船只入侵检测与定位方法、装置、设备、介质及产品与流程

本发明涉及光纤传感，尤其涉及一种船只入侵检测与定位方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、当前，传统的海域入侵监测手段包括：雷达、船舶自动识别系统（automaticidentification system，ais）、光电跟踪、水声监听等。但是，雷达受海杂波和多径反射影响大，恶劣海况（例如暴雨、台风、巨浪）下虚警率与漏检率显著上升；ais依赖船方主动配合，对关闭应答器的小艇、敌对目标等静默船只几乎完全失效；光电跟踪存在视距限制，夜间及雾天性能急剧下降。

2、因此，当前针对近海重要航道、港口、海上设施周边的船只入侵无源检测，以及目标定位的准确度较差。

技术实现思路

1、本发明提供一种船只入侵检测与定位方法、装置、设备、介质及产品，用以解决现有技术中针对近海重要航道、港口、海上设施周边的船只入侵无源检测，以及目标定位的准确度较差的缺陷，实现提升针对近海重要航道、港口、海上设施周边的船只入侵无源检测，以及目标定位的准确度。

2、本发明提供一种船只入侵检测与定位方法，包括如下步骤。

3、基于分布式光纤传感螺旋缆采集多个通道的时域信号，分布式光纤传感螺旋缆中的光纤以螺旋结构布设，分布式光纤传感螺旋缆中均匀分布有多个传感节点，一个传感节点对应一个通道；

4、基于多个通道的时域信号，生成时域道集剖面图，时域道集剖面图的横轴表示通道标识，时域道集剖面图的纵轴表示信号采集时间；

5、对时域道集剖面图进行航行波特征识别，并基于识别到的三角形尾流船行波确定存在入侵船只，三角形尾流船行波为尖端朝纵轴方向，尾部沿横轴方向延展的波形；

6、基于三角形尾流船行波，确定入侵船只的位置信息。

7、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位方法，分布式光纤传感螺旋缆包括的传感节点的螺距大于其他位置的螺距，其他位置为分布式光纤传感螺旋缆中除传感节点之外的外置。

8、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位方法，方法还包括：

9、对多个通道的时域信号进行宽带滤波处理，得到滤波处理后的时域信号，宽带滤波处理对应的通带频率与船只航行噪声频段相匹配，宽带滤波处理用于滤除海洋环境噪声和系统噪声，提取船只宽带噪声信号。

10、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位方法，基于三角形尾流船行波，确定入侵船只的位置信息，包括：

11、识别三角形尾流船行波的尖端顶点，并将尖端顶点垂直投影至横轴，确定投影交点对应的目标通道标识；

12、基于目标通道标识和预设映射关系，确定目标通道标识对应的目标位置信息，预设映射关系包括通道标识与地理位置之间的映射关系；

13、将目标位置信息确定为入侵船只的位置信息。

14、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位方法，方法还包括：

15、持续采集多个通道的时域信号，并更新时域道集剖面图；

16、基于三角形尾流船行波在横轴方向上的移动轨迹，确定入侵船只的航行路径。

17、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位方法，对时域道集剖面图进行航行波特征识别，包括：

18、对时域道集剖面图进行能量归一化处理，将每个通道的时域信号的信号能量映射到统一量纲；

19、从时域道集剖面图中确定信号能量大于预设能量阈值的目标区域；

20、对目标区域进行形态学分析，确定目标区域的特征是否与三角形尾流船行波匹配。

21、本发明还提供一种船只入侵检测与定位装置，包括如下模块：信号采集模块、信号处理模块、特征识别模块和位置确定模块；

22、信号采集模块，用于基于分布式光纤传感螺旋缆采集多个通道的时域信号，分布式光纤传感螺旋缆中的光纤以螺旋结构布设，分布式光纤传感螺旋缆中均匀分布有多个传感节点，一个传感节点对应一个通道；

23、信号处理模块，用于基于多个通道的时域信号，生成时域道集剖面图，时域道集剖面图的横轴表示通道标识，时域道集剖面图的纵轴表示信号采集时间；

24、特征识别模块，用于对时域道集剖面图进行航行波特征识别，并基于识别到的三角形尾流船行波确定存在入侵船只，三角形尾流船行波为尖端朝纵轴方向，尾部沿横轴方向延展的波形；

25、位置确定模块，用于基于三角形尾流船行波，确定入侵船只的位置信息。

26、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位装置，分布式光纤传感螺旋缆包括的传感节点的螺距大于其他位置的螺距，其他位置为分布式光纤传感螺旋缆中除传感节点之外的外置。

27、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位装置，信号处理模块，还用于对多个通道的时域信号进行宽带滤波处理，得到滤波处理后的时域信号，宽带滤波处理对应的通带频率与船只航行噪声频段相匹配，宽带滤波处理用于滤除海洋环境噪声和系统噪声，提取船只宽带噪声信号。

28、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位装置，位置确定模块，具体用于：

29、识别三角形尾流船行波的尖端顶点，并将尖端顶点垂直投影至横轴，确定投影交点对应的目标通道标识；

30、基于目标通道标识和预设映射关系，确定目标通道标识对应的目标位置信息，预设映射关系包括通道标识与地理位置之间的映射关系；

31、将目标位置信息确定为入侵船只的位置信息。

32、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位装置，信号处理模块，还用于持续采集多个通道的时域信号，并更新时域道集剖面图；

33、位置确定模块，还用于基于三角形尾流船行波在横轴方向上的移动轨迹，确定入侵船只的航行路径。

34、根据本发明提供的一种船只入侵检测与定位装置，特征识别模块，具体用于：

35、对时域道集剖面图进行能量归一化处理，将每个通道的时域信号的信号能量映射到统一量纲；

36、从时域道集剖面图中确定信号能量大于预设能量阈值的目标区域；

37、对目标区域进行形态学分析，确定目标区域的特征是否与三角形尾流船行波匹配。

38、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上述任一种船只入侵检测与定位方法。

39、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种船只入侵检测与定位方法。

40、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种船只入侵检测与定位方法。

41、本发明提供的船只入侵检测与定位方法、装置、设备、介质及产品，通过将分布式光纤传感螺旋缆中的光纤以螺旋结构布设，并均匀分布多个传感节点，以基于分布式光纤传感螺旋缆采集多个通道的时域信号。如此，螺旋结构的分布式光纤在三维空间上对入射声波和振动可以进行多角度耦合，提升信号识别的灵敏度。并且，基于多个通道的时域信号，生成时域道集剖面图，以对时域道集剖面图进行航行波特征识别，基于识别到的三角形尾流船行波确定存在入侵船只，以及确定入侵船只的位置信息。如此，基于时域道集剖面图可以直观区分船行尾流与杂波，实现海域扰动时空特征的可视化，并且基于三角形尾流船行波可以准确定位入侵船只的位置。从而提升针对近海重要航道、港口、海上设施周边的船只入侵检测和定位的准确度。