本技術(shù)涉及航運(yùn)交通，具體而言，涉及一種大壩及通航設(shè)施的船撞監(jiān)控預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、大壩及通航設(shè)施作為水利工程的重要組成部分，對(duì)于防洪控制和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。然而，隨著水上交通運(yùn)輸?shù)呐畈l(fā)展，船舶數(shù)量激增，大壩及其通航設(shè)施的安全挑戰(zhàn)也隨之加劇。尤其是在大壩上游庫區(qū)及通航設(shè)施區(qū)域，各類漁船、貨船、客船穿梭其間，一旦因人員操作失誤或遭遇惡劣天氣導(dǎo)致船舶失控，將可能對(duì)大壩及通航設(shè)施構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2、為有效監(jiān)控船舶的航行狀態(tài)，預(yù)防船舶與大壩的潛在碰撞事故，船撞監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。然而，目前船撞監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)多采用單一的傳感器技術(shù)，如僅依賴攝像頭進(jìn)行圖像識(shí)別，或僅使用ais系統(tǒng)獲取船舶報(bào)文數(shù)據(jù)。這種單一監(jiān)控方式因其固有的局限性而難以滿足復(fù)雜多變的監(jiān)控需求。例如，高清攝像頭雖能識(shí)別船舶的位置、大小及航向，但其識(shí)別效果卻極易受到光照和天氣條件的影響；雷達(dá)監(jiān)控雖能掃描水面并聚類分析得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息，但存在盲區(qū)且無法識(shí)別船舶的靜態(tài)信息；ais船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)雖能感知船舶航行態(tài)勢，但其有效性卻完全依賴于船舶是否按規(guī)定開啟相關(guān)設(shè)備。

3、為了克服單一監(jiān)控方式的不足，部分現(xiàn)有技術(shù)嘗試采用多種監(jiān)控方式進(jìn)行融合。然而，這些融合方法大多僅在決策級(jí)層面進(jìn)行了多元數(shù)據(jù)的簡單疊加，其性能提升空間有限，且一旦某種監(jiān)控方式失效，將對(duì)整個(gè)方法的效果產(chǎn)生顯著影響。例如，某些方法通過結(jié)合雷達(dá)與ais船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)得到的位置信息進(jìn)行融合，以獲取船舶的動(dòng)態(tài)信息，再利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)計(jì)算船舶的形狀大小。然而，這種方法仍未能充分利用多源數(shù)據(jù)的互補(bǔ)優(yōu)勢，且在數(shù)據(jù)融合過程中缺乏深度處理與精準(zhǔn)匹配。

4、另外，還有一些方法嘗試通過分別處理視頻與毫米波雷達(dá)信息得到兩類船舶目標(biāo)框，再通過簡單的相加方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合。然而，這種方法同樣存在數(shù)據(jù)融合不充分、精度不高的問題，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶行為的精準(zhǔn)預(yù)測與危險(xiǎn)行為的及時(shí)預(yù)警。

5、總之，現(xiàn)有船撞監(jiān)控預(yù)警技術(shù)在傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與預(yù)警機(jī)制等方面存在諸多不足。尤其是在大壩及通航設(shè)施這一特定應(yīng)用場景下，現(xiàn)有技術(shù)難以有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的監(jiān)控需求，無法實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的深度融合與精準(zhǔn)匹配，從而限制了預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。因此，開發(fā)一種能夠綜合運(yùn)用多種傳感器技術(shù)、實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)高效融合與精準(zhǔn)匹配、具備完善預(yù)警機(jī)制的船撞監(jiān)控預(yù)警方法，對(duì)于保障大壩及通航設(shè)施的安全運(yùn)行具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種大壩及通航設(shè)施的船撞監(jiān)控預(yù)警方法及系統(tǒng)，其能夠綜合運(yùn)用多種傳感器技術(shù)且實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)高效融合與精準(zhǔn)匹配，從而大幅度提升了預(yù)警的準(zhǔn)確性、以及預(yù)警機(jī)制的完善性。

2、本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種大壩及通航設(shè)施的船撞監(jiān)控預(yù)警方法，包括以下步驟：分別在主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)，利用攝像頭、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和毫米波雷達(dá)分別獲取圖像數(shù)據(jù)、船舶報(bào)文數(shù)據(jù)和雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并進(jìn)行時(shí)空同步處理，以將雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到圖像平面，得到雷達(dá)圖像，以及將所述圖像數(shù)據(jù)和雷達(dá)圖像送入船舶識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中，識(shí)別出船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型。利用主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)識(shí)別出的船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進(jìn)行對(duì)極幾何處理得到對(duì)應(yīng)船舶的三維包圍框和第二船舶類型。遍歷比較第二船舶類型與船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中無相關(guān)類型，發(fā)布三級(jí)預(yù)警。根據(jù)船舶經(jīng)過船舶識(shí)別區(qū)時(shí)的多個(gè)三維包圍框，預(yù)測得到其在未來一段時(shí)間內(nèi)的航速結(jié)果與航向結(jié)果，以響應(yīng)于航速結(jié)果超過通航設(shè)施設(shè)定的航速閾值，和/或，航向結(jié)果指示與大壩存在撞擊可能，發(fā)布二級(jí)預(yù)警；以及響應(yīng)于任一船舶同時(shí)觸發(fā)三級(jí)預(yù)警和二級(jí)預(yù)警，發(fā)布一級(jí)預(yù)警。

4、第二方面，本技術(shù)提供一種大壩及通航設(shè)施的船撞監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其包括：

5、第一識(shí)別模塊，被配置為：分別在主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)，利用攝像頭、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和毫米波雷達(dá)分別獲取圖像數(shù)據(jù)、船舶報(bào)文數(shù)據(jù)和雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并進(jìn)行時(shí)空同步處理，以將雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到圖像平面，得到雷達(dá)圖像，以及將所述圖像數(shù)據(jù)和雷達(dá)圖像送入船舶識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中，識(shí)別出船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型。第二識(shí)別模塊，被配置為：利用主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)識(shí)別出的船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進(jìn)行對(duì)極幾何處理得到對(duì)應(yīng)船舶的三維包圍框和第二船舶類型。第一預(yù)警模塊，被配置為：遍歷比較第二船舶類型與船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中無相關(guān)類型，發(fā)布三級(jí)預(yù)警。第二預(yù)警模塊，被配置為：根據(jù)船舶經(jīng)過船舶識(shí)別區(qū)時(shí)的多個(gè)三維包圍框，預(yù)測得到其在未來一段時(shí)間內(nèi)的航速結(jié)果與航向結(jié)果，以響應(yīng)于航速結(jié)果超過通航設(shè)施設(shè)定的航速閾值，和/或，航向結(jié)果指示與大壩存在撞擊可能，發(fā)布二級(jí)預(yù)警；以及響應(yīng)于任一船舶同時(shí)觸發(fā)三級(jí)預(yù)警和二級(jí)預(yù)警，發(fā)布一級(jí)預(yù)警。

6、第三方面，本技術(shù)提供另一種大壩及通航設(shè)施的船撞監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其包括：前端監(jiān)測模塊，設(shè)于主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)上，包括用于夜間為攝像頭提供光照的補(bǔ)光燈、用于獲取圖像數(shù)據(jù)的攝像頭、用于獲取船舶報(bào)文數(shù)據(jù)的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、以及用于獲取雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的毫米波雷達(dá)。船舶識(shí)別模塊，用于將主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)獲取的圖像數(shù)據(jù)、船舶報(bào)文數(shù)據(jù)和雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行時(shí)空同步處理，以將雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到圖像平面，得到雷達(dá)圖像，并將所述圖像數(shù)據(jù)和雷達(dá)圖像送入船舶識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中，識(shí)別出船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型；以及利用主監(jiān)測點(diǎn)和副監(jiān)測點(diǎn)識(shí)別出的船舶識(shí)別區(qū)內(nèi)的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進(jìn)行對(duì)極幾何處理得到對(duì)應(yīng)船舶的三維包圍框和第二船舶類型。軌跡分析模塊，用于根據(jù)船舶經(jīng)過船舶識(shí)別區(qū)時(shí)的多個(gè)三維包圍框，預(yù)測得到其在未來一段時(shí)間內(nèi)的航速結(jié)果與航向結(jié)果。預(yù)警處置模塊，用于遍歷比較第二船舶類型與船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報(bào)文數(shù)據(jù)中無相關(guān)類型，發(fā)布三級(jí)預(yù)警；以及響應(yīng)于航速結(jié)果超過通航設(shè)施設(shè)定的航速閾值，和/或，航向結(jié)果指示與大壩存在撞擊可能，發(fā)布二級(jí)預(yù)警；以及響應(yīng)于任一船舶同時(shí)觸發(fā)三級(jí)預(yù)警和二級(jí)預(yù)警，發(fā)布一級(jí)預(yù)警。

7、第四方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，其包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序；處理器；當(dāng)上述一個(gè)或多個(gè)程序被上述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上述第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。

8、第五方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述第一方面中任一項(xiàng)所述的方法。

9、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)至少具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

10、(1)提高預(yù)警準(zhǔn)確性：通過綜合運(yùn)用多種傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的高效融合與精準(zhǔn)匹配，提高了船舶識(shí)別的準(zhǔn)確性和魯棒性。同時(shí)，通過對(duì)極幾何處理和類型一致性檢查等步驟，進(jìn)一步確保了預(yù)警信息的準(zhǔn)確性。

11、(2)增強(qiáng)預(yù)警實(shí)時(shí)性：本技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)獲取船舶的位置、類型和動(dòng)態(tài)狀態(tài)信息，并根據(jù)這些信息預(yù)測船舶的未來航速和航向。這使得能夠在船舶接近大壩或通航設(shè)施之前，提前發(fā)出預(yù)警信息，為操作人員提供足夠的時(shí)間采取預(yù)防措施。

12、(3)提升應(yīng)急響應(yīng)效率：通過設(shè)計(jì)多級(jí)預(yù)警機(jī)制，本技術(shù)能夠根據(jù)船舶的實(shí)際情況和潛在風(fēng)險(xiǎn)，采取相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施。這有助于操作人員快速識(shí)別并應(yīng)對(duì)潛在的船撞風(fēng)險(xiǎn)，減少事故發(fā)生的可能性。