[發明專利]一種基于時間序列相似匹配的海洋災害預警裝置

有效

• 申請號: 201010292792.6
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN102005105A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 黃冬梅;廖娟;蘇誠;何盛琪;郭偉其;王建;張明華;袁小華;鄭小羅;謝文輝;裴軍峰
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G08B31/00;G01S19/14;G01C17/32;G01C19/58;H04N7/18;G06F19/00
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技術領域

本發明涉及一種利用GPS、陀螺儀、電子指南針組合的導航裝置，及使用傳感器接收數據進行時間序列相似匹配的海洋災害預警裝置。

背景技術

海洋是資源寶庫、是食品資源基地、是重要的能源基地、是金屬礦產資源基地、是水資源基地、是再生能源基地、是生產生活的空間資源、是世界交通的要道。而最近由于經濟的發展和環境的變化，每年發生的海洋災害給沿海地區造成的經濟損失與人員傷亡，已對沿海地區的經濟建設與和諧社會建設構成嚴重威脅。因此，研究預警技術，加強沿海地區海洋災害監測，獲取海洋即時信息，研制防災決策輔助系統，發布準確的災情，是保障人民生命財產安全與社會穩定的迫切需要。

時間序列相似性匹配在統計理論、機器學習以及數據挖掘等方面具有重要的意義，相似性度量常用于發現具有相似起伏的股票、確定具有相似銷售模式的產品、分類具有相似形狀的恒星光譜曲線等等。海洋災害的歷史數據比較豐富，充分利用這些數據是保障人民生命安全的一個有力手段。定位裝置在汽車導航中使用最為廣泛，技術也比較成熟，與目前基于現實技術相結合，更好的疊加現實世界內容。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于相似性匹配的海洋災害預警手持裝置，尤其適于風暴潮災害的預警裝置，方便用戶攜帶。主要應用于海上作業人員和研究員。在全球氣候變化和沿海經濟的快速發展的背景下，海洋災害發生頻率和強度突顯，如風暴潮、江蘇南通的怪潮等。

為了實現以上目的，本發明是采用如下技術方案實現的：

1)定位裝置：通過電子指南針、MEMS陀螺儀與GPS接收信息，當GPS信號被阻擋時，由陀螺儀和電子指南針接收信息，同時，MEMS陀螺提供手持設備的姿態，根據設備的不同方向而讀取不同的場景內容；電子指南針指示用戶當前所在位置的準確方向；GPS定位用戶所處位置的準確方向。通過LBS位置服務獲得矯正對象手持設備的經緯度，從而確定用戶的具體位置。

2)獲得用戶的場景內容：用戶通過視頻獲取設備攝取定位裝置和LBS所定位的場景，并呈現在多點觸摸手持設備上。

3)傳感器的使用：海洋災害上多于溫度、氣壓等相關，因此本發明確定至少擁有溫度、氣壓兩個傳感器，可以根據需要再增加傳感器的種類。傳感器接收回來的數據傳給數據處理裝置，與歷年案例相比較，給出一個閾值，如果相似度大于等于這個閾值，則認為是危險區域。傳給報警裝置一個信號，告知此地是危險區域，且手持設備上顯示紅色區域。

4)數據處理裝置：數據處理裝置在本發明中非常關鍵，它接收來自傳感器的數據，同時存有歷年災害發生時的特征數據和處理方法。步驟如下：

A、將海洋災害目錄數據轉換為一定時空范圍內、一定級別以上的海洋災害事件系列集。這樣，不同時空范圍內的海洋災害就構成了不同的海洋災害序列。下面給出海洋災害序列及其相似性的定義和海洋災害序列相似性的度量模型。

定義1(海洋災害相關地區)：海洋災害發生頻繁的地理區域。

定義2(海洋災害事件).將海洋災害目錄數據庫中記錄的每一次海洋災害看作一個事件。將所有海洋災害事件按空間屬性和區域而分為不同的海洋災害事件集，把發生在一定級別以上且同時在t時刻發生的海洋災害事件記為E(t)。

定義3(海洋災害事件序列).在某海洋災害相關地區中，把發生在時間范圍F內的事件集Et＝{E(t)|t∈時間范圍F}在時間軸上的一個排列稱為海洋災害事件序列，其中每一個單獨的事件E(t)稱為一個事件項。

定義4(海洋災害序列).依據海洋災害發生的時間和等級，把海洋災害事件項的空間屬性略去，在時間軸上抽象為一個時間單位上的風暴潮強度值。從而，一個海洋災害事件序列就被抽象為一個時間序列，稱其為海洋災害序列，用S＝{S(t)|t＝0，1，2，...，n}來表示，海洋災害事件序列中，一個事件項對應海洋災害序列中的一個元素。這里要特別說明的是，根據領域特性，將海洋災害事件發生的時間t擴展為一個單位時間間隔范圍，即t∈Tgap。

定義5(海洋災害序列長度).對于海洋災害序列S，用|S|表示其長度，即海洋災害序列S的元素個數。S[i]表示海洋災害序列S中的第i個元素，S(t)表示海洋災害序列S在t時刻的等級取值。

定義6(稠密海洋災害序列).在某一時間區域內，對海洋災害序列S，在沒有發生海洋災害事件的單位時間段補充了空元素以后形成的海洋災害序列，稱為稠密海洋災害序列S′。注：以下所說的序列及元素都是指稠密序列或稠密序列之中的元素。