一种可容错周界入侵探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于安防技术领域，尤其涉及一种可容错周界入侵探测方法。
【背景技术】
[0002] 周界入侵探测系统作为安防系统的重要组成部分，是保障人民生命财产安全的一 道重要防线。周界入侵探测系统可以在人员进入探测范围时，及时将探测到的入侵结果传 输给系统的控制中心，通知工作人员，并可在本地引发警报。对入侵行为起到了很好的威慑 和阻止作用。
[0003] 在周界入侵探测系统得到越来越广泛应用的同时，其性能也越来越受到关注。周 界入侵探测系统的性能主要由误警率(假阳性错误)和漏警率(假阴性错误)来衡量。误警率 来表征没有入侵发生时探测系统发出报警的概率;漏警率来表征入侵发生时探测系统不报 警的概率。这两个指标直接影响着这道生命财产安全防线的牢固性，降低漏警、误警是周界 入侵探测系统改进的重要目标。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可容错周界入侵探测方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可容错周界入侵探测方法，该 方法包括以下步骤：
[0006] (1)探测器内容错:通过对该探测器一段时间内的探测结果加权求和，得到汇总的 结果，并将该结果二值化后作为探测器的探测输出；
[0007] (2)探测器间容错:通过相邻探测器当前时刻的探测结果加权投票推测入侵者当 前的位置，并在此基础上推测入侵者上时刻的位置。再根据推测的入侵者上时刻的位置，对 相邻探测器上时刻探测结果进行加权投票。两次加权投票的结果求和后，经过二值化，作为 探测器的报警输出。所述权值与探测器的信任度有关。
[0008] (3)信任管理和故障探测器判定:根据步骤1得到的探测器的探测输出和步骤2得 到的探测器的报警输出，动态调整探测器的信任度，当探测器的探测输出与探测器的报警 输出结果一致时，增加探测器的信任度；当探测器的探测输出与探测器的报警输出结果不 一致时，降低探测器的信任度;当探测器的信任度低于信任度阈值时，判定该探测器故障。
[0009] 进一步地，所述步骤(1)具体如下：
[0010] 记探测器i在时刻t的探测结果为Cl(t)，探测器在当前探测结果的基础上加权汇 总过去L个时刻的探测结果，得到汇总结果^ ,即：
[0011]
[0012]其中含>(i-/X rft) = 1，T。为探测器的工作周期。 /-0
[0013] 使用探测输出阈值ThD来将汇总结果^二值化，得到一个布尔结果，作为探测器 的探测输出οκυ,ΒΡ:
[0014]
[0015] 其中1表示探测器探测输出为报警，〇表示探测器探测输出为静默。
[0016]进一步地，所述步骤⑵具体如下：
[0017] 如果有一点P能够被k个探测器探测到，并且每个探测器探测到该点的概率均大于 或等于I则该点p被探测器网络α，δ)重覆盖。同理，也称探测器网络在p点满足α，δ)重覆 盖。如果区域ω中的任意一点均满足α，δ)重覆盖，则称区域ω满足α，δ)重覆盖。
[0018] 如果两探测器存在相同的α，δ)重覆盖区域，则这两个探测器互为邻居探测器。探 测器i的邻居探测器的集合定义为Κ。
[0019]将α，δ)重覆盖区域划分为子区域集合SRWSRlSRs，……}，每个子区域均被相同 的探测器集合覆盖。以大于等于s的探测概率覆盖相同子区域SR的探测器集合记为 Λ%货）。记与探测器i的探测区域有重合的α，δ)重覆盖区域为Vi。对于满足湖nR #0的 子区域，计算探测器i的邻居探测器集合Λ/·(期）的投票结果OmpJsr):
[0020]
[0021 ]其中r j (t-To)为探测器j在(t-To)时刻的信任权重；
[0022] 如果入侵者在t时刻出现在某个子区域中，则入侵者可能被覆盖该子区域的多个 探测器同时探测到，该子区域的加权投票结果为附近子区域中的最大值。即入侵者应该在 最大的〇1>spa(SR)所对应的子区域，记为子区域:
[0023]
[0024] 设入侵者上时刻可能处于的子区域的集合为=假设入侵者的最大速度 为vmax，则观(5^_)可通过如下式子计算：
[0025]
[0026]
[0027] 对于满足5/^<5兄〇^；；_)的子区域，计算探测器i的邻居探测器集合，(57?)上一 时刻的投票结果〇i, te*(SR):
[0028]
[0029] 则在上一时刻，入侵者可能处的位置应该为上时刻0i,tem(SR)取得最大值的子区 域，记为__ :
[0030]
[0031 ] 最终的汇总结果存历如下：
[0032]
[0033] 采用阈值判定对_进行二值化，记判定阈值为AlarmTh，记探测器的报警输出为 Μ (t )，则探测器是否报警可由下式确定：
[0034]
[0035] 其中，Ai(t) = l表示探测器i报警，指探测到入侵者;仏(〇=0表示探测器i静默，指 未发现入侵者。
[0036] 探测器i向控制中心发出报警信号时，如果存在、(t) = l满足/e.\XvJ则该探 测器的输出判定为//(0 =1，表示该探测器正确地报警；否则该探测器的输出判定为 /;'⑴=〇，表示该探测器错误地报警。
[0037]探测器i向控制中心发出静默信号时，如果存在心(t) = l满足/e.WU，则该 探测器的输出判定为##) = 〇,表示该探测器错误地静默；否则该探测器的输出判定为 /⑴=1，表示该探测器正确地静默。
[0038] 控制中心同时接受周界上众多探测器返回的探测信息，如果经过探测器内容错和 探测器间容错，有一个探测器A(t) = l，则系统给出一处报警;如果有多个探测器满足A(t) =1，则系统给出多处报警。
[0039] 进一步地，所述步骤(3)具体如下：
[0040] 将探测器应该发出报警时保持静默的错误行为称为SilentFault行为，将该静默 时发出报警的行为称为AlarmFault行为。
[0041 ] 记对SilentFault行为的惩罚值为α(α>〇)，g卩每次SilentFault行为发生时，在该 探测器的信任度上减去α。那么，当#(0 = 〇发生时，应在该探测器的信任度上减去a/PUi ⑴二仏将该值记为^同理启/:⑴一发生时名该探测器的信任度上减去一？"々- 0)，记作aa。即：
[0042] as = a/P(Ai(t) = l)
[0043] aa = a/P(Ai(t)=0)
[0044] 对于探测器正确地输出行为，每次给该探测器的信任度增加 β(β>0)。当/,"(0 = 1发 生时，探测器的信任度增加 iVPUdthl)，记作当//(0 = 1发生时，该探测器的信任度增 加0/P(Ai(t)=O)，记作&。即：
[0045] β3 = β/Ρ(Αι(?) = 1)
[0046] βδ = β/Ρ(Αι(?)=0)
[0047] 通过探测器工作环境中探测器探测区域发生入侵的平均概PUJOil)估计P(Ai (t)=l)〇
[0048] 探测器i在时刻t的信任度定义为tn(t)。在每个工作周期To,根据探测器的输出判 定结果调整探测器的信任度。
[0049]
[0050] 令探测器信任度取值上限为TRo，表示该探测器可靠；下限为0，表示该探测器故 障。即：
[0051]
[0052]如果探测器i在时刻t的信任度tri(t)低于故障判定阈值TRth，则认为探测器i在时 亥Ijt被判定为故障探测器，记为nu(t) = l;如果探测器i在t时刻正常，则记为mi(t)=0。即：
[0053]
[0054] 由探测器信任度tri(t)决定的该探测器在探测器间容错环节的投票权重，称为信 任权重rKt)。信任权重由下式给出：
[0055]
[0056]
[0057] 本发明的有益效果是:本发明方法可减少周界入侵探测系统中由环境噪声、探测 器故障导致的误警和漏警，并可找出故障探测器，使得系统在众多探测器发生故障的情况 下仍可正常运行，大大提升了周界入侵探测系统的容错能力与可靠性。本发明方法可直接 基