从应用需求和技术方案两个层面来讲,基于传感器网络的周界防入侵系统需要考虑以下几方面因素。
应用需求
民航总局文件《民用航空运输机场安全保卫设施》明确提出了对入侵目标进行识别、分类及全天候工作的要求。周界防入侵系统的应用需求主要考虑:
·入侵手段:按目标种类,包括入侵人员和抛物等;按空间角度,包括低空翻越、地面入侵(围栏攀越与破坏、设备破坏等)、掘地入侵等;
·周界种类:包括单层围栏、双层围栏、砖墙围栏等多种形式;
·周界环境:周界内部可能紧贴巡警区或货物运输道路;周界外部可能是草地、公路、农田、沟渠、海水等;周界周边地质包括水泥、泥土和沙土等;
·全天时/全天候:全天时要求系统24小时不间断工作;全天候则要求系统能在四季的差异性气候,包括台风、大雨、大雾、冰雹等典型场景下有效工作。
技术方案设计
依据机场防入侵系统要求,针对传感器网络协同感知、自治组网以及入侵目标和机场环境的高度不确定性来设计机场的传感器网络防入侵系统,需重点考虑以下关键技术:
大规模端到端网络设计
大型机场周界一般有几十公里长,需要布设上万个传感器节点,如何设计好端到端网络对这些节点进行合理控制是实现传感器网络防入侵系统的第一步,包括节点冗余设计、动态路由和分簇拓扑控制协议等。
小规模自治网络设计
相对于整个机场周界而言,入侵目标可以看作为局部点入侵,即入侵事件只唤醒其周边的部分节点,这些节点将自组织地形成小规模端到端网络,它为后续的协同、融合及信息处理功能提供了基础。
多个传感器的分布式协同方案
分布式协同方案利用多个分布在不同地理位置的传感器节点的信息,对入侵目标的位置进行估计并描绘其运动轨迹。
多种传感器的融合方案
为达到对目标的综合感知,需要利用多种类型的传感器提供的多参数、多视角的测量信息,通过多级融合策略,综合判断目标属性。
混杂目标的盲源分离技术
机场周界环境中经常会有车辆、人员、飞机和动物等事件混杂出现,必须依靠多种以及多个传感器节点的信息来实现混杂目标的盲源分离。