本技術涉及航運交通，具體而言，涉及一種大壩及通航設施的船撞監控預警方法及系統。

背景技術：

1、大壩及通航設施作為水利工程的重要組成部分，對于防洪控制和區域經濟發展具有不可估量的價值。然而，隨著水上交通運輸的蓬勃發展，船舶數量激增，大壩及其通航設施的安全挑戰也隨之加劇。尤其是在大壩上游庫區及通航設施區域，各類漁船、貨船、客船穿梭其間，一旦因人員操作失誤或遭遇惡劣天氣導致船舶失控，將可能對大壩及通航設施構成嚴重威脅。

2、為有效監控船舶的航行狀態，預防船舶與大壩的潛在碰撞事故，船撞監控預警系統應運而生。然而，目前船撞監控預警系統多采用單一的傳感器技術，如僅依賴攝像頭進行圖像識別，或僅使用ais系統獲取船舶報文數據。這種單一監控方式因其固有的局限性而難以滿足復雜多變的監控需求。例如，高清攝像頭雖能識別船舶的位置、大小及航向，但其識別效果卻極易受到光照和天氣條件的影響；雷達監控雖能掃描水面并聚類分析得到運動目標信息，但存在盲區且無法識別船舶的靜態信息；ais船舶自動識別系統雖能感知船舶航行態勢，但其有效性卻完全依賴于船舶是否按規定開啟相關設備。

3、為了克服單一監控方式的不足，部分現有技術嘗試采用多種監控方式進行融合。然而，這些融合方法大多僅在決策級層面進行了多元數據的簡單疊加，其性能提升空間有限，且一旦某種監控方式失效，將對整個方法的效果產生顯著影響。例如，某些方法通過結合雷達與ais船舶自動識別系統得到的位置信息進行融合，以獲取船舶的動態信息，再利用計算機視覺技術計算船舶的形狀大小。然而，這種方法仍未能充分利用多源數據的互補優勢，且在數據融合過程中缺乏深度處理與精準匹配。

4、另外，還有一些方法嘗試通過分別處理視頻與毫米波雷達信息得到兩類船舶目標框，再通過簡單的相加方法進行數據的融合。然而，這種方法同樣存在數據融合不充分、精度不高的問題，且難以實現對船舶行為的精準預測與危險行為的及時預警。

5、總之，現有船撞監控預警技術在傳感器技術、數據融合與預警機制等方面存在諸多不足。尤其是在大壩及通航設施這一特定應用場景下，現有技術難以有效應對復雜多變的監控需求，無法實現多源數據的深度融合與精準匹配，從而限制了預警系統的準確性和實用性。因此，開發一種能夠綜合運用多種傳感器技術、實現多源數據高效融合與精準匹配、具備完善預警機制的船撞監控預警方法，對于保障大壩及通航設施的安全運行具有重要意義。

技術實現思路

1、本技術的目的在于提供一種大壩及通航設施的船撞監控預警方法及系統，其能夠綜合運用多種傳感器技術且實現多源數據高效融合與精準匹配，從而大幅度提升了預警的準確性、以及預警機制的完善性。

2、本技術是這樣實現的：

3、第一方面，本技術提供一種大壩及通航設施的船撞監控預警方法，包括以下步驟：分別在主監測點和副監測點，利用攝像頭、船舶自動識別系統和毫米波雷達分別獲取圖像數據、船舶報文數據和雷達點云數據，并進行時空同步處理，以將雷達點云數據投影到圖像平面，得到雷達圖像，以及將所述圖像數據和雷達圖像送入船舶識別網絡中，識別出船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型。利用主監測點和副監測點識別出的船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進行對極幾何處理得到對應船舶的三維包圍框和第二船舶類型。遍歷比較第二船舶類型與船舶報文數據中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報文數據中無相關類型，發布三級預警。根據船舶經過船舶識別區時的多個三維包圍框，預測得到其在未來一段時間內的航速結果與航向結果，以響應于航速結果超過通航設施設定的航速閾值，和/或，航向結果指示與大壩存在撞擊可能，發布二級預警；以及響應于任一船舶同時觸發三級預警和二級預警，發布一級預警。

4、第二方面，本技術提供一種大壩及通航設施的船撞監控預警系統，其包括：

5、第一識別模塊，被配置為：分別在主監測點和副監測點，利用攝像頭、船舶自動識別系統和毫米波雷達分別獲取圖像數據、船舶報文數據和雷達點云數據，并進行時空同步處理，以將雷達點云數據投影到圖像平面，得到雷達圖像，以及將所述圖像數據和雷達圖像送入船舶識別網絡中，識別出船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型。第二識別模塊，被配置為：利用主監測點和副監測點識別出的船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進行對極幾何處理得到對應船舶的三維包圍框和第二船舶類型。第一預警模塊，被配置為：遍歷比較第二船舶類型與船舶報文數據中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報文數據中無相關類型，發布三級預警。第二預警模塊，被配置為：根據船舶經過船舶識別區時的多個三維包圍框，預測得到其在未來一段時間內的航速結果與航向結果，以響應于航速結果超過通航設施設定的航速閾值，和/或，航向結果指示與大壩存在撞擊可能，發布二級預警；以及響應于任一船舶同時觸發三級預警和二級預警，發布一級預警。

6、第三方面，本技術提供另一種大壩及通航設施的船撞監控預警系統，其包括：前端監測模塊，設于主監測點和副監測點上，包括用于夜間為攝像頭提供光照的補光燈、用于獲取圖像數據的攝像頭、用于獲取船舶報文數據的船舶自動識別系統、以及用于獲取雷達點云數據的毫米波雷達。船舶識別模塊，用于將主監測點和副監測點獲取的圖像數據、船舶報文數據和雷達點云數據，進行時空同步處理，以將雷達點云數據投影到圖像平面，得到雷達圖像，并將所述圖像數據和雷達圖像送入船舶識別網絡中，識別出船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型；以及利用主監測點和副監測點識別出的船舶識別區內的所有船舶的二維包圍框和第一船舶類型，進行對極幾何處理得到對應船舶的三維包圍框和第二船舶類型。軌跡分析模塊，用于根據船舶經過船舶識別區時的多個三維包圍框，預測得到其在未來一段時間內的航速結果與航向結果。預警處置模塊，用于遍歷比較第二船舶類型與船舶報文數據中的船舶類型是否一致，若不一致或船舶報文數據中無相關類型，發布三級預警；以及響應于航速結果超過通航設施設定的航速閾值，和/或，航向結果指示與大壩存在撞擊可能，發布二級預警；以及響應于任一船舶同時觸發三級預警和二級預警，發布一級預警。

7、第四方面，本技術提供一種電子設備，其包括存儲器，用于存儲一個或多個程序；處理器；當上述一個或多個程序被上述處理器執行時，實現如上述第一方面中任一項所述的方法。

8、第五方面，本技術提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現如上述第一方面中任一項所述的方法。

9、相對于現有技術，本技術至少具有如下優點或有益效果：

10、(1)提高預警準確性：通過綜合運用多種傳感器技術，實現了多源數據的高效融合與精準匹配，提高了船舶識別的準確性和魯棒性。同時，通過對極幾何處理和類型一致性檢查等步驟，進一步確保了預警信息的準確性。

11、(2)增強預警實時性：本技術能夠實時獲取船舶的位置、類型和動態狀態信息，并根據這些信息預測船舶的未來航速和航向。這使得能夠在船舶接近大壩或通航設施之前，提前發出預警信息，為操作人員提供足夠的時間采取預防措施。

12、(3)提升應急響應效率：通過設計多級預警機制，本技術能夠根據船舶的實際情況和潛在風險，采取相應的應急響應措施。這有助于操作人員快速識別并應對潛在的船撞風險，減少事故發生的可能性。