基于高维时空属性的海上多源感测数据融合系统与方法技术方案

发明专利技术公开了一种基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统，包括数据采集模块、数据交换模块、数据融合关联模块、特性测控模块、目标态势展示模块，通过目标数据采集模块对前端设备感测到的电磁散射数据、电磁辐射数据、AIS数据进行采集并解析，由数据交换模块进行数据的传输处理，传输至融合关联模块进行自动融合关联，经目标测控模块人工关联融合进行辅助，输出目标融合关联数据，存储在本地服务器，并最终由目标态势展示模块读取到融合关联数据并进行界面上的展示。该系统基于方位向量匹配的电磁辐射数据时空指向特征异构关联，大大提升了时空指向特征的精度，同时也降低了算法复杂性，提高了模型的可解释性。提高了模型的可解释性。提高了模型的可解释性。

【技术实现步骤摘要】
基于高维时空属性的海上多源感测数据融合系统与方法


[0001]本专利技术涉及一种数据融合技术，尤其涉及一种基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统与方法。

技术介绍

[0002]在经济全球化的今天，我国沿海及远海的海洋运输行业的发展非常迅猛，并且航海业务的能力也得到显著进步。为了保障海上船舶航行安全，提高航道管理，精确目标定位，船舶搭载了相应的导航设备，船舶自动识别系统(AIS)成为现代海上船舶航行的必要设备，同时电磁散射也能为海上船舶航行定位提供一定的辅助。但面对复杂多变的海上水文环境、以及海上执法和国家海洋领土安全等需求，仅靠AIS、电磁散射等基于目标方位的单一定位技术，仍然无法满足公共航行、执法救援、海上维权等业务场景需求。即使通过AIS和电磁散射多源时空模型关联匹配技术，也会面临如何解决目标窜号、设备信号关闭、电磁散射远距离探测和误扫误判等问题。因此可在传统的AIS和电磁散射监测信号两相融合基础上，引入电磁辐射监测设备和电磁信号融合识别技术，利用电磁辐射设备远距探测能力,以及通过电磁辐射信号可明确目标方向的特性，可实现海上目标感测方式的多样化。另外利用大数据技术、人工智能等信息技术，构建相应的算法模型和数据挖掘，实现海上目标数据进行AIS、电磁散射、电磁辐射多源信号的数据融合关联；
[0003]海上多源感测数据融合关联技术是海上目标定位与海上态势研判的重要研究方向，无论在军事、执法维权还是民用领域，该技术的研究都有着十分重要的意义，具体表现如下：
[0004](1)对电磁信号的监测和数据感知应用，是对现有AIS和电磁散射感测数据融合关联技术的补充和创新，实现了海上目标感测数据从两源融合到三源融合的探索，为后续的N源融合提供理论和技术基础。
[0005](2)海上多源感测数据融合关联技术可以降低航道碰撞概率，提高了船舶航行安全性，有利于海上交通管制。
[0006](3)不同的数据源、不同的探测方式，能够有效应对海上复杂多变的水文环境，提高系统的抗干扰能力。
[0007](4)海上多源感测数据融合关联技术可以提高情报可靠性，为海上执法部门提供更精确的目标信息，提高执法效率。
[0008](5)不同的数据源、不同的探测方式，探测的范围也不同，能够有效增强远海的探索能力，迅速锁定相关船舶，增强军事力量。

技术实现思路

[0009]专利技术的目的在于围绕海上多源感测数据融合关联问题，如何面对多种观测设备、多种数据来源的海上目标数据，利用高维时空规则，在充分考虑各种约束的基础上，对多种来源的感测数据进行解析、结构化、清洗、转换，并融合，并利用相关的仿真手段对融合算法
的精度进行试验分析验证。特别是基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统的核心问题，主要有多源异构数据清洗与去重、多源异构数据人工辅助融合、多源异构数据自动融合，同时还要保证融合算法的高实时性，在确保精度的前提下，如何在花费最小的代价，得到最高的收益。
[0010]专利技术的技术方案是提供了一种基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统，包括数据采集模块、数据交换模块、数据融合关联模块、特性测控模块、目标态势展示模块，其特征在于：
[0011]数据采集模块用于对目标电磁散射数据、目标电磁辐射数据及目标AIS数据的采集与解析；
[0012]数据交换模块用于实现与数据采集模块间的数据传输协议，接收数据采集模块采集的目标电磁散射数据、目标电磁辐射装备数据、目标AIS数据；通过数据总线技术，采用数据订阅分发模式实现船基内部、船基内部
‑
岸基的不同类型、不同格式数据的交换；
[0013]数据融合关联模块用于海上多源感测数据的自动融合关联；
[0014]特性测控模块用于海上多源感测数据的人工关联融合；
[0015]目标态势展示模块用于电磁散射态势信号、电磁辐射态势信号、AIS信号、自动关联融合态势信号及人工关联融合态势信号的展示，供操作人员进行研判；
[0016]通过目标数据采集模块对前端设备感测到的电磁散射数据、电磁辐射数据、AIS数据进行采集并解析，由数据交换模块进行数据的传输处理，传输至融合关联模块进行自动融合关联，经目标测控模块人工关联融合进行辅助，输出目标融合关联数据，存储在本地服务器，并最终由目标态势展示模块读取到融合关联数据并进行界面上的展示。
[0017]进一步地，数据采集模块基于前端设备的规范接口协议，接入前端电磁散射特性测量装备、电磁辐射特性测量装备生成的感知数据、状态数据和特性测量数据，以及AIS设备生成的感知数据，并对各类数据进行解析和预处理，形成统一封装的数据报文。
[0018]进一步地，数据融合关联模块负责对目标电磁散射数据、目标电磁辐射数据、AIS数据进行量化/结构化处理，形成量化/结构化数据；同时基于量化处理结果和融合关联算法模型，实现各类型数据的自动关联融合，形成关联融合数据，供上层业务系统按需调取。
[0019]进一步地，特性测控模块负责对目标进行电磁散射特性、电磁辐射特性测量与控制，以及在页面上展示各特性数据以及通过数据采集、数据交换过来的各态势信号，并针对页面上展示的各态势信号，进行人工关联融合。
[0020]本专利技术还提供了一种用于基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统的关联算法，该算法汇聚不同数据源的同类型数据，设定数据清洗与去重规则，将多源目标数据与人工辅助研判的缓存数据进行比对，若缓存中存在已标记的融合目标，则直接输入融合结果，若不存在，则利用多源异构融合算法进行融合处理。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联，是对现有AIS和电磁散射感测数据融合关联技术的补充和创新。以单个观测站点的使用场景为基础，首次对三种异构数据进行关联融合；其中基于目标航迹相似性匹配的AIS与电磁散射时空方位特征异构关联，跟传统的实时点迹融合不同，航迹融合充分参考了目标数据的历史航迹信息，通过构造轨迹向量充分挖掘目标的航行特征，能够有效解决点迹融合在小区域、多目标的使用场景
中融合精度过低、融合效率不高的问题；基于方位向量匹配的电磁辐射数据时空指向特征异构关联，利用方位向量来表征目标轨迹，同时结合余弦相似度公式对高维度特征向量方向计算的一个精确性，大大提升了时空指向特征的精度，同时也降低了算法复杂性，提高了模型的可解释性。
[0023](2)人工关联融合和自主融合相互协同机制的应用，确保目标识别的精准率。与传统的轨迹关联技术(系统)相比，本系统的在精确率、召回率和目标偏差方面的表现更加优越，通过传统人工观察合成融合目标作为辅助手段，本系统的目标融合平均召回率超过95％；同时根据分析不同数据源站点信息，对同一个目标的不同数据源数据进行多维特征判断，能够计算出该目标的合理点位；本系统在的融合目标点位偏差不超过100米，对于海上防碰撞、海上执法维权、海洋主权维护等，提供了极大便利的同时也提升了航道安全性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统，包括数据采集模块、数据交换模块、数据融合关联模块、特性测控模块、目标态势展示模块，其特征在于：数据采集模块用于对目标电磁散射数据、目标电磁辐射数据及目标AIS数据的采集与解析；数据交换模块用于实现与数据采集模块间的数据传输协议，接收数据采集模块采集的目标电磁散射数据、目标电磁辐射装备数据、目标AIS数据；通过数据总线技术，采用数据订阅分发模式实现船基内部、船基内部
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岸基的不同类型、不同格式数据的交换；数据融合关联模块用于海上多源感测数据的自动融合关联；特性测控模块用于海上多源感测数据的人工关联融合；目标态势展示模块用于电磁散射态势信号、电磁辐射态势信号、AIS信号、自动关联融合态势信号及人工关联融合态势信号的展示，供操作人员进行研判；通过目标数据采集模块对前端设备感测到的电磁散射数据、电磁辐射数据、AIS数据进行采集并解析，由数据交换模块进行数据的传输处理，传输至融合关联模块进行自动融合关联，经目标测控模块人工关联融合进行辅助，输出目标融合关联数据，存储在本地服务器，并最终由目标态势展示模块读取到融合关联数据并进行界面上的展示。2.根据权利要求1所述的基于高维时空属性的海上多源感测数据融合关联系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，林龙，应文，王成飞，杨云祥，罗肖飞，
申请(专利权)人：中电科海洋信息技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：