一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法及装置与流程

1.本发明属于入侵探测技术领域，具体涉及一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法及装置。


背景技术：

2.目前，电子围栏、光电设备广泛应用于周界入侵探测系统中。电子围栏常布设于区域外围，用于防止目标入侵及产生告警信息，光电单元设备常布设于区域内部，用于对入侵信息复核，因此围栏与光电设备联动是周界入侵探测系统中关键的环节。当前的技术方案多采用人工手动联动作业方式，具体如下：当人员、动物、车辆等目标经过围栏入侵时，电子围栏前端感知到张力变换进而产生报警信号通过前端主机处理、网络传输至安全中心。安全中心值班人员接收到告警信息后，从多个光电单元设备列表中人工选取其中1个光电单元，并手动调转转台方位至报警位置，而后手动调节俯仰、焦距参数至合适大小确保能够看清对应的告警位置，通过光电视频信息进行复核，依据复核结果进行下一步处置。
3.很显然，现有技术中采用纯手工作业选取光电设备时，如果存在地形遮挡可能出现光电设备无法看到对应的报警位置的情况，如图1所示，为光电单元至告警位置的地形剖面图，由于中间第i个采样点海拔较高，对告警位置造成了遮挡，故该光电单元无法对告警位置进行复核。这就需要值班人员多次尝试才能选择出合适的光电设备，效率低下。另外进行复核时，手动调转光电转台、俯仰、焦距等参数，同样存在速度慢、效率低的问题，难以满足发现到处置的实时性要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于提供一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，根据告警自动筛选联动光电设备以及计算光电复核参数，有效提高发现到处理的实时性。
5.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
6.一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，所述基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，包括：
7.步骤1、查询获得围栏告警对应的告警位置的经度、纬度和高度；
8.步骤2、根据告警位置的经度和纬度筛选出位于告警位置的威力范围内的光电设备；
9.步骤3、基于地形通视分析从位于告警位置的威力范围内的光电设备中筛选出满足通视条件的光电设备，包括：
10.步骤3.1、计算光电设备与告警位置之间的夹角；
11.步骤3.2、在光电设备与告警位置之间进行间隔采样，并基于夹角和高度计算每个采样点与光电设备之间的仰视角；
12.步骤3.3、若光电设备对应的所有采样点的仰视角均小于光电设备与告警位置之间的仰视角，则该光电设备满足通视条件；否则不满足通视条件；
13.步骤4、基于距离最近原则，从满足通视条件的光电设备中选取与告警位置距离最近的光电设备作为对应于本次告警与围栏联动的光电设备；
14.步骤5、计算所筛选的对应于本次告警与围栏联动的光电设备的复核参数，根据复核参数调整该光电设备用于对入侵信息复核。
15.以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
16.作为优选，所述查询获得围栏告警对应的告警位置的经度、纬度和高度，包括：
17.根据围栏告警上报的防区和主机信息查询出告警位置的经度、纬度和高度。
18.作为优选，所述根据告警位置的经度和纬度筛选出位于告警位置的威力范围内的光电设备，包括：
19.令告警位置的经度为l0、纬度为b0、高度为h0，当前光电设备的经度为ln、纬度为bn、高度为hn，则该光电设备与告警位置的距离sn为：
20.sn＝r*arccos(sinb0*sinbn cosb0*cosbn*cos(l
n-l0))
21.式中，r为地球半径；
22.若光电设备与告警位置的距离sn小于该光电设备的作用距离，则该光电设备位于告警位置的威力范围内；否则位于告警位置的威力范围外。
23.作为优选，计算光电设备与告警位置之间的夹角，包括：
24.an＝arccos(sinb0*sinbn cosb0*cosbn*cos(l
n-l0))
25.式中，an为当前光电设备与告警位置之间的夹角，b0为告警位置的纬度，bn为当前光电设备的纬度，l0为告警位置的经度，ln为当前光电设备的经度。
26.作为优选，所述基于夹角和高度计算每个采样点与光电设备之间的仰视角，包括：
27.当前采样点的经度和纬度计算如下：
28.li＝ln i*r*cos an/(2*π*r*cosln)
29.bi＝bn i*r*sin an/(2*π*r*cosln)
30.式中，li为当前采样点的经度，ln为当前采样点对应的光电设备的经度，i为当前采样点的编号，r为采样距离，an为当前采样点对应的光电设备与告警位置之间的夹角，r为地球半径，bi为当前采样点的纬度，bn为当前采样点对应的光电设备的纬度；
31.根据当前采样点的经度和纬度，从地理信息系统中查询当前出采样点的高度为hi，因此计算当前采样点与光电设备之间的仰视角如下：
32.yi＝arctan((h
i-hn)/(i*r))
33.式中，yi为当前采样点与光电设备之间的仰视角，hn为当前采样点对应的光电设备的高度。
34.作为优选，所述基于夹角和高度计算每个采样点与光电设备之间的仰视角，包括：所述间隔采样为等间隔采样。
35.作为优选，所述光电设备与告警位置之间的仰视角，包括：
36.y0＝arctan((h
0-hn)/sn)
37.式中，y0为当前光电设备与告警位置之间的仰视角，hn为当前光电设备的高度，h0为告警位置的高度，sn为当前光电设备与告警位置的距离。
38.作为优选，所述计算所筛选的对应于本次告警与围栏联动的光电设备的复核参数，包括：
39.计算光电设备的方位复核参数：
40.an＝arccos(sinb0*sinbn cosb0*cosbn*cos(l
n-l0))
41.式中，an为当前光电设备与告警位置之间的夹角，即为光电设备的方位复核参数，b0为告警位置的纬度，bn为当前光电设备的纬度，l0为告警位置的经度，ln为当前光电设备的经度；
42.计算光电设备的俯仰复核参数：
43.y0＝arctan((h
0-hn)/sn)
44.式中，y0为当前光电设备与告警位置之间的仰视角，即为光电设备的俯仰复核参数，hn为当前光电设备的高度，h0为告警位置的高度，sn为当前光电设备与告警位置的距离；
45.计算光电设备的焦距复核参数：
[0046][0047]
式中，j为光电设备的焦距复核参数，z0为光电设备最小焦距所能探测的最远距离，z1为光电设备最大焦距所能探测的最近距离，j
min
为光电设备的最小焦距，j
max
为光电设备的最大焦距。
[0048]
本发明提供的基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，提出基于地形通视分析选择光电设备的方法，实现从光电设备列表中自动选择满足通视条件且距离最近的光电设备；提出光电复核参数计算方法，自动计算出所需的方位、俯仰、焦距参数，解决目前手工作业效率低下的问题。
[0049]
本发明的目的之二在于提供一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动装置，根据告警自动筛选联动光电设备以及计算光电复核参数，有效提高发现到处理的实时性。
[0050]
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现权利所述基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法的步骤。
附图说明
[0051]
图2为现有技术中光电设备与告警位置之间出现高海波遮挡的示意图；
[0052]
图1为本发明的基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法的流程图。
具体实施方式
[0053]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。
[0055]
本实施例为了解决现有技术中手工作业效率低下的问题，提供一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，技术方案总体流程如图2所示。首先依据围栏告警信息，筛选出光电设备列表中处于其威力范围、满足通视条件、距离最近的光电单元；其次依据告警点坐标、光电单元坐标求解出光电复核所需的方位、俯仰、焦距参数。
[0056]
具体的，本实施例的基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法，包括：
[0057]
步骤1、查询获得围栏告警对应的告警位置的经度、纬度和高度。
[0058]
在围栏布置中，一个主机下同时设置多个防区，并且每个防区的中心位置已知。当围栏检测到入侵对象时，将主机以及防区信息进行上报，因此本实施例根据上报的防区和主机信息从围栏坐标库中查询出对应告警位置的经度l0、纬度b0、高度h0。通常查询到的告警位置的方位数据即为上报中防区中心位置的方位数据。
[0059]
步骤2、根据告警位置的经度和纬度筛选出位于告警位置的威力范围内的光电设备。
[0060]
由于光电设备众多，因此本实施例先筛选出处于威力范围内的光电设备，以降低后续步骤的计算压力。
[0061]
令当前光电设备的经度为ln、纬度为bn、高度为hn，则根据公式(1)计算该光电设备与告警位置的距离sn为：
[0062]
sn＝r*arccos(sinb0*sinbn cosb0*cosbn*cos(l
n-l0))
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0063]
式中，r为地球半径；若光电设备与告警位置的距离sn小于该光电设备的作用距离，则该光电设备位于告警位置的威力范围内；否则位于告警位置的威力范围外。
[0064]
需要说明的是，本实施例中下角标n可以是仅用于区分描述表示，没有实质含义。当然下角标n也可以理解为光电设备列表中的第n个光电设备，即n为光电设备的编号。
[0065]
容易理解的是，光电设备与告警位置的距离sn等于该光电设备的作用距离这一临界位置可以归属于位于告警位置的威力范围内，也可以归属于位于告警位置的威力范围外，根据实际情况设定即可。
[0066]
步骤3、基于地形通视分析从位于告警位置的威力范围内的光电设备中筛选出满足通视条件的光电设备。
[0067]
步骤3.1、利用公式(2)计算光电设备与告警位置之间的夹角an。
[0068]an
＝arccos(sinb0*sinbn cosb0*cosbn*cos(l
n-l0))
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0069]
步骤3.2、在光电设备与告警位置之间进行间隔采样，并基于夹角和高度计算每个采样点与光电设备之间的仰视角。
[0070]
在光电设备与告警位置之间进行等间隔采样(本实施例优选取等间隔采样，在其他实施例中还可以是不等间隔采样)，设采样距离为r(r可以是1米、2米或3米等，采样距离越小最终联动的判断选择越准确)采样点数为i，则i＝sn/r。
[0071]
利用公式(3)和(4)计算当前采样点的经度和纬度如下：
[0072]
li＝ln i*r*cos an/(2*π*r*cosln)
ꢀꢀꢀ
(3)
[0073]bi
＝bn i*r*sin an/(2*π*r*cosln)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0074]
式中，li为当前采样点的经度，ln为当前采样点对应的光电设备的经度，也就是当
前光电设备的经度，下角标同样为n是因为n用于举例说明计算，并不特指设备列表中的某一个光电设备，i为当前采样点的编号，且1≤i≤i，本实施例中设置的采样点编号由光电设备一侧向告警位置一侧递增，an为当前采样点对应的光电设备与告警位置之间的夹角，bi为当前采样点的纬度，bn为当前采样点对应的光电设备的纬度。
[0075]
根据当前采样点的经度和纬度，从地理信息系统中查询当前出采样点的高度为hi，因此计算当前采样点与光电设备之间的仰视角如下：
[0076]
yi＝arctan((h
i-hn)/(i*r))
ꢀꢀꢀ
(5)
[0077]
式中，yi为当前采样点与光电设备之间的仰视角，hn为当前采样点对应的光电设备的高度。
[0078]
在大多数情况下，由于采样点数数据量庞大，串行计算难以满足实时性要求，故采用分布式数据计算方法，通过并行计算提升数据处理效率。处理时将采样点拆分成splits，并按列分割成《key，value》对，定义map方法，生成新的《key，value》对，map方法即为上述公式3～5的计算方法。
[0079]
步骤3.3、若光电设备对应的所有采样点的仰视角均小于光电设备与告警位置之间的仰视角，则该光电设备满足通视条件；否则不满足通视条件。
[0080]
其中光电设备与告警位置之间的仰视角，包括：
[0081]
y0＝arctan((h
0-hn)/sn)
ꢀꢀ
(6)
[0082]
式中，y0为当前光电设备与告警位置之间的仰视角。
[0083]
本实施例在进行通视筛选时，定义reduce方法，对map接收的数据进行排序，求得value中的最大值y
max
，如果y0大于y
max
，则该光电设备满足通视条件，否则为不通视。对每一个光电设备进行上述判断，筛选出所有符合条件的光电设备。
[0084]
步骤4、基于距离最近原则，从满足通视条件的光电设备中选取与告警位置距离最近(即sn最小)的光电设备作为对应于本次告警与围栏联动的光电设备。
[0085]
需要说明的是，本实施例根据告警信息经过三次筛选(位于威力范围内、满足通视条件、距离最近)得到与围栏联动的光电设备。通常由于围栏与光电设备的布置是有合理规划的，因此这三次筛选均能筛选出符合条件的光电设备。若在某次筛选中未筛选到符合条件的光电设备，则可以产生报警信息提示值班人员，供值班人员手动选择或优化光电设备的布置。
[0086]
若最后基于距离最近原则筛选出多个符合条件的光电设备，则可以将符合条件的多个光电设备生成列表反馈给值班人员，由值班人员从中指定光电设备进行复核，也可以不反馈给值班人员，直接计算所有符合条件的光电设备的复核参数并调整光电设备使用。
[0087]
步骤5、计算所筛选的对应于本次告警与围栏联动的光电设备的复核参数，根据复核参数调整该光电设备用于对入侵信息复核。
[0088]
筛选出对应的光电设备后，依据公式(2)计算光电单元的方位复核参数an，依据公式(6)计算光电单元的俯仰复核参数y0，依据公式(7)计算光电单元的焦距复核参数j。
[0089]
[0090]
式中，j为光电设备的焦距复核参数，z0为光电设备最小焦距所能探测的最远距离，z1为光电设备最大焦距所能探测的最近距离，j
min
为光电设备的最小焦距，j
max
为光电设备的最大焦距，以上4个参数均为光电设备的固有参数。
[0091]
本实施例与手工作业逐个选取光电设备方式相比，建立了基于地形通视分析的光电设备筛选方法，能够自动筛选出处于其威力范围内且满足通视要求的光电单元；与人工调节光电转台方位、俯仰、焦距方式相比，本方法能够依据告警点位与光电设备的位置关系，自动计算出所需的转台方位、俯仰、焦距参数；可以大大提高作业效率，更能满足实时性的作业要求。
[0092]
在另一个实施例中，本技术还提供了一种基于地形通视分析的围栏与光电设备联动装置，包括处理器以及存储有若干计算机指令的存储器，所述计算机指令被处理器执行时实现所述基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法的步骤。
[0093]
关于基于地形通视分析的围栏与光电设备联动装置的具体限定可以参见上文中对于基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法的限定，在此不再赘述。
[0094]
存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件互相之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而实现本发明实施例中的基于地形通视分析的围栏与光电设备联动方法。
[0095]
其中，所述存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。其中，存储器用于存储程序，所述处理器在接收到执行指令后，执行所述程序。
[0096]
所述处理器可能是一种集成电路芯片，具有数据的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等。可以实现或者执行本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0097]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0098]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。