本发明涉及无人船技术领域，特别是涉及一种基于无人船的蛙人预警方法和系统。
背景技术：
随着世界各沿海国对海洋资源的重视，海洋利益的争夺已经成为当今世界范围内最重要的国际问题之一。
来自水下的威胁对海洋战略及有关利益构成了严重的威胁，反蛙人偷袭的需求日益迫切。未来无人船将大量应用于海洋作业平台的巡逻保护，如何在无人船上配备蛙人预警系统，便是当前有待解决的问题之一，也是打通无人船在海警复杂环境下执法的适用性的首道门槛。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是现有的预警方法形式较为单一，依托的是一个或则多个拥有大面积声呐探测能力的大型船体，在发现蛙人后无法采取有效的手段进行进一步的搜索，并且因为调度方式依托的是人工下达命令，造成了探测效率的降低。
本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于无人船的蛙人预警系统，系统包括至少两艘无人船，第一无人船在探测到有第一蛙人进入自身预警范围内时，向周边的一艘或者多艘无人船发送区域范围探测请求；
所述第一无人船接收其周边的一艘或者多艘无人船返回的区域范围探测响应，所述区域范围探测响应中携带各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数；
第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令；
第一无人船向其周边的一艘或者多艘无人船发送对应的调度指令；
所述第一无人船周边的一艘或者多艘无人船在接收到各自的调度指令后，行驶到调度指令中携带的坐标位置区域，从而完成第一区域范围探测网的建立。
优选的，在所述区域范围探测响应中还携带各无人船的定位信息或者所述第一无人船还接收服务端发送的携带各无人船定位信息的报文消息，则所述第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令，具体包括：
第一无人船根据周边各无人船的定位信息确定各无人船相对于自身的位置，并根据各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，依据周边无人船移动最小距离，且各无人船的探测设备的覆盖区域范围能够相互耦合的条件，生成调度指令。
优选的，当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果；所述第一无人船在确认所述第一蛙人和第二蛙人的间隔距离后，向所述间隔距离的水域空间指派一艘或者多艘无人船进行扫描探测；并依据所述间隔距离和各无人船的覆盖区域范围参数，进行第一区域范围探测网中各无人船指定位置的调整，实现第一区域范围探测网的扩大。
优选的，各无人船在探测到蛙人时，还向远端服务器发送探测到的蛙人信息，其中，所述蛙人信息包括数量、强度、通信频率、经纬度、水深和移动速度中的一项或者多项。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于无人船的蛙人预警方法，第一无人船在探测到有蛙人进入预警范围内时，向周边的一艘或者多艘无人船发送区域范围探测请求；
所述第一无人船接收其周边的一艘或者多艘无人船返回的区域范围探测响应，所述区域范围探测响应中携带各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数；
第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令；
第一无人船向其周边的一艘或者多艘无人船发送携带相应调度指令的调度消息；以便相应无人船抵达指定坐标的指令，从而完成第一区域范围探测网的建立。
优选的，在所述区域范围探测响应中还携带各无人船的定位信息或者所述第一无人船还接收服务端发送的携带各无人船定位信息的报文消息，则所述第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令，具体包括：
第一无人船根据周边各无人船的定位信息确定各无人船相对于自身的位置，并根据各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，依据周边无人船移动最小距离，且各无人船的探测设备的覆盖区域范围能够相互耦合的条件，生成调度指令。
优选的，各无人船的覆盖区域范围参数，是根据自身的声呐探测设备的型号和参数生成；其中，覆盖区域范围包括圆形和扇形。
优选的，当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果；所述第一无人船在确认所述第一蛙人和第二蛙人的间隔距离后，向所述间隔距离的水域空间指派一艘或者多艘无人船进行扫描探测；并依据所述间隔距离和各无人船的覆盖区域范围参数，进行第一区域范围探测网中各无人船指定位置的调整，实现第一区域范围探测网的扩大。
优选的，当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果，所述方法还包括：
在所述探测到第一蛙人和第二蛙人位置，设定第一无人船和第二无人船做定向跟踪，并将其余无人船扩散到第一区域范围探测网所覆盖范围之外的区域构建形成第二区域范围探测网。
优选的，各无人船自身维护有预警范围等级，所述预警范围等级至少包括第一级和第二级，其中，第一级的危险等级高于第二级，保持用于探测蛙人的无人船与所探测到的蛙人间的预警范围危险等级维持在预定等级内。
本发明提供了一种基于无人船的蛙人预警系统，充分利用了水域中各无人船的机动性和各无人船自身的探测能力，能够在其中某一艘无人船探测到蛙人的时候，在短时间内围绕所述无人船组建第一区域范围探测网，能够有效的排查区域范围内蛙人的存在，防止多蛙人配合式的潜入。
进一步的，本发明优选的方案中还提供了高效的第一区域范围探测网组件策略，即根据周边无人船移动最小距离，且各无人船的探测设备的覆盖区域范围能够相互耦合的条件，生成调度指令。以及范围最优的第一区域范围探测网构建方式。
进一步的，本发明优选的方案中还提供了在有新的无人船探测到新的蛙人目标情况下，如何进行第一区域范围探测网的调整，能够适应新情况下的更高效的完成整个水域的预警功能。这种探测方式动态调整的模式，是现有基于大型船体中的探测设备所无法实现的。现有技术中在发现蛙人后无法采取有效的手段进行进一步的搜索，因为其舰群出航成本问题，很难针对蛙人探测形成集群式的范围搜索效应，并且因为调度方式依托的是人工下达命令，造成了探测效率的降低。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于无人船的蛙人预警系统的架构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于无人船的蛙人预警系统在完成第一区域范围探测网后的架构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种基于无人船的蛙人预警系统在完成第一区域范围探测网后的架构示意图；
图4是本发明实施例提供的是在探测到第二蛙人并完成第一区域范围探测网调整的架构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种基于无人船的蛙人预警方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种预警区域划分的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种基于无人船的蛙人预警系统切换第一区域范围探测网到第二区域范围探测网的架构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种基于无人船的蛙人预警系统切换第一区域范围探测网到第二区域范围探测网的架构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1:
本发明实施例1提供了一种基于无人船的蛙人预警系统，如图1所示，系统包括至少两艘无人船，第一无人船在探测到有第一蛙人进入自身预警范围内时，向周边的一艘或者多艘无人船发送区域范围探测请求，其中，每艘无人船设置有探测设备；其中，区域范围探测请求中通常会携带第一无人船的身份id，以便其它无人船在接收到所述区域范围探测请求时验证消息的权限，除此以外，所述区域范围探测请求还会携带消息类别，以便其它无人船在接收到所述区域范围探测请求后能够明确响应内容和响应方式。
所述第一无人船接收其周边的一艘或者多艘无人船返回的区域范围探测响应，所述区域范围探测响应中携带各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数。
对于第一无人船来说为了组建第一区域范围探测网，其至少还需要知道上述其周边的一艘或者多艘无人船的位置坐标信息。对于此，本发明实施例提供了两种实现方式。
方式一，由所述第一无人船周边的一艘或者多艘无人船所返回的区域范围探测响应中携带各自的定位信息。
方式二，远端服务器中存储有其所管辖水域内所有无人船的定位信息，因此，第一无人船可以通过向所述远端服务器发送请求消息，以便获取远端服务器中存储的其余无人船的定位信息。其中，当无人船之间的通讯协议，以及无人船与远端服务器之间的通讯协议相同时，远端服务器可以在接收到所述第一无人船以广播形式发送的区域范围探测请求后，便主动向所述第一无人船推送携带其它各无人船定位信息的消息，从而简化了消息信令的交互环节。
第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令。
其中，区域范围探测响应中携带各无人船的id标识，则所述第一无人船便可以根据待组建的第一区域范围探测网中，各无人船所需抵达的位置，通过各无人船的id标识生成各自的调度指令。
第一无人船向其周边的一艘或者多艘无人船发送对应的调度指令。
其中，调度指令除了包含各无人船的id标识外，还包括调度位置信息和/或响应速度。
所述第一无人船周边的一艘或者多艘无人船在接收到各自的调度指令后，行驶到调度指令中携带的坐标位置区域，从而完成第一区域范围探测网的建立。如图2所示，为多艘无人船所组建成的第一区域范围探测网的建立，其中，以无人船的探测范围为圆形区域为例组建的一种第一区域范围探测网形式，图2仅仅为一种示意图，在具体实现过程中会因为无人船的数量的不同以及各无人船的探测区域大小的不同，由其构成的第一区域范围探测网的大小也会有相应变化，另外，图2中所示的耦合方式也仅为一种可选的方式，在实际实现过程中为了达到更高的精密度可以提高相邻无人船探测范围之间的重叠区域，也可以为了提高探测范围而拉大相邻无人船之间的距离。如图3所示，为本发明实施例提供的另一种第一区域范围探测网形式，其中以无人船的探测范围为扇形为例组建完成。
本发明实施例提供了一种基于无人船的蛙人预警系统，充分利用了水域中各无人船的机动性和各无人船自身的探测能力，能够在其中某一艘无人船探测到蛙人的时候，在短时间内围绕所述无人船组建第一区域范围探测网，能够有效的排查区域范围内蛙人的存在，防止多蛙人配合式的潜入。
在本发明实施例中，分别针对上述方式一和方式二，提供了一种第一无人船如何第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令的具体方式，如下：
第一无人船根据周边各无人船的定位信息确定各无人船相对于自身的位置，并根据各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，依据周边无人船移动最小距离，且各无人船的探测设备的覆盖区域范围能够相互耦合的条件，生成调度指令。
其中，相互耦合可以根据预设的重叠面积阈值，在重叠面积阈值范围内完成探测设备的覆盖区域范围的耦合，即部分区域范围形成重叠区域。
除了上述耦合策略以外，还可以忽略周边无人船移动距离的大小，而设置各无人船的探测设备的覆盖区域范围相互重叠范围尽可能小，以便达到最优的第一区域范围探测网(即总体探测范围最大)。除此以外，还可以采用折中的方式，或者以两者的重要等级按照特定占比的方式完成各无人船的位置部署，例如：为了实现最优第一区域范围探测网，各无人船调度行走的总路程相比较重叠面积总和要小于一个占比a，从而能够实现一最佳性价比的目的。其中，第一区域范围探测网通常是围绕保护的中心点展开的，其中，保护中心点包括：岛、石油平台、公务船等。
在本发明实施例实现过程中，除了第一无人船会探测到第一蛙人外，还有可能存在第二无人船探测到第二蛙人，或者第三无人船探测到第三蛙人等等。在本方案中，仅以第二无人船探测到第二蛙人为例进行阐述。具体的，当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果；所述第一无人船在确认所述第一蛙人和第二蛙人的间隔距离后，向所述间隔距离的水域空间指派一艘或者多艘无人船进行扫描探测；并依据所述间隔距离和各无人船的覆盖区域范围参数，进行第一区域范围探测网中各无人船指定位置的调整，实现第一区域范围探测网的扩大,如图4所示。其中，图4所述分布结构图仅仅是多种分布方式中的一种，在实际操作中，第一无人船还可以根据当前海域设施中可能被攻击的设施所在位置生成易被攻击对象分布图，并结合当前探测到的第一蛙人和第二蛙人所在位置，对比分析出其它蛙人可能存在的潜在位置，并调整第一区域范围探测网中各无人船的位置分布，从而达到探测网实时动态的调整。
在本发明实施例及各扩展实现方案中，各无人船在探测到蛙人时，还向远端服务器发送探测到的蛙人信息，其中，所述蛙人信息包括数量、强度、通信频率、经纬度、水深和移动速度中的一项或者多项。以便远端服务器将水域中无人船反馈的蛙人信息呈现给决策者，并且在接收到所述决策者的决策指令后，完成相应的响应操作。其中，响应操作包括：通过指定无人船发送警告、使用指定无人船实施阻截等等。
实施例2:
在提供了如实施例1所述的一种基于无人船的蛙人预警系统后，本发明实施例还提供了一种基于无人船的蛙人预警方法，从实现方法角度阐述如何实现本发明，如图5所示，所述方法包括：
在步骤201中，第一无人船在探测到有蛙人进入预警范围内时，向周边的一艘或者多艘无人船发送区域范围探测请求。
所述第一无人船通常是根据自身配备的声呐设备、光电探测系统、雷达等传感器设备探测到蛙人。其中，对于第一无人船，可将其传感器设备的探测区域按照距离划分为至少两个区，如图6所示，具体将探测区域划分为a、b、c、d四个区域，分别定义为高危区域a、警告区域b、警戒区域c和识别跟踪区d，其中，所述预警范围为上述高危区域a、警告区域b、警戒区域c和识别跟踪区d中的任意一个。图6所示的距离仅仅是一示例，实际中区域划分会根据具体探测设备所具有的能力进行调整，在此，不做特殊限定。
具体的：利用雷达远距离探测，利用声呐识别并确定，当蛙人在水中运动时，转到声呐跟踪，当蛙人浮上水面时利用激光雷达或光电设备进行处理。
在步骤202中，第一无人船接收其周边的一艘或者多艘无人船返回的区域范围探测响应，所述区域范围探测响应中携带各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数。
其中，所述覆盖区域范围参数在不同的应用场合下，可以表现为不同的形式。例如：若不同型号的无人船所拥有的探测设备是相同的，则所述覆盖区域范围参数可以为某一类型无人船的型号标识。另一种情况中，若不同型号的无人船所拥有的探测设备也存在不同配置的情况，甚至是相同型号的无人船也可能因为应用海域深度的不同而设置了不同的探测设备，则该情况下的各自探测设备的覆盖区域范围参数可以是具体的探测设备的型号参数。还有一种情况，若各无人船所拥有的探测设备的覆盖区域范围是可变的，即无人船会根据自身所处的水域位置的不同，调整自身探测设备的工作功率(以便达到工作功率的有效管控)，此时，所述各自探测设备的覆盖区域范围参数可以表现为该无人船所拥有的多个覆盖区域范围的组合。
在步骤203中，第一无人船根据自身的探测设备的覆盖区域范围参数和接收到的各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，生成调度指令。
其中，区域范围探测响应中携带各无人船的id标识，则所述第一无人船便可以根据待组建的第一区域范围探测网中，各无人船所需抵达的位置，通过各无人船的id标识生成各自的调度指令。
在步骤204中，第一无人船向其周边的一艘或者多艘无人船发送携带相应调度指令的调度消息；以便相应无人船抵达指定坐标的指令，从而完成第一区域范围探测网的建立。
其中，调度指令除了包含各无人船的id标识外，还包括调度位置信息和/或响应速度。
所述第一无人船周边的一艘或者多艘无人船在接收到各自的调度指令后，行驶到调度指令中携带的坐标位置区域，从而完成第一区域范围探测网的建立。如图2所示，其中为多艘无人船所组建成的第一区域范围探测网的建立。
其中，响应速度可以是由第一无人船在确定所述第一蛙人进入到具体如上所述高危区域a、警告区域b、警戒区域c和识别跟踪区d的哪一级后生成的。例如：当前探测到第一蛙人时候就已经进入到警告区域b时，则生成的调度指令中会包含要求其它无人船响应对应所述警告区域b的响应速度，其中所述响应速度也可以理解为响应时间，即要求其它无人船在多少时间内抵达指定位置，以便根据当前探测到的预警等级，有区别性(建立完成时间上的差异)的完成第一区域范围探测网的布局。
本发明实施例提供了一种基于无人船的蛙人预警方法，充分利用了水域中各无人船的机动性和各无人船自身的探测能力，能够在其中某一艘无人船探测到蛙人的时候，在短时间内围绕所述无人船组建第一区域范围探测网，能够有效的排查区域范围内蛙人的存在，防止多蛙人配合式的潜入。
在本发明实施例中，同样适用实施例1中所述的方式一和方式二来获取其它无人船的位置坐标信息。
第一无人船根据周边各无人船的定位信息确定各无人船相对于自身的位置，并根据各无人船的探测设备的覆盖区域范围参数，依据周边无人船移动最小距离，且各无人船的探测设备的覆盖区域范围能够相互耦合的条件，生成调度指令。
在本发明实施例中，各无人船的覆盖区域范围参数，是根据自身的声呐探测设备的型号和参数生成；其中，覆盖区域范围包括圆形和扇形，拥有相应覆盖区域范围类型声呐设备的无人船所组建的第一区域范围探测网(可以参考图2和图3所示)，相应内容介绍如实施例1对应内容所述，在此不再赘述。
类似与实施例1中相应系统中阐述的，在本发明实施例中当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果；所述第一无人船在确认所述第一蛙人和第二蛙人的间隔距离后，向所述间隔距离的水域空间指派一艘或者多艘无人船进行扫描探测；并依据所述间隔距离和各无人船的覆盖区域范围参数，进行第一区域范围探测网中各无人船指定位置的调整，实现第一区域范围探测网的扩大。原始的第一区域范围探测网示意图可参考图2所示结构，而扩大后的第一区域范围探测网示意图可参考图4所示结构。
本发明实施例的扩展方案中，其中第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时除了可以采用如图4和相应方法内容的应激反应方式外，本发明实施例还提供了一种可选的应激反应方式，如图7所示，当第二无人船探测到有第二蛙人进入预警范围内时，向所述第一无人船发送探测结果，所述方法还包括：
在所述探测到第一蛙人和第二蛙人位置，设定第一无人船和第二无人船做定向跟踪，并将其余无人船扩散到第一区域范围探测网所覆盖范围之外的区域构建形成第二区域范围探测网。以如图7所示的效果图为例，其中，以第一无人船为圆心的虚线框为初始状态如图2所示第一区域范围探测网的探测区域，而其中第二区域范围探测网的探测区域则是在判断了第一蛙人和第二蛙人移动规律后，得出的各蛙人极大可能前行的方向，并将有限的无人船部署方向和相应判断出的移动规律向吻合。其中，若无人船的数量相比较图7拥有更多，则相应调整的第二区域范围探测网的范围可以如图8所示。
在本发明实施例中，为了进一步提高对无人船探测过程中安全性的保证，提出了一种优选的实现方案，具体的，各无人船自身维护有预警范围等级，所述预警范围等级至少包括第一级和第二级，其中，第一级的危险等级高于第二级，保持用于探测蛙人的无人船与所探测到的蛙人间的预警范围危险等级维持在预定等级内。其中，安全等级的划分可以参考如图6所示的4级划分方案，按照探测范围半径大小进行划分。该优选的实现方案的效果就是保证用于探测蛙人的无人船(包括负责扫描探测的第二无人船和第一无人船)能够在完成探测任务的同时，保持与蛙人处于较为安全等级的区域内，避免因为无人船与被探测的蛙人之间距离太近，而遭到蛙人破坏的恶劣结果发生。
值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。