一種通用航空多源信息監管平臺及其方法
【專利摘要】本發明涉及一種通用航空多源信息監管平臺及其方法，對探測傳感器探測的目標進行分類，對多傳感器同時觀測的信息通過模糊聚類算法進行關聯判斷和數據融合，融合后的數據精度優于任意傳感器的觀測精度。當數據融合后，結合外部綜合信息對態勢進行數據分析。若存在異常，數據庫模塊自動錄取該數據并產生預警信息。本發明中的效能評估模塊，可實時對探測傳感器進行運行狀態監視和效能評估，通過人機交互模塊對系統探測傳感器的威力范圍動態調整，保持平臺效能的最大化。本發明可通過對多探測傳感器的探測數據進行數據關聯判斷和數據融合、效能評估和態勢分析，得到監視范圍的整體空情，實現系統級監管。
【專利說明】一種通用航空多源信息監管平臺及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種信息監管平臺及其方法，尤其涉及一種通用航空多源信息監管平臺及其方法。
【背景技術】
[0002]通用航空飛行器監視管理平臺是針對通用航空低空空域飛行器進行監視、管理并分發信息服務的一體化平臺。由于通用航空飛行器具有飛行器種類多樣、升限低、速度慢、機載設備不規范的問題，需要采用一次監視設備、合作式監視設備、氣象探測設備多類傳感器共同監測。現有民航空中交通管理各監測設備獨立監管的手段比較單一，而通用航空監視管理需要對多數據源信息進行數據處理，才能得出覆蓋區域統一、實時、精確的空情，因此研發一種通用航空多源信息監管平臺及其方法是十分必要的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種通用航空多源信息監管平臺，解決通用航空飛行監視管理中多傳感器共同探測出現的目標分裂和冗余現象。
[0004]為了實現上述目的，本發明提供了一種通用航空多源信息監管平臺，包括數據融合模塊、資源管理模塊、數據庫模塊以及人機交互模塊，其中:
[0005]所述數據融合模塊中包括數據關聯融合模塊、態勢分析模塊以及效能評估模塊；
[0006]所述數據關聯融合模塊，對若干探測傳感器探測的航跡數據通過模糊聚類算法進行關聯判斷以及數據融合，得出整體空情信息；
[0007]所述態勢分析模塊，將所述整體空情信息結合其他外部綜合信息進行態勢分析，若發現異常數據則記錄到所述數據庫模塊中；
[0008]所述效能評估模塊，對所述若干探測傳感器進行運行狀態實時監視，對平臺整體效能進行評估；
[0009]所述資源管理模塊中包括傳感器管理模塊以及綜合分析模塊；
[0010]所述傳感器管理模塊，完成對所述若干探測傳感器的狀態管理、狀態監控以及任務調度；
[0011]所述綜合分析模塊，綜合分析效能評估結果、所述若干探測傳感器探測的航跡數據的關聯融合和所述若干探測傳感器運行狀態信息，形成整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息；
[0012]所述數據庫模塊，與數據融合模塊、資源管理模塊以及人機交互模塊相連接，對異常數據自動進行錄取、查詢以及回放；
[0013]所述人機交互模塊，連接所述數據融合模塊以及所述資源管理模塊，顯示整體空情信息，整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息，接收到異常數據時發出威脅報告和預警提示并通過所述傳感器管理模塊對若干探測傳感器的威力范圍動態調整。
[0014]較佳地，所述人機交互模塊對整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息進行切換顯示。
[0015]較佳地，所述其他外部綜合信息為外部氣象信息平臺采集的氣象信息、外部地理信息平臺采集的地理信息和外部空管平臺采集的空管情報。
[0016]較佳地，還包括信息服務模塊，將整體空情信息進行數據處理，提供導航、氣象以及預警類信息服務。
[0017]較佳地，所述整體空情信息包括目標類型和目標狀態信息。
[0018]較佳地，所述目標狀態信息包括航班號、入侵時間、航速、航向、飛行高度、飛行速度以及起降事件信息。
[0019]為了實現上述目的，本發明還提供了一種通用航空多源信息監管方法，包括以下步驟:
[0020]對若干探測傳感器探測的航跡數據通過模糊聚類算法進行關聯判斷以及數據融合，得出整體空情信息；
[0021]將所述整體空情信息結合其他外部綜合信息進行態勢分析；
[0022]對所述探測傳感器進行運行狀態實時監視，對平臺整體效能進行評估；
[0023]對所述若干探測傳感器進行狀態管理、狀態監控以及任務調度；
[0024]綜合分析效能評估結果、所述若干探測傳感器探測的航跡數據的關聯融合結果和所述若干探測傳感器運行狀態信息，形成綜合空情信息和整體探測的效能覆蓋信息以及資源健康狀態信息；
[0025]實時顯示整體空情信息，整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息；
[0026]平臺中出現的異常數據時，對異常數據自動進行錄取、查詢以及回放，且接收到異常數據時發出威脅報告和預警提示，并對若干探測傳感器的威力范圍動態調整。
[0027]較佳地，探測的航跡數據進行關聯判斷以及數據融合的步驟還包括:
[0028]a.將各探測傳感器探測的目標進行空時校準預處理，得到各傳感器探測信息的穩定跟蹤軌跡；
[0029]b.通過時戳對準方式進行數據配準；
[0030]c.采用模糊聚類算法進行數據關聯判斷和數據融合；
[0031]d.得出整體空情信息。
[0032]較佳地，切換顯示整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信
肩、O
[0033]較佳地，所述其他外部綜合信息為外部氣象信息系統采集的氣象信息、外部地理信息系統采集的地理信息和外部空管系統采集的空管情報。
[0034]較佳地，所述整體空情信息包括目標類型和目標狀態信息。
[0035]較佳地，所述目標狀態信息包括航班號、入侵時間、航速、航向、飛行高度以及起降事件信息。
[0036]較佳地，還包括將整體空情信息進行數據處理，提供導航、氣象以及預警類信息服務。
[0037]本發明由于采用以上技術方案，與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:
[0038]I)本發明人機交互模塊中可以實現多中信息界面和整體空情的切換顯示，僅需要一臺顯示終端，即符合通用航空監視管理簡化設計需求；[0039]2)本發明設計的模糊聚類數據融合算法，數據融合的結果精度優于融合前單個探測傳感器數據精度，解決通用航空飛行監視管理中多傳感器共同探測出現的目標分裂和冗余現象；
[0040]3)本發明設計態勢評估模塊，可實時對探測傳感器進行運行狀態監視和效能評估，通過人機交互模塊對系統探測傳感器的威力范圍動態調整，保持系統效能最大化。
[0041]4)本發明中的傳感器管理模塊對監測所述探測傳感器運行狀態動態配置管理，實現多傳感器的運行狀態實時監控配置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]圖1為本發明提供的一種通用航空多源信息監管平臺的總框圖；
[0043]圖2為本發明實施例中數據關聯融合模塊所接收數據的示意圖；
[0044]圖3為本發明實施例中效能評估的分量示意圖；
[0045]圖4為本發明提供的一種通用航空多源信息監管方法的流程圖；
[0046]圖5為本發明實施例中航跡數據進行關聯判斷以及數據融合的流程圖；
[0047]圖6為本發明實施例中態勢分析模塊的工作過程框圖。
【具體實施方式】
[0048]下面參照附圖和具體實施例來進一步說明本發明。
[0049]實施例1
[0050]如附圖1-3所示，本發明提供的一種通用航空多源信息監管平臺，包括數據融合模塊11、資源管理模塊12、數據庫模塊13、人機交互模塊14以及信息服務模塊15，其中:數據融合模塊11中包括數據關聯融合模塊111、態勢分析模塊112以及效能評估模塊113 ;數據關聯融合模塊111，對若干探測傳感器2探測的航跡數據通過模糊聚類算法進行關聯判斷以及數據融合，得出整體空情信息，整體空情信息包括目標類型和目標狀態信息。目標狀態信息包括航班號、入侵時間、航速、航向、飛行高度、飛行速度以及起降事件信息。目標類型包括民航班機、通用航空飛行器等。
[0051]下面對模糊聚類算法進行具體描述，探測傳感器一般為雷達，但并不限于此。如圖2所示，以有2部不同雷達共同觀測三條目標21，22，23為例，并不限于此:
[0052]模糊聚類算法的原理是利用觀測數據的不確定性(即模糊性)把在某一時刻t得到的η個監測數據分配給m個航跡，用隸屬度函數來描述m個航跡的相似程度。
[0053]我們采用Rij表示探測目標的屬性，其中，i=l，2，j=l，2。現在的問題是判斷R11, R12, R2I, R22是否有屬于同一目標的航跡。將這個問題作為對兩個雷達24，25的二值假設檢驗問題來考慮:用H1代表兩條航跡是同一目標航跡，Htl代表2條航跡是不同目標的航跡，即:
[0054]
【權利要求】
1.一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，包括數據融合模塊、資源管理模塊、數據庫模塊以及人機交互模塊，其中: 所述數據融合模塊中包括數據關聯融合模塊、態勢分析模塊以及效能評估模塊； 所述數據關聯融合模塊，對若干探測傳感器探測的航跡數據通過模糊聚類算法進行關聯判斷以及數據融合，得出整體空情信息； 所述態勢分析模塊，將所述整體空情信息結合其他外部綜合信息進行態勢分析，若發現異常數據則記錄到所述數據庫模塊中； 所述效能評估模塊，對所述若干探測傳感器進行運行狀態實時監視，對平臺整體效能進行評估； 所述資源管理模塊中包括傳感器管理模塊以及綜合分析模塊； 所述傳感器管理模塊，完成對所述若干探測傳感器的狀態管理、狀態監控以及任務調度； 所述綜合分析模塊，綜合分析效能評估結果、所述若干探測傳感器探測的航跡數據的關聯融合和所述若干探測傳感器運行狀態信息，形成整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀 態信息； 所述數據庫模塊，與數據融合模塊、資源管理模塊以及人機交互模塊相連接，對異常數據自動進行錄取、查詢以及回放； 所述人機交互模塊，連接所述數據融合模塊以及所述資源管理模塊，顯示整體空情信息，整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息，接收到異常數據時發出威脅報告和預警提示并通過所述傳感器管理模塊對若干探測傳感器的威力范圍動態調整。
2.如權利要求1所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述人機交互模塊對整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息進行切換顯示。
3.如權利要求1所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述其他外部綜合信息為外部氣象信息系統采集的氣象信息、外部地理信息系統采集的地理信息和外部空管系統采集的空管情報。
4.如權利要求1所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，還包括信息服務模塊，將整體空情信息進行數據處理，提供導航、氣象以及預警類信息服務。
5.如權利要求1所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述整體空情信息包括目標類型和目標狀態信息。
6.如權利要求5所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述目標狀態信息包括航班號、入侵時間、航速、航向、飛行高度、飛行速度以及起降事件信息。
7.一種通用航空多源信息監管方法，其特征在于，包括以下步驟: 對若干探測傳感器探測的航跡數據通過模糊聚類算法進行關聯判斷以及數據融合，得出整體空情信息； 將所述整體空情信息結合其他外部綜合信息進行態勢分析； 對所述探測傳感器進行運行狀態實時監視，對平臺整體效能進行評估； 對所述若干探測傳感器進行狀態管理、狀態監控以及任務調度； 綜合分析效能評估結果、所述若干探測傳感器探測的航跡數據的關聯融合結果和所述若干探測傳感器運行狀態信息，形成綜合空情信息和整體探測的效能覆蓋信息以及資源健康狀態信息； 實時顯示整體空情信息,整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息； 平臺中出現的異常數據時，對異常數據自動進行錄取、查詢以及回放，且接收到異常數據時發出威脅報告和預警提示，并對若干探測傳感器的威力范圍動態調整。
8.如權利要求7所述的一種通用航空多源信息監管方法，其特征在于，探測的航跡數據進行關聯判斷以及數據融合的步驟還包括: a.將各探測傳感器探測的目標進行空時校準預處理，得到各傳感器探測信息的穩定跟蹤軌跡； b.通過時戳對準方式進行數據配準； c.采用模糊聚類算法進行數據關聯判斷和數據融合； d.得出整體空情信息。
9.如權利要求7所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，切換顯示整體空情信息、整體探測效能的覆蓋信息以及資源健康狀態信息。
10.如權利要求7所述的一種通用航空多源信息監管系統，其特征在于，所述其他外部綜合信息為外部氣象信息系統采集的氣象信息、外部地理信息系統采集的地理信息和外部空管系統采集的空管情報。
11.如權利要求7所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述整體空情信息包括目標類型和目標狀態信息。
12.如權利要求11所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，所述目標狀態信息包括航班號、入侵時間、航速、航向、飛行高度以及起降事件信息。
13.如權利要求7所述的一種通用航空多源信息監管平臺，其特征在于，還包括將整體空情信息進行數據處 理，提供導航、氣象以及預警類信息服務。
【文檔編號】G06Q10/06GK103903101SQ201410148373
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】王錦 申請人:上海航天電子通訊設備研究所