一种通用航空多源信息监管平台及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种通用航空多源信息监管平台及其方法，对探测传感器探测的目标进行分类，对多传感器同时观测的信息通过模糊聚类算法进行关联判断和数据融合，融合后的数据精度优于任意传感器的观测精度。当数据融合后，结合外部综合信息对态势进行数据分析。若存在异常，数据库模块自动录取该数据并产生预警信息。本发明中的效能评估模块，可实时对探测传感器进行运行状态监视和效能评估，通过人机交互模块对系统探测传感器的威力范围动态调整，保持平台效能的最大化。本发明可通过对多探测传感器的探测数据进行数据关联判断和数据融合、效能评估和态势分析，得到监视范围的整体空情，实现系统级监管。
【专利说明】一种通用航空多源信息监管平台及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信息监管平台及其方法，尤其涉及一种通用航空多源信息监管平台及其方法。
【背景技术】
[0002]通用航空飞行器监视管理平台是针对通用航空低空空域飞行器进行监视、管理并分发信息服务的一体化平台。由于通用航空飞行器具有飞行器种类多样、升限低、速度慢、机载设备不规范的问题，需要采用一次监视设备、合作式监视设备、气象探测设备多类传感器共同监测。现有民航空中交通管理各监测设备独立监管的手段比较单一，而通用航空监视管理需要对多数据源信息进行数据处理，才能得出覆盖区域统一、实时、精确的空情，因此研发一种通用航空多源信息监管平台及其方法是十分必要的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种通用航空多源信息监管平台，解决通用航空飞行监视管理中多传感器共同探测出现的目标分裂和冗余现象。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供了一种通用航空多源信息监管平台，包括数据融合模块、资源管理模块、数据库模块以及人机交互模块，其中:
[0005]所述数据融合模块中包括数据关联融合模块、态势分析模块以及效能评估模块；
[0006]所述数据关联融合模块，对若干探测传感器探测的航迹数据通过模糊聚类算法进行关联判断以及数据融合，得出整体空情信息；
[0007]所述态势分析模块，将所述整体空情信息结合其他外部综合信息进行态势分析，若发现异常数据则记录到所述数据库模块中；
[0008]所述效能评估模块，对所述若干探测传感器进行运行状态实时监视，对平台整体效能进行评估；
[0009]所述资源管理模块中包括传感器管理模块以及综合分析模块；
[0010]所述传感器管理模块，完成对所述若干探测传感器的状态管理、状态监控以及任务调度；
[0011]所述综合分析模块，综合分析效能评估结果、所述若干探测传感器探测的航迹数据的关联融合和所述若干探测传感器运行状态信息，形成整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息；
[0012]所述数据库模块，与数据融合模块、资源管理模块以及人机交互模块相连接，对异常数据自动进行录取、查询以及回放；
[0013]所述人机交互模块，连接所述数据融合模块以及所述资源管理模块，显示整体空情信息，整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息，接收到异常数据时发出威胁报告和预警提示并通过所述传感器管理模块对若干探测传感器的威力范围动态调整。
[0014]较佳地，所述人机交互模块对整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息进行切换显示。
[0015]较佳地，所述其他外部综合信息为外部气象信息平台采集的气象信息、外部地理信息平台采集的地理信息和外部空管平台采集的空管情报。
[0016]较佳地，还包括信息服务模块，将整体空情信息进行数据处理，提供导航、气象以及预警类信息服务。
[0017]较佳地，所述整体空情信息包括目标类型和目标状态信息。
[0018]较佳地，所述目标状态信息包括航班号、入侵时间、航速、航向、飞行高度、飞行速度以及起降事件信息。
[0019]为了实现上述目的，本发明还提供了一种通用航空多源信息监管方法，包括以下步骤:
[0020]对若干探测传感器探测的航迹数据通过模糊聚类算法进行关联判断以及数据融合，得出整体空情信息；
[0021]将所述整体空情信息结合其他外部综合信息进行态势分析；
[0022]对所述探测传感器进行运行状态实时监视，对平台整体效能进行评估；
[0023]对所述若干探测传感器进行状态管理、状态监控以及任务调度；
[0024]综合分析效能评估结果、所述若干探测传感器探测的航迹数据的关联融合结果和所述若干探测传感器运行状态信息，形成综合空情信息和整体探测的效能覆盖信息以及资源健康状态信息；
[0025]实时显示整体空情信息，整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息；
[0026]平台中出现的异常数据时，对异常数据自动进行录取、查询以及回放，且接收到异常数据时发出威胁报告和预警提示，并对若干探测传感器的威力范围动态调整。
[0027]较佳地，探测的航迹数据进行关联判断以及数据融合的步骤还包括:
[0028]a.将各探测传感器探测的目标进行空时校准预处理，得到各传感器探测信息的稳定跟踪轨迹；
[0029]b.通过时戳对准方式进行数据配准；
[0030]c.采用模糊聚类算法进行数据关联判断和数据融合；
[0031]d.得出整体空情信息。
[0032]较佳地，切换显示整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信
肩、O
[0033]较佳地，所述其他外部综合信息为外部气象信息系统采集的气象信息、外部地理信息系统采集的地理信息和外部空管系统采集的空管情报。
[0034]较佳地，所述整体空情信息包括目标类型和目标状态信息。
[0035]较佳地，所述目标状态信息包括航班号、入侵时间、航速、航向、飞行高度以及起降事件信息。
[0036]较佳地，还包括将整体空情信息进行数据处理，提供导航、气象以及预警类信息服务。
[0037]本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0038]I)本发明人机交互模块中可以实现多中信息界面和整体空情的切换显示，仅需要一台显示终端，即符合通用航空监视管理简化设计需求；[0039]2)本发明设计的模糊聚类数据融合算法，数据融合的结果精度优于融合前单个探测传感器数据精度，解决通用航空飞行监视管理中多传感器共同探测出现的目标分裂和冗余现象；
[0040]3)本发明设计态势评估模块，可实时对探测传感器进行运行状态监视和效能评估，通过人机交互模块对系统探测传感器的威力范围动态调整，保持系统效能最大化。
[0041]4)本发明中的传感器管理模块对监测所述探测传感器运行状态动态配置管理，实现多传感器的运行状态实时监控配置。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1为本发明提供的一种通用航空多源信息监管平台的总框图；
[0043]图2为本发明实施例中数据关联融合模块所接收数据的示意图；
[0044]图3为本发明实施例中效能评估的分量示意图；
[0045]图4为本发明提供的一种通用航空多源信息监管方法的流程图；
[0046]图5为本发明实施例中航迹数据进行关联判断以及数据融合的流程图；
[0047]图6为本发明实施例中态势分析模块的工作过程框图。
【具体实施方式】
[0048]下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。
[0049]实施例1
[0050]如附图1-3所示，本发明提供的一种通用航空多源信息监管平台，包括数据融合模块11、资源管理模块12、数据库模块13、人机交互模块14以及信息服务模块15，其中:数据融合模块11中包括数据关联融合模块111、态势分析模块112以及效能评估模块113 ;数据关联融合模块111，对若干探测传感器2探测的航迹数据通过模糊聚类算法进行关联判断以及数据融合，得出整体空情信息，整体空情信息包括目标类型和目标状态信息。目标状态信息包括航班号、入侵时间、航速、航向、飞行高度、飞行速度以及起降事件信息。目标类型包括民航班机、通用航空飞行器等。
[0051]下面对模糊聚类算法进行具体描述，探测传感器一般为雷达，但并不限于此。如图2所示，以有2部不同雷达共同观测三条目标21，22，23为例，并不限于此:
[0052]模糊聚类算法的原理是利用观测数据的不确定性(即模糊性)把在某一时刻t得到的η个监测数据分配给m个航迹，用隶属度函数来描述m个航迹的相似程度。
[0053]我们采用Rij表示探测目标的属性，其中，i=l，2，j=l，2。现在的问题是判断R11, R12, R2I, R22是否有属于同一目标的航迹。将这个问题作为对两个雷达24，25的二值假设检验问题来考虑:用H1代表两条航迹是同一目标航迹，Htl代表2条航迹是不同目标的航迹，即:
[0054]
【权利要求】
1.一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，包括数据融合模块、资源管理模块、数据库模块以及人机交互模块，其中: 所述数据融合模块中包括数据关联融合模块、态势分析模块以及效能评估模块； 所述数据关联融合模块，对若干探测传感器探测的航迹数据通过模糊聚类算法进行关联判断以及数据融合，得出整体空情信息； 所述态势分析模块，将所述整体空情信息结合其他外部综合信息进行态势分析，若发现异常数据则记录到所述数据库模块中； 所述效能评估模块，对所述若干探测传感器进行运行状态实时监视，对平台整体效能进行评估； 所述资源管理模块中包括传感器管理模块以及综合分析模块； 所述传感器管理模块，完成对所述若干探测传感器的状态管理、状态监控以及任务调度； 所述综合分析模块，综合分析效能评估结果、所述若干探测传感器探测的航迹数据的关联融合和所述若干探测传感器运行状态信息，形成整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状 态信息； 所述数据库模块，与数据融合模块、资源管理模块以及人机交互模块相连接，对异常数据自动进行录取、查询以及回放； 所述人机交互模块，连接所述数据融合模块以及所述资源管理模块，显示整体空情信息，整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息，接收到异常数据时发出威胁报告和预警提示并通过所述传感器管理模块对若干探测传感器的威力范围动态调整。
2.如权利要求1所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述人机交互模块对整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息进行切换显示。
3.如权利要求1所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述其他外部综合信息为外部气象信息系统采集的气象信息、外部地理信息系统采集的地理信息和外部空管系统采集的空管情报。
4.如权利要求1所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，还包括信息服务模块，将整体空情信息进行数据处理，提供导航、气象以及预警类信息服务。
5.如权利要求1所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述整体空情信息包括目标类型和目标状态信息。
6.如权利要求5所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述目标状态信息包括航班号、入侵时间、航速、航向、飞行高度、飞行速度以及起降事件信息。
7.一种通用航空多源信息监管方法，其特征在于，包括以下步骤: 对若干探测传感器探测的航迹数据通过模糊聚类算法进行关联判断以及数据融合，得出整体空情信息； 将所述整体空情信息结合其他外部综合信息进行态势分析； 对所述探测传感器进行运行状态实时监视，对平台整体效能进行评估； 对所述若干探测传感器进行状态管理、状态监控以及任务调度； 综合分析效能评估结果、所述若干探测传感器探测的航迹数据的关联融合结果和所述若干探测传感器运行状态信息，形成综合空情信息和整体探测的效能覆盖信息以及资源健康状态信息； 实时显示整体空情信息,整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息； 平台中出现的异常数据时，对异常数据自动进行录取、查询以及回放，且接收到异常数据时发出威胁报告和预警提示，并对若干探测传感器的威力范围动态调整。
8.如权利要求7所述的一种通用航空多源信息监管方法，其特征在于，探测的航迹数据进行关联判断以及数据融合的步骤还包括: a.将各探测传感器探测的目标进行空时校准预处理，得到各传感器探测信息的稳定跟踪轨迹； b.通过时戳对准方式进行数据配准； c.采用模糊聚类算法进行数据关联判断和数据融合； d.得出整体空情信息。
9.如权利要求7所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，切换显示整体空情信息、整体探测效能的覆盖信息以及资源健康状态信息。
10.如权利要求7所述的一种通用航空多源信息监管系统，其特征在于，所述其他外部综合信息为外部气象信息系统采集的气象信息、外部地理信息系统采集的地理信息和外部空管系统采集的空管情报。
11.如权利要求7所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述整体空情信息包括目标类型和目标状态信息。
12.如权利要求11所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，所述目标状态信息包括航班号、入侵时间、航速、航向、飞行高度以及起降事件信息。
13.如权利要求7所述的一种通用航空多源信息监管平台，其特征在于，还包括将整体空情信息进行数据处 理，提供导航、气象以及预警类信息服务。
【文档编号】G06Q10/06GK103903101SQ201410148373
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】王锦 申请人:上海航天电子通讯设备研究所