一种飞行物三维模拟定位报警方法及系统与流程

本发明涉及定位技术领域，具体地说，涉及一种飞行物三维模拟定位报警方法及系统。

背景技术：

在机场的低空空域，因飞鸟突然出现导致飞机飞行事故的现象屡见不鲜，各机场为驱赶空中飞鸟，采取了很多措施，但该现象仍时有发生；近年来，随着无人机技术的快速发展，无人机娱乐化及大众化的迅猛发展，因无人机导致航班延误的现象也屡次发生，究其原因，只能依靠肉眼观察，难以超视距发现飞行物，或发现了飞行物难以及时准确定位并预警，是发生上述事件的一个重要的原因。

现有技术中，机场通过雷达发现了飞行的鸟类或无人机等飞行物后，会根据飞行物的位置发出报警，然而报警方式比较单一，工作人员只能知道有飞行物进入了机场空域，并不清楚飞行物的具体位置，也就无法采取相应的应对措施，使得工作人员在处理飞行物进入机场空域的情况时十分被动，工作效率低。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种飞行物三维模拟定位报警方法，与现有技术相比，本方案将目标空域划分为多个不同的报警空域，根据飞行物所在的报警空域的不同以不同的方式报警，可使工作人员及时了解飞行物所在的具体区域，并作出相应的应对措施，提升了工作人员的工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种飞行物三维模拟定位报警方法，包括：

将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值；

接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于所述飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域；

基于所述飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号；

基于所述报警信号控制报警设备报警。

优选地，所述将目标空域划分为n个报警空域包括：

步骤a：判断是否存在报警空域，若是，执行步骤b，若不是，执行步骤c；

步骤b：生成一个新的报警空域，所述新的报警空域的内边界与已有的报警空域的最大的外边界相同，所述新的报警空域的外边界小于或等于所述目标空域的外边界，执行步骤d；

步骤c：生成一个报警空域，所述报警空域的外边界小于或等于所述目标空域的外边界，执行步骤d；

步骤d：计算存在的报警空域的数量，当存在的报警空域的数量小于n时，执行步骤a，当存在的报警空域的数量等于n时，停止划分报警空域。

优选地，还包括：

调用目标三维场景；

在所述目标三维场景中显示每个报警空域的外边界；

基于所述飞行物探测信号在所述目标三维场景中显示所述飞行物。

优选地，还包括：

在所述目标三维场景中以不同的颜色填充不同的报警空域。

优选地，所述飞行物探测信号包括飞行物坐标及与所述飞行物坐标相对应的坐标时间，所述基于所述飞行物探测信号在所述目标三维场景中显示飞行物包括：

基于所述飞行物坐标及所述坐标时间生成飞行物特征信息；

基于所述飞行物特征信息判断飞行物种类；

调用所述飞行物种类对应的飞行物模型；

基于所述飞行物坐标在所述目标三维场景中显示所述飞行物模型；

基于所述飞行物坐标及所述坐标时间在所述目标三维场景中显示飞行轨迹。

一种飞行物三维模拟定位报警系统，包括分区模块、通信模块、信号生成模块及控制模块，其中：

所述分区模块用于将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值；

所述通信模块用于接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于所述飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域；

所述信号生成模块用于基于所述飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号；

所述控制模块用于基于所述报警信号控制报警设备报警。

优选地，所述分区模块包括判断单元、分区单元及计算模块，其中：

所述判断模块用于判断是否存在报警空域；

所述分区模块用于生成一个新的报警空域，所述新的报警空域的内边界与已有的报警空域的最大的外边界相同，所述新的报警空域的外边界小于或等于所述目标空域的外边界；

所述分区模块还用于生成一个报警空域，所述报警空域的外边界小于或等于所述目标空域的外边界；

所述计算单元用于计算存在的报警空域的数量。

优选地，还包括场景调用模块及显示模块，其中：

所述场景调用模块用于调用目标三维场景；

所述显示模块用于在所述目标三维场景中显示每个报警空域的外边界；

所述显示模块还用于基于所述飞行物探测信号在所述目标三维场景中显示所述飞行物。

优选地，所述显示模块还用于在所述目标三维场景中以不同的颜色填充不同的报警空域。

优选地，所述飞行物探测信号包括飞行物坐标及与所述飞行物坐标相对应的坐标时间，所述显示模块包括特征生成单元、种类判断单元、模型调用单元及显示单元，其中：

所述特征生成单元用于基于所述飞行物坐标及所述坐标时间生成飞行物特征信息；

所述种类判断单元用于基于所述飞行物特征信息判断飞行物种类；

所述模型调用单元用于调用所述飞行物种类对应的飞行物模型；

所述显示单元用于基于所述飞行物坐标在所述目标三维场景中显示所述飞行物模型；

所述显示单元还用于基于所述飞行物坐标及所述坐标时间在所述目标三维场景中显示飞行轨迹。

综上所述，本技术方案提供了一种飞行物三维模拟定位报警方法，包括将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值，接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域，基于飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号，基于报警信号控制报警设备报警。与现有技术相比，本方案将目标空域划分为多个不同的报警空域，根据飞行物所在的报警空域的不同以不同的方式报警，可使工作人员及时了解飞行物所在的具体区域，并作出相应的应对措施，提升了工作人员的工作效率。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明公开的一种飞行物三维模拟定位报警方法的流程图；

图2为本发明在上述公开的一种飞行物三维模拟定位报警方法的基础上进行优化的优化步骤的流程图；

图3为本发明公开的一种飞行物三维模拟定位报警系统的结构示意图；

图4为本发明在上述公开的一种飞行物三维模拟定位报警系统的基础上进行优化的系统的结构示意图；

图5为目标空域划分为报告空域、监视空域及管制空域的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，为本发明公开的一种飞行物三维模拟定位报警方法的流程图，包括：

s101、将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值；

以机场为例，目标空域即为机场周边及其空域。可将目标空域划分为n个报警空域，n的数量可根据实际情况由工作人员确定。报警空域的形状、大小及划分规则都可由工作人员自行确定，例如，可按照与机场跑道的远近来划分，或者按照是否为飞机的航路来进行划分。下面对将目标空域划分为n个报警空域的方法进行举例说明：

步骤a：判断是否存在报警空域，若是，执行步骤b，若不是，执行步骤c；

步骤b：生成一个新的报警空域，新的报警空域的内边界与已有的报警空域的最大的外边界相同，新的报警空域的外边界小于或等于目标空域的外边界，执行步骤d；

当已有报警空域时，则以已有的最大的一个报警空域的外边界作为新生成的报警空域的内边界生成一个新的报警空域，此外，所有报警空域的外边界不能超出目标空域，即目标空域将所有报警空域包容在内。报警空域的形状可根据实际情况的需要而定，可采用半球体、立方体或锥体等。可将整个目标空域及所有报警空域以同一坐标系进行表示，从而实现报警空域及各个边界的精确划分。

步骤c：生成一个报警空域，报警空域的外边界小于或等于目标空域的外边界，执行步骤d；

当没有报警空域时，则生成第一个报警空域，第一个报警空域的外边界小于等于目标空域的外边界，同时，可根据实际情况确定第一个报警空域是否需要内边界，并确定内边界的大小及位置。

步骤d：计算存在的报警空域的数量，当存在的报警空域的数量小于n时，执行步骤a，当存在的报警空域的数量等于n时，停止划分报警空域。

采用上述步骤a至d可将目标空域划分为一个多层结构空间，每一层即为一个报警空域，每一层的重要程度可呈一个递增或递减的趋势，便于工作人员对飞行物的位置及可能造成的影响作出快速的判断。

s102、接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域；

探测装置可为雷达装置，当飞行物进入目标空域后，雷达可探测到飞行物，并生成一个飞行物探测信号，由飞行物探测信号可判断飞行物所在的位置，并判断出飞行物在哪一个报警空域内。根据雷达信号判断飞行物位置为现有技术，在此不再赘述。

s103、基于飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号；

根据报警空域的不同可生成不同的报警信号，报警信号与报警空域的对应关系可由工作人员设定。

s104、基于报警信号控制报警设备报警；

因为报警信号的不同因此，报警设备也可能不同，例如对不同的报警信号可采用灯光、语音、警铃及字幕等不同的报警信号进行报警，即使是相同的报警设备，例如警铃，也可采用不同的铃音进行报警，从而使工作人员通过不同的报警方式快速了解飞行物的位置情况。

在机场的监控及管理中，可将机场附近及其空域视为目标空域，以上述步骤a至d的方法将目标空域划分为：报告空域、监视空域及管制空域三个报警空域，如图5所示，由内到外分别为管制空域、监视空域及报告空域，当飞行物出现在目标空域中时，可根据其所在的报警空域分别生成报警信号、预警信号及发现信号（此处的报警信号、预警信号及发现信号为不同种类的报警信号），然后由不同的报警设备进行报警。

本技术方案提供了一种飞行物三维模拟定位报警方法，包括将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值，接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域，基于飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号，基于报警信号控制报警设备报警。与现有技术相比，本方案将目标空域划分为多个不同的报警空域，根据飞行物所在的报警空域的不同以不同的方式报警，可使工作人员及时了解飞行物所在的具体区域，并作出相应的应对措施，提升了工作人员的工作效率。

如图2所示，为本发明在上述公开的一种飞行物三维模拟定位报警方法的基础上进行优化的优化步骤的流程图：

s201、调用目标三维场景；

目标三维场景为目标空域的三维场景，可由gis与低空rs影像融合，或利用倾斜摄影技术搭建，搭建三维场景为现有技术，在此不再赘述。

s202、在目标三维场景中显示每个报警空域的外边界；

将每个报警空域的外边界显示在目标三维场景中，可使工作人员对报警空域的位置信息一目了然。

s203、基于飞行物探测信号在目标三维场景中显示飞行物；

可从飞行物探测信号得知飞行物在目标空域中的位置，再根据飞行物在目标空域中的位置将飞行物显示在目标三维场景中。下面举例对基于飞行物探测信号在目标三维场景中显示飞行物进行说明：

接收到雷达发送的飞行物探测信号后，可知飞行物在目标空域中的位置，例如高度及经纬度，飞行物在目标空域中的坐标系与目标三维场景里的坐标系可能不同，因此，在将飞行物显示在目标三维场景里之前，需要先将飞行物的在目标空域内的坐标转换为飞行物在目标三维场景里的坐标，在利用飞行物在目标三维场景里的坐标显示飞行物。

为进一步优化上述技术方案，可以在目标三维场景中用不同的颜色填充不同的报警空域，以将目标空域划分为报告空域、监视空域及管制空域为例，用绿色填充报告空域，用黄色填充监视空域，以红色填充管制空域，用不同的颜色来表示不同区域的重要程度，使工作人员对当前飞行物的位置即可能发生的后果的严重性有一个直观的了解。

为进一步优化上述技术方案，飞行物探测信号包括飞行物坐标及与飞行物坐标相对应的坐标时间，基于飞行物探测信号在目标三维场景中显示飞行物包括：

基于飞行物坐标及坐标时间生成飞行物特征信息；

飞行物的飞行特征信息较明显，如鸟类飞行时是上下起伏的，呈波浪式曲线，而且飞行速度较慢，转弯半径小；而固定翼无人机呈直线飞行，转变半径大，飞行速度快；多旋翼无人机虽然也可直线或上下起伏式飞行，但飞行速度快，并可在空中旋停或垂直升降，没有转弯半径。利用飞行物坐标及坐标时间可计算出飞行物特征信息，例如飞行速度及转弯半径等信息。

基于飞行物特征信息判断飞行物种类；

判断飞行物的方法为：建立飞行特征判断指标，构建飞行特征判断数学模型，利用飞行特征判断数学模型对生成的飞行特征信息进行判断，从而得到飞行物的种类。特征判断的各种指标可由实验数据统计得到。

调用飞行物种类对应的飞行物模型；

判断出飞行物的种类后，可调用相应的飞行物模型，例如，若飞行物为鸟类，则调用鸟类的模型；飞行物是固定翼无人机，则调用固定翼无人机的模型；飞行物是多旋翼无人机，则调用多旋翼无人机模型。

基于飞行物坐标在目标三维场景中显示飞行物模型；

基于飞行物坐标及坐标时间在目标三维场景中显示飞行轨迹；

飞行物在不同的时间其坐标是不同的，因此将飞行物模型在探测到飞行物整个过程中记录的所有飞行物的坐标点上进行显示，将时间相邻的坐标点通过一个带箭头的线连接起来，箭头由前一个时间的坐标点指向后一个时间的坐标点，此外，还可根据飞行物的轨迹调整飞行物模型在三维场景中的姿态，例如，飞行物为一只鸟，可将鸟头所朝的方向调整为与箭头所指的方向一致。

在目标三维场景中显示飞行物的飞行轨迹，可以让工作人员了解飞行物从出现在目标空域时起的整个飞行情况，并可以依据其飞行轨迹对飞行物的意图做出判断，并预测飞行物下一时刻的飞行方向及位置，并采取相应的措施，进一步的提高了机场空域的安全性。

如图3所示，为本发明公开的一种飞行物三维模拟定位报警系统的结构示意图，包括分区模块101、通信模块102、信号生成模块103及控制模块104，其中：

分区模块101用于将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值；

以机场为例，目标空域即为机场周边及其空域。可将目标空域划分为n个报警空域，n的数量可根据实际情况由工作人员确定。报警空域的形状、大小及划分规则都可由工作人员自行确定，例如，可按照与机场跑道的远近来划分，或者按照是否为飞机的航路来进行划分。分区模块101可以包括判断单元、分区单元及计算模块：

判断模块用于判断是否存在报警空域；

分区模块101用于生成一个新的报警空域，新的报警空域的内边界与已有的报警空域的最大的外边界相同，新的报警空域的外边界小于或等于目标空域的外边界；

当已有报警空域时，则以已有的最大的一个报警空域的外边界作为新生成的报警空域的内边界生成一个新的报警空域，此外，所有报警空域的外边界不能超出目标空域，即目标空域将所有报警空域包容在内。报警空域的形状可根据实际情况的需要而定，可采用半球体、立方体或锥体等。可将整个目标空域及所有报警空域以同一坐标系进行表示，从而实现报警空域及各个边界的精确划分。

分区模块101还用于生成一个报警空域，报警空域的外边界小于或等于目标空域的外边界；

当没有报警空域时，则生成第一个报警空域，第一个报警空域的外边界小于等于目标空域的外边界，同时，可根据实际情况确定第一个报警空域是否需要内边界，并确定内边界的大小及位置。

计算单元用于计算存在的报警空域的数量。

采用上述技术方案可将目标空域划分为一个多层结构空间，每一层即为一个报警空域，每一层的重要程度可呈一个递增或递减的趋势，便于工作人员对飞行物的位置及可能造成的影响作出快速的判断。

通信模块102用于接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域；

探测装置可为雷达装置，当飞行物进入目标空域后，雷达可探测到飞行物，并生成一个飞行物探测信号，由飞行物探测信号可判断飞行物所在的位置，并判断出飞行物在哪一个报警空域内。根据雷达信号判断飞行物位置为现有技术，在此不再赘述。

信号生成模块103用于基于飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号；

根据报警空域的不同可生成不同的报警信号，报警信号与报警空域的对应关系可由工作人员设定。

控制模块104用于基于报警信号控制报警设备报警；

因为报警信号的不同，因此，报警设备也可能不同，例如对不同的报警信号可采用灯光、语音、警铃及字幕等不同的报警信号进行报警，即使是相同的报警设备，例如警铃，也可采用不同的铃音进行报警，从而使工作人员通过不同的报警方式快速了解飞行物的位置情况。

在机场的监控及管理中，可将机场附近及其空域视为目标空域，以上述步骤a至d的方法将目标空域划分为：报告空域、监视空域及管制空域三个报警空域，如图5所示，由内到外分别为管制空域、监视空域及报告空域，当飞行物出现在目标空域中时，可根据其所在的报警空域分别生成报警信号、预警信号及发现信号（此处的报警信号、预警信号及发现信号为不同种类的报警信号），然后由不同的报警设备进行报警。

本技术方案提供了一种飞行物三维模拟定位报警系统，工作原理为将目标空域划分为n个报警空域，n为大于或等于1的预设值，接收探测装置发送的飞行物探测信号，基于飞行物探测信号判断飞行物所在的报警空域，基于飞行物所在的报警空域生成相对应的报警信号，基于报警信号控制报警设备报警。与现有技术相比，本方案将目标空域划分为多个不同的报警空域，根据飞行物所在的报警空域的不同以不同的方式报警，可使工作人员及时了解飞行物所在的具体区域，并作出相应的应对措施，提升了工作人员的工作效率。

如图4所示，为本发明在上述公开的一种飞行物三维模拟定位报警系统的基础上进行优化的系统的结构示意图，在上述系统的基础上，还包括场景调用模块201及显示模块202，其中：

场景调用模块201用于调用目标三维场景；

目标三维场景为目标空域的三维场景，可由gis与低空rs影像融合，或利用倾斜摄影技术搭建，搭建三维场景为现有技术，在此不再赘述。

显示模块202用于在目标三维场景中显示每个报警空域的外边界；

将每个报警空域的外边界显示在目标三维场景中，可使工作人员对报警空域的位置信息一目了然。

显示模块202还用于基于飞行物探测信号在目标三维场景中显示飞行物；

可从飞行物探测信号得知飞行物在目标空域中的位置，再根据飞行物在目标空域中的位置将飞行物显示在目标三维场景中。下面举例对基于飞行物探测信号在目标三维场景中显示飞行物进行说明：

接收到雷达发送的飞行物探测信号后，可知飞行物在目标空域中的位置，例如高度及经纬度，飞行物在目标空域中的坐标系与目标三维场景里的坐标系可能不同，因此，在将飞行物显示在目标三维场景里之前，需要先将飞行物的在目标空域内的坐标转换为飞行物在目标三维场景里的坐标，在利用飞行物在目标三维场景里的坐标显示飞行物。

为进一步优化上述技术方案，显示模块202还用于在目标三维场景中以不同的颜色填充不同的报警空域，以将目标空域划分为报告空域、监视空域及管制空域为例，用绿色填充报告空域，用黄色填充监视空域，以红色填充管制空域，用不同的颜色来表示不同区域的重要程度，使工作人员对当前飞行物的位置即可能发生的后果的严重性有一个直观的了解。

为进一步优化上述技术方案，飞行物探测信号包括飞行物坐标及与飞行物坐标相对应的坐标时间，显示模块202包括特征生成单元、种类判断单元、模型调用单元及显示单元，其中：

特征生成单元用于基于飞行物坐标及坐标时间生成飞行物特征信息；

飞行物的飞行特征信息较明显，如鸟类飞行时是上下起伏的，呈波浪式曲线，而且飞行速度较慢，转弯半径小；而固定翼无人机呈直线飞行，转变半径大，飞行速度快；多旋翼无人机虽然也可直线或上下起伏式飞行，但飞行速度快，并可在空中旋停或垂直升降，没有转弯半径。利用飞行物坐标及坐标时间可计算出飞行物特征信息，例如飞行速度及转弯半径等信息。

种类判断单元用于基于飞行物特征信息判断飞行物种类；

判断飞行物的方法为：建立飞行特征判断指标，构建飞行特征判断数学模型，利用飞行特征判断数学模型对生成的飞行特征信息进行判断，从而得到飞行物的种类。特征判断的各种指标可由实验数据统计得到。

模型调用单元用于调用飞行物种类对应的飞行物模型；

判断出飞行物的种类后，可调用相应的飞行物模型，例如，若飞行物为鸟类，则调用鸟类的模型；飞行物是固定翼无人机，则调用固定翼无人机的模型；飞行物是多旋翼无人机，则调用多旋翼无人机模型。

显示单元用于基于飞行物坐标在目标三维场景中显示飞行物模型；

显示单元还用于基于飞行物坐标及坐标时间在目标三维场景中显示飞行轨迹；

飞行物在不同的时间其坐标是不同的，因此将飞行物模型在探测到飞行物整个过程中记录的所有飞行物的坐标点上进行显示，将时间相邻的坐标点通过一个带箭头的线连接起来，箭头由前一个时间的坐标点指向后一个时间的坐标点，此外，还可根据飞行物的轨迹调整飞行物模型在三维场景中的姿态，例如，飞行物为一只鸟，可将鸟头所朝的方向调整为与箭头所指的方向一致。

在目标三维场景中显示飞行物的飞行轨迹，可以让工作人员了解飞行物从出现在目标空域时起的整个飞行情况，并可以依据其飞行轨迹对飞行物的意图做出判断，并预测飞行物下一时刻的飞行方向及位置，并采取相应的措施，进一步的提高了机场空域的安全性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。