一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法及系统与流程

[0001]
本发明属于民用航空技术领域，具体涉及一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法及系统。


背景技术：

[0002]
常见的集中式监视源数据融合系统中，处理监视数据主要由两个独立的模块构成，一个模块负责接收单监视源数据，与系统航迹进行关联，获取系统航迹号，然后将其保存在内存中。另一个模块负责融合，在融合定时器超时以后，从内存中依次获取来自不同监视源的关联到同一个系统航迹的数据，然后进行航迹融合。最后一次性将所有的更新后的系统航迹进行输出。
[0003]
传统技术方案中，航迹融合流程如图1所示。
[0004]
第一次融合：假设在t0,t0+t期间，目标第一次被n1个单监视源探测到，创建新的系统航迹，并将这个单监视源的数据保存在此系统航迹号对应的数组中data[n1]。在融合定时器超时,即t0+t时刻，将这n1个监视源的数据进行融合得到系统航迹。
[0005]
第n次融合：假设在jt期间，目标被n2个单监视源探测到，并将这个单监视源的数据保存在此系统航迹号对应的数组中data[n2]。在融合定时器超时,即jt时刻，将这n2个监视源的数据进行融合得到系统航迹。
[0006]
第m次融合：假设在t0+(m-1)t,t0+mt期间，没有监视源单监视源探测到此目标。在融合定时器超时,即t0+mt时刻，对此系统航迹进行外推。
[0007]
当航迹经历多次外推后，则表示目标可能消失，直接给出航迹消失标记。删除此航迹。
[0008]
传统技术方案，有以下缺点：
[0009]
系统航迹出现存在滞后，可能最大滞后一个融合周期。例如，假设在t0时刻，目标第一次被单监视源a探测到。在融合定时器超时,即t0+t时刻，将a监视源的数据进行融合输出系统航迹。此时系统航迹发现目标的时间与单监视源发现目标的时间最大滞后一个融合周期t。
[0010]
系统航迹的融合为串行处理，即在t0,t0+t全部监视源的所有数据都与系统航迹关联结束后，在t0+t时刻开始对每一条系统航迹进行融合更新。这会造成在融合时刻，计算量集中爆发，cpu使用率较大，在当前周期融合结束，下一次融合开始前后，cpu使用率较小，cpu使用率波动较大。


技术实现要素：

[0011]
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法及系统，以每个航迹目标的航迹数据到达时刻来驱动航迹数据的融合，从而使融合后的目标航迹尽早出现；对于不同的航迹目标，由于接收航迹数据的时间不同，因而进行融合的时间不同，采用时间分布式融合的方式，无需在某个时刻对所有航空目标的航迹数
据进行统一融合，不会周期性出现cpu利用率峰值。
[0012]
第一方面，本发明提供了一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法，包括以下步骤：
[0013]
为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽；
[0014]
将接收到的单监视源航迹数据，成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，将到达发送时刻的待融合数据槽发送到融合线程；
[0015]
在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合。
[0016]
优选地，所述为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽，具体为：
[0017]
为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽：p1、p2、
…
、p
m
；
[0018]
所述待融合数据槽包括：开始时间、结束时间、数据槽是否发送融合线程的状态、融合线程是否获取数据槽的状态和时间槽数组，所述时间槽数组包括实槽和空槽；
[0019]
所述时间槽数组包括：时间槽开始时间、时间槽结束时间、融合周期、是否参与融合的状态和来自多个监视源参与当前系统航迹融合的数据数组；
[0020]
每个待融合数据槽包括多个时间槽：p
i
＝[p
ij
]，1≤i≤m，i表示待融合数据槽的序号，m表示待融合数据槽的总数，0≤j≤n,j表示时间槽的序号，n+1表示时间槽的总数，p
ij
表示第i个待融合数据槽中的第j个时间槽。
[0021]
优选地，所述成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，具体为：
[0022]
t
i0
时刻接收到单监视源数据，然后进行关联，获取到多监视源航迹号i，将所述单监视源数据存入待融合数据槽i的第零个实槽内，如果目标第一次出现，则创建一个待融合数据槽，第零个时间槽p
i0
的开始时间为t
i0-t，t为融合周期，结束时间为t
i0
，然后依次更新后续时间槽的时间；如果目标待融合数据槽已经存在，则判断当前数据的结束时间所在的时间槽，找到所对应的时间槽j，将整个系统航迹待融合数据槽的开始时间更新为第j时间槽的开始时间，然后再依次更新每个时间槽的起止时间。
[0023]
优选地，所述将到达发送时刻的待融合数据槽发送到融合线程，具体为：
[0024]
在关联线程中，处理完成一个数据的关联后，遍历每个待融合数据槽，判断当前时间是否大于第零个时间槽的结束时间，如果大于，则关联线程将待融合数据槽内的航迹数据发送到融合线程的映射待融合数据槽内。
[0025]
优选地，所述关联线程内设有若干待融合数据槽，每个待融合数据槽包括多个时间槽；所述融合线程内设有与待融合数据槽结构相同的对应的映射待融合数据槽，每个映射待融合数据槽包括多个映射时间槽。
[0026]
优选地，所述在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合，具体为：
[0027]
融合线程启动细分时间片管理器，每个细分时间片管理器获取一次关联线程传来的所有航迹的待融合时间槽，如果映射待融合时间槽的数据有更新，则将获取更新后的数据并更新融合线程内对应的待融合时间槽内存区域；
[0028]
融合线程遍历每个映射待融合数据槽的映射时间槽，判断当前时刻是否在第j个
时间槽结束之后，第j+1个时间槽结束之前，若是，则将该时间槽j内的所有监视源的航迹数据获取出来，作为系统航迹当前融合周期参与融合的数据，若当前时间槽为空槽，则表示当前周期没有监视源覆盖此目标，则将融合周期进行数据外推。
[0029]
优选地，每个待融合数据槽接收一个或多个监视源对同一航空目标进行采集而得到的一个或多个航迹数据。
[0030]
第二方面，本发明提供了一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的系统，适用于第一方面所述的一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法，包括：
[0031]
关联单元，用于为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽，将接收到的单监视源航迹数据，成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，将到达发送时刻的待融合数据槽发送到融合线程；
[0032]
融合单元，用于在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合。
[0033]
本发明的技术方案，以每个航迹目标的航迹数据到达时刻来驱动航迹数据的融合，从而使融合后的目标航迹尽早出现；对于不同的航迹目标，由于接收航迹数据的时间不同，因而进行融合的时间不同，采用时间分布式融合的方式，无需在某个时刻对所有航空目标的航迹数据进行统一融合，不会周期性出现cpu利用率峰值。
附图说明
[0034]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0035]
图1为背景技术中航迹融合流程的示意图一；
[0036]
图2为本实施例中航迹融合流程的示意图二；
[0037]
图3为本实施例中待融合数据槽的示意图一；
[0038]
图4为本实施例中待融合数据槽的示意图二。
具体实施方式
[0039]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0041]
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0042]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0043]
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0044]
实施例一：
[0045]
本实施例提供了一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法，包括以下步骤：
[0046]
为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽；
[0047]
将接收到的单监视源航迹数据，成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，将到达发送时刻的待融合数据槽发送到融合线程；
[0048]
在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合。
[0049]
本实施例中，一个待融合数据槽对应一个航空目标，对于同一个航空目标，可能有一个或多个监视源进行监视，因此每个待融合数据槽会接收到一个或多个航迹数据(针对同一航空目标的航迹数据)。例如有三个航空目标x1、x2、x3，监视源a、b监视航空目标x1，监视源a、b采集的航迹数据dataa、datab就发送给航空目标x1对应的待融合槽p1；监视源c、d监视航空目标x2，监视源c、d采集的航迹数据datac、datad就发送给航空目标x2对应的待融合槽p2；监视源e、f监视航空目标x3，监视源e、f采集的航迹数据datae、dataf就发送给航空目标x3对应的待融合槽p3。由于每个待融合数据槽首次接收航迹数据的时间不同，因此首次进行融合的时间不同，每个时间周期结束的时间不同，周期性进行融合的时间不同。
[0050]
其中，所述为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽，具体为：
[0051]
为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽：p1、p2、
…
、p
m
；
[0052]
所述待融合数据槽包括：开始时间、结束时间、数据槽是否发送融合线程的状态、融合线程是否获取数据槽的状态和时间槽数组，所述时间槽数组包括实槽和空槽；
[0053]
所述时间槽数组包括：时间槽开始时间、时间槽结束时间、融合周期、是否参与融合的状态和来自多个监视源参与当前系统航迹融合的数据数组；
[0054]
每个待融合数据槽包括多个时间槽：p
i
＝[p
ij
]，1≤i≤m，i表示待融合数据槽的序号，m为整数，m表示待融合数据槽的总数，0≤j≤n,j表示时间槽的序号，n为零或整数，n+1表示时间槽的总数，p
ij
表示第i个待融合数据槽中的第j个时间槽。
[0055]
本实施例以三个航空目标x1、x2、x3为例进行说明，对应设置的三个待融合数据槽为p1、p2、p3。每个融合数据槽包括五个时间槽，待融合数据槽p1：p
10
、p
11
、p
12
、p
13
、p
14
；待融合数据槽p2：p
20
、p
21
、p
22
、p
23
、p
24
；待融合数据槽p3：p
30
、p
31
、p
32
、p
33
、p
34
。
[0056]
其中，成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，具体为：
[0057]
t
i0
时刻接收到单监视源数据，然后进行关联，获取到多监视源航迹号i，将所述单监视源数据存入待融合数据槽i的第零个实槽内，如果目标第一次出现，则创建一个待融合数据槽，第零个时间槽p
i0
的开始时间为t
i0-t，t为融合周期，结束时间为t
i0
，然后依次更新后续时间槽的时间；如果目标待融合数据槽已经存在，则判断当前数据的结束时间所在的
时间槽，找到所对应的时间槽j，将整个系统航迹待融合数据槽的开始时间更新为第j时间槽的开始时间，然后再依次更新每个时间槽的起止时间。
[0058]
在每个t
i0
+jt时刻将待融合数据槽内的航迹数据进行融合，具体为：
[0059]
将时间周期[t
i0
+(j-1)t,t
i0
+jt]内接收的航迹数据，放入对应融合数据槽的第零个时间槽p
i0
内，并更新每个待融合数据槽中多个时间槽的起止时间；
[0060]
对于每个待融合数据槽，判断当前时间是否大于第零个时间槽的结束时间，如果大于，则关联线程将整个待融合数据槽发送到融合线程的映射待融合数据槽内；
[0061]
融合线程遍历每个映射待融合数据槽的映射时间槽，将接收到的航迹数据进行融合。
[0062]
本实施例中，对于每个时间周期[t
i0
+(j-1)t,t
i0
+jt]，接收的航迹数据均放入对应融合数据槽的第零个时间槽p
i0
内，存放有数据的时间槽p
i0
为实槽，其余没有存放数据的时间槽均为空槽；将当前时间周期作为第零个时间槽p
i0
的起止时间更新为当前数据所在时间槽的起止时间，则第零个时间槽p
i0
的开始时间为t
i0
+(j-1)t，结束时间为t
i0
+jt。
[0063]
例如，本实施例中三个待融合数据槽p1、p2、p3首次接收航迹数据的接收时间分别为t
10
、t
20
、t
30
，由于t
10
、t
20
、t
30
不同，因此待融合数据槽接收航迹数据的周期不同，后续进行融合的时间也就不同。下面以待融合数据p1进行详细说明，第j个时间槽p
1j
的时间周期为[t
10
+(j-1)t,t
10
+jt]，一个时间槽的结束时间为下一个时间槽的开始时间，
[0064]
如图3所示，当j＝0时，即在第0个周期内，待融合数据p1的五个时间槽p
10
、p
11
、p
12
、p
13
、p
14
对应的时间为：t
10-t，t
10
，t
10
+t，t
10
+2t，t
10
+3t，t
10
+4t。对于时间槽p
10
，t
10-t为开始时间，t
10
为结束时间；对于时间槽p
11
，t
10
为开始时间，t
10
+t为结束时间；
……
。
[0065]
如图4所示，当j＝1时，即在第1个周期内，待融合数据p1的五个时间槽p
10
、p
11
、p
12
、p
13
、p
14
对应的时间为：t
10
，t
10
+t，t
10
+2t，t
10
+3t，t
10
+4t，t
10
+5t。对于时间槽p
10
，t
10
为开始时间，t
10
+t为结束时间；对于时间槽p
11
，t
10
+t为开始时间，t
10
+2t为结束时间；
……
。
[0066]
不管是在第零个或第一个或第二个或第三个或
……
时间周期内接收的航迹数据，均存放在第零个时间槽内，因此第零个时间槽始终为实槽，而其他的第一个或第二个或第三个或
……
时间槽因为没有存放航迹数据，为空槽。时间槽不变，只是在不同的时间周期，时间槽对应的时间段不同，如第零个时间槽p
10
，在第0个时间周期，对应时间段为[t
10-t，t
10
]；在第1个时间周期，对应时间段为[t
10
，t
10
+t]；在第2个时间周期，对应时间段为[t
10
+2t，t
10
+3t]；
……
。
[0067]
本实施例中，对于第i个待融合数据槽的第j个时间周期，判断当前时间是否大于结束时间t
i0
+jt，如果大于，则关联线程将第i个待融合数据槽整体发送到融合线程的第i个映射待融合数据槽内。
[0068]
例如，对于待融合数据槽p1的时间槽p
10
，在第0个时间周期，判断当前时间是否大于第零个时间槽的结束时间t
10
，如果是，则将关联后的航迹数据发送给融合线程；在第1个时间周期，判断当前时间是否大于第零个时间槽的结束时间t
10
+t，如果是，则将关联后的航迹数据发送给融合线程；在第2个时间周期，判断当前时间是否大于第零个时间槽的结束时间t
10
+2t，如果是，则将关联后的航迹数据发送给融合线程；
……
。
[0069]
本实施例中，关联线程用于接收航迹数据，对航迹数据进行关联(本实施例中关联时间较短，忽略不计)，并将关联后的航迹数据发送给融合线程，关联线程内设有若干待融
合数据槽，每个待融合数据槽包括多个时间槽；融合线程用于接收关联后的航迹数据，并对航迹数据进行融合，融合线程内设有与待融合数据槽结构相同的对应的映射待融合数据槽，每个映射待融合数据槽包括多个映射时间槽。关联线程的待融合数据槽内的航迹数据，发送到融合线程的对应的映射待融合数据槽内。
[0070]
其中，在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合，具体为：
[0071]
融合线程启动细分时间片管理器，每个细分时间片管理器获取一次关联线程传来的所有航迹的待融合时间槽，如果映射待融合时间槽的数据有更新，则将获取更新后的数据并更新融合线程内对应的待融合时间槽内存区域；
[0072]
融合线程遍历每个映射待融合数据槽的映射时间槽，判断当前时刻是否在第j个时间槽结束之后，第j+1个时间槽结束之前，若是，则将该时间槽j内的所有监视源的航迹数据获取出来，作为系统航迹当前融合周期参与融合的数据，若当前时间槽为空槽，则表示当前周期没有监视源覆盖此目标，则将融合周期进行数据外推。
[0073]
本实施例中，融合线程根据设定时间遍历每个映射待融合数据槽，设定时间可以为0.2s或0.4s或0.5s等。例如，融合线程在某个时刻遍历了映射待融合数据槽p1＇、p2＇、p3＇，发现在当前周期内，映射待融合数据槽p2＇接收到了航迹数据，则对p2＇内的航迹数据进行融合；过0.2s后再次进行遍历，发现在当前周期内，映射待融合数据槽p1＇接收到了航迹数据，则对p1＇内的航迹数据进行融合；再过0.2s后又进行遍历，发现在当前周期内，映射待融合数据槽p3＇接收到了航迹数据，则对p3＇内的航迹数据进行融合。本实施例中，由于待融合数据槽的t
i0
+jt不同，关联线程将航迹数据发送给融合线程的时间不同，融合线程对航迹数据进行融合的时间也就不同相同。因此对于所有的航空目标，不需要在同一时刻进行融合。
[0074]
如图2所示，为本实施例中航迹融合流程的流程示意图。本实施例以待融合槽p1进行详细说明，如图3所示，在第0个时间周期内，待融合数据槽p1在时间t
10
接收到监视源x1的航迹数据dataa，将该数据存放在第零个时间槽p
10
中，时间槽p
10
的时间周期为[t
10-t，t
10
]。此时第零个时间槽p
10
存放有航迹数据，为实槽；时间槽p
11
、p
12
、p
13
、p
14
没有存放航迹数据，为空槽。在t
10
时刻，第零个时间槽p
10
内的航迹数据进行关联后(关联时间忽略不计)，将关联后的航迹数据发送给融合线程进行融合。然后在第1个时间周期[t
10
，t
10
+t]内，时间槽p
11
分别接收到了监视源a、b的航迹数据：dataa、datab，如图4所示，在t
10
+t时刻，这两个航迹数据进行关联，将关联后的航迹数据发送给融合线程进行融合。对于其他的待融合数据槽，工作流程与p1相同，只是将数据发送给融合线程的时间不同。融合线程对待融合槽的时间槽进行遍历时，如果在当前时间周期，时间槽内有航迹数据，则进行融合，如果当前时间周期，时间槽内没有数据，为空槽，则进行数据外推，数据外推是指依照上一个时刻目标的运动趋势去推算目标当前时刻的位置，以及运动趋势。
[0075]
综上所述，本实施例的技术方案，由数据达到时刻来驱动航迹数据融合的进行，因此，在航迹数据达到后在尽可能短的时间内输出航空目标的目标航迹，使得融合目标尽早的出现。同时，不同航空目标的航迹之间是相互独立的，不再对所有航空目标在某个时刻进行统一的融合处理，而是将融合处理线程的使用在一段时间内平均化，因此不会周期性出现cpu利用率峰值，对融合外部系统的影响就是网络流量下降，不会出现网络峰值，另外其他系统处理负荷显著减小，如sdd界面航迹的刷新，等等。
[0076]
实施例二：
[0077]
本实施例提供了一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的系统，适用于实施例一任一项所述的一种集成塔台系统多监视源数据分布式融合的方法，包括：
[0078]
关联单元，用于为若干航空目标分别设置一个待融合数据槽；将接收到的单监视源航迹数据，成功关联到对应的目标航迹，将航迹数据存放到目标航迹对应的待融合数据槽，并更新待融合数据槽的时间，将到达发送时刻的待融合数据槽发送到融合线程。
[0079]
融合单元，用于在融合线程定时器超时时，融合线程遍历每个映射的待融合数据槽的时间槽，将接收到的航迹数据进行融合。
[0080]
本实施例的技术方案，由数据达到时刻来驱动航迹数据融合的进行，因此，在航迹数据达到后在尽可能短的时间内输出航空目标的目标航迹，使得融合目标尽早的出现。同时，不同航空目标的航迹之间是相互独立的，不再对所有航空目标在某个时刻进行统一的融合处理，而是将融合处理线程的使用在一段时间内平均化，因此不会周期性出现cpu利用率峰值，对融合外部系统的影响就是网络流量下降，不会出现网络峰值，另外其他系统处理负荷显著减小，如sdd界面航迹的刷新，等等。
[0081]
本发明的技术方案，以每个航迹目标的航迹数据到达时刻来驱动航迹数据的融合，从而使融合后的目标航迹尽早出现；对于不同的航迹目标，由于接收航迹数据的时间不同，因而进行融合的时间不同，采用时间分布式融合的方式，无需在某个时刻对所有航空目标的航迹数据进行统一融合，不会周期性出现cpu利用率峰值。
[0082]
此外，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元或步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0083]
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所述步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可结合为一个步骤，一个步骤可拆分为多个步骤，或一些特征可以忽略等。
[0084]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。