫向 分割線，締度方向邊界線對區(qū)域進行縱向分割，形成縱向分割線，橫縱向分割線把區(qū)劃分為 一個網(wǎng)格陣列；把網(wǎng)格陣列映射為一數(shù)學矩陣，矩陣元素對應(yīng)網(wǎng)格陣列區(qū)域的類型標識，網(wǎng) 格陣列區(qū)域類型包括純外海區(qū)域、純內(nèi)海區(qū)域和含內(nèi)外海的最小單元區(qū)域；根據(jù)目標經(jīng)締 位置，使用二分法快速求得矩陣行列號，由行列號求得目標位置所在網(wǎng)格區(qū)域的類型，根據(jù) 網(wǎng)格類型進一步完成目標的準確告警判