一种枪支实时监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及枪支管理技术领域，具体涉及一种枪支实时监控系统及监控方法。

背景技术

枪支是一种具有强大杀伤力的武器，其使用和管理一直受到各国政府和相关机构的严格管控。在我国，枪支被列为管制器具，其使用范围严格限制在法律规定的特定场所和特定用途。在执行相关任务时，持枪人员必须遵守相关规定，携带枪支执行任务时也必须确保安全可靠。

然而，由于各种原因，包括任务环境的变化，持枪人员的在危机时刻的应对动作，枪支在携带和使用过程中存在一定的安全隐患。很多意外事故都可能造成枪支的失控，从而对操作者和其他人员造成极大的伤害和威胁。特别是在紧张、危险的环境下，持枪者可能会发生意外，导致人枪分离。这些情况的发生，不仅会影响任务的顺利进行，还可能会对操作者和其他人员造成极大的伤害和威胁。

针对上述存在的问题，人们急需研发一种能够有效监控枪支的实时监控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种枪支实时监控系统及监控方法，解决以下技术问题：

如何对枪支进行实时监控，以避免危险事件发生。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种枪支实时监控系统，包括：

人员监控模块，用于基于第一时间间隔，多次获取持枪人员的位置坐标，得到第一坐标序列；

枪支监控模块，用于基于第二时间间隔，多次获取枪支的位置坐标，得到第二坐标序列；

数据分析模块，用于比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果；

其中，所述比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果，包括：

分别插值第一坐标序列和第二坐标序列，得到第一插值序列和第二插值序列，第一插值序列和第二插值序列中每个坐标对应的时刻相同；

比较第一插值序列和第二插值序列的相似性，得到第一相似度值；

基于动态时间弯曲算法比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到第二相似度值；

根据第一相似度值和第二相似度值，得到监控分析结果。

一种枪支实时监控方法，包括：

基于第一时间间隔，多次获取持枪人员的位置坐标，得到第一坐标序列；

基于第二时间间隔，多次获取枪支的位置坐标，得到第二坐标序列；

比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果；

其中，所述比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果，包括：

分别插值第一坐标序列和第二坐标序列，得到第一插值序列和第二插值序列，第一插值序列和第二插值序列中每个坐标对应的时刻相同；

比较第一插值序列和第二插值序列的相似性，得到第一相似度值；

基于动态时间弯曲算法比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到第二相似度值；

根据第一相似度值和第二相似度值，得到监控分析结果。

进一步的，所述分别插值第一坐标序列和第二坐标序列，得到第一插值序列和第二插值序列，包括：

基于第二时间间隔，插值第一坐标序列，得到第一插值序列；

基于第一时间间隔，插值第二坐标序列，得到第二插值序列。

进一步的，所述比较第一插值序列和第二插值序列的相似性，得到第一相似度值，包括：

；

其中，S1表示第一相似度值，dist()表示预设距离函数，C1(x

进一步的，所述基于动态时间弯曲算法比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到第二相似度值，包括：

基于预设距离函数，计算每个第一坐标序列中的坐标和每个第二坐标序列中的坐标的距离，得到距离矩阵；

基于动态规划算法，基于距离矩阵得到最优对齐路径，最优对齐路径为坐标点对序列，每个坐标点对分别包括一个第一坐标序列中的坐标以及一个第二坐标序列中的坐标；

基于预设距离函数，分别计算最优对齐路径中每个坐标点对之间的距离，并得到第二相似度值。

进一步的，所述基于预设距离函数，分别计算最优对齐路径中每个坐标点对之间的距离，并得到第二相似度值，包括：

；

其中，S2表示第一相似度值，dist()表示预设距离函数，Z1(x

进一步的，所述根据第一相似度值和第二相似度值，得到监控分析结果，包括：

根据第一相似度值和第二相似度值，得到表征第一坐标序列和第二坐标序列的相似性的相似值；

根据相似值和预设阈值的大小关系，得到监控分析结果。

进一步的，所述根据第一相似度值和第二相似度值，得到表征第一坐标序列和第二坐标序列的相似性的相似值，包括：

；

其中，S表示相似值，a和b分别为不同的权重系数。

本发明的有益效果：

本发明通过人员监控模块实时监测持枪人员的坐标，得到第一坐标序列，同时通过枪支监控模块实时监测枪支的位置坐标，得到第二坐标序列，两个坐标序列分别用于反映持枪人员和枪支的位置，再通过数据分析模块分离利用插值法和动态时间弯曲算法，分别以两个不同的标准分析两个坐标序列的相似性，得到第一相似度值和第二相似度值，通过第一相似度值和第二相似度值便可以对比持枪人员和枪支的轨迹变化相似性，得到监控分析结果，例如及时发现人枪分离行为，从而判断意外和险情的发生，以便及时地做出风险应对措施。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明枪支实时监控系统的系统架构图；

图2为本发明枪支实时监控方法的方法流程图；

图3为图2中步骤S203的方法流程图；

图4为图3中步骤S303的方法流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为枪支实时监控系统，该系统包括：

人员监控模块110，用于基于第一时间间隔，多次获取持枪人员的位置坐标，得到第一坐标序列；

枪支监控模块120，用于基于第二时间间隔，多次获取枪支的位置坐标，得到第二坐标序列；

数据分析模块130，用于比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果。

其中，人员监控模块可以为持枪人员身上的定位手表、具有定位功能的通讯器等设备。在符合有关规定的情况下，枪支监控模块可以为安装于枪支上的定位装置，也可为利用持枪人员和枪支之间的距离（可以通过在枪支上设置电子标签，持枪人员佩戴电子标签识别装置实现），通过持枪人员的位置信号间接地计算出枪支位置的计算模块。

以第一坐标序列为例，人员监控模块可以每隔第一时间间隔获取一次持枪人员的坐标并传输至服务器，服务器通过在所有已获得的坐标中通过滑动窗口的方式获取最近一段时间的一定长度的坐标序列作为第一坐标序列，第二坐标序列同理。

第一时间间隔和第二时间间隔可以设置的较小以保证实时性，同时第一时间间隔和第二时间间隔可以为不同的时间间隔以提高本系统的准确性。

本发明通过人员监控模块实时监测持枪人员的坐标，得到第一坐标序列，同时通过枪支监控模块实时监测枪支的位置坐标，得到第二坐标序列，两个坐标序列分别用于反映持枪人员和枪支的位置，再通过数据分析模块分离利用插值法和动态时间弯曲算法，分别以两个不同的标准分析两个坐标序列的相似性，得到第一相似度值和第二相似度值，通过第一相似度值和第二相似度值便可以对比持枪人员和枪支的轨迹变化相似性，得到监控分析结果，例如及时发现人枪分离行为，从而判断意外和险情的发生，以便及时地做出风险应对措施。

例如，在持枪人员通讯设备故障的情况下，当比对第一坐标序列和第二坐标序列发现差异较大时，可以初步判定为人枪分离的情况发生，并将其作为监控分析结果，此时可以根据差异的程度以及变化规律来判断是枪支丢失还是被不法分子获取，亦或是持枪人员受伤等情况，此时便可以及时地做出相应地风险应对措施。

为了更好地说明上述枪支实时监控系统，结合图2所示，本发明还提供一种枪支实时监控方法，包括：

S201、基于第一时间间隔，多次获取持枪人员的位置坐标，得到第一坐标序列；

S202、基于第二时间间隔，多次获取枪支的位置坐标，得到第二坐标序列；

S203、比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到监控分析结果。

上述步骤S203中，比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性可以根据需要选择任意一种现有的差异分析方法实现，例如统计校验、计算方差标准差等。本发明则提供一种优选的比较方法，具体地，如图3所示，在一个优选的实施例中，上述步骤S203具体包括：

S301、分别插值第一坐标序列和第二坐标序列，得到第一插值序列和第二插值序列，第一插值序列和第二插值序列中每个坐标对应的时刻相同；

S302、比较第一插值序列和第二插值序列的相似性，得到第一相似度值；

S303、基于动态时间弯曲算法比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到第二相似度值；

S304、根据第一相似度值和第二相似度值，得到监控分析结果。

上述过程通过两种方式，从两个不同的角度分别以两个不同的标准分析两个坐标序列的相似性，总而得到一个综合的分析结果，提高准确性。

具体地，在一个优选的实施例中，上述步骤S301具体包括：

基于第二时间间隔，插值第一坐标序列，得到第一插值序列；

基于第一时间间隔，插值第二坐标序列，得到第二插值序列。

上述过程通过插值法将第一坐标序列和第二坐标序列插值为代表相同时间间隔的两个插值序列，从而方便地进行对比分析。上述过程为利用的已有的时间点进行插值，例如按照第二时间间隔，依次在第一坐标序列中插入预测的坐标值，以保证第一插值序列中不仅包括原有的第一坐标序列中具有的时刻的坐标，还包括了代表第二坐标序列中具备的时刻的坐标，第二插值序列同理。可以理解的是，实际中也可以选择其他的标准进行插值，例如均基于预设的时刻进行插值等。具体插值方法为现有技术，本发明不做过多说明。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S302、比较第一插值序列和第二插值序列的相似性，得到第一相似度值，具体包括：

；

其中，S1表示第一相似度值，dist()表示预设距离函数，C1(x

上述公式通过两个坐标之间的距离（可以为物理意义上的距离，也可以为数学范畴内其他度量方法的距离，例如欧式距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离等），代表两个坐标之间的差异，使其能够反映出第一插值序列和第二插值序列的相似性，该公式具备优秀的易理解性，方便代码设计同时计算迅速，使得整个监控系统能够快速地分析出结果。其中，预设距离函数可以根据实际需要，设计为任意的能够计算两个坐标之间距离的任意函数。

进一步的，结合图4所示，在一个优选的实施例中，上述步骤S303、基于动态时间弯曲算法比较第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，得到第二相似度值，具体包括：

S401、基于预设距离函数，计算每个第一坐标序列中的坐标和每个第二坐标序列中的坐标的距离，得到距离矩阵；

S402、基于动态规划算法，基于距离矩阵得到最优对齐路径，最优对齐路径为坐标点对序列，每个坐标点对分别包括一个第一坐标序列中的坐标以及一个第二坐标序列中的坐标；

S403、基于预设距离函数，分别计算最优对齐路径中每个坐标点对之间的距离，并得到第二相似度值。

上述过程是基于动态时间弯曲算法，计算第一坐标序列和第二坐标序列的相似性，动态时间弯曲（Dynamic Time Warping）是一种用于比较两个时间序列的相似性的算法，它被广泛应用于数据挖掘、模式识别和预测等领域。该算法的主要目标是通过考虑时间的动态性，揭示数据中的潜在模式和关联关系。

动态时间弯曲算法基于时间序列数据的相似度度量和对齐技术。它将时间序列数据视为由不同时间点上的观测值组成的序列，并尝试通过对齐和比较这些观测值来识别重要的模式和相似性。该算法的核心思想是通过变换和对齐时间轴，使得不同时间序列数据的特征对齐到一起，并计算它们之间的相似度。这样做的目的是为了更好地理解和分析数据中的模式和趋势。

显然，动态规划算法十分适合应用于本申请，特别是本申请第一时间间隔和第二时间间隔不相同的情况。可以理解的是，动态时间弯曲的实现过程，及上述步骤S401及S402，以及提到的距离矩阵、动态规划算法等均为本领域技术人员能够理解的现有技术，所以本文中不做过多说明。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S403、基于预设距离函数，分别计算最优对齐路径中每个坐标点对之间的距离，并得到第二相似度值，具体包括：

；

其中，S2表示第一相似度值，dist()表示预设距离函数，Z1(x

值得注意的是，本申请中使用动态时间弯曲算法时，采用的距离度量方法同样也为预设距离函数，和前文通过插值法计算相似性时采用的距离度量方法保持一致，并且计算第二相似度值和第一相似度值的具体过程也相似，使得最后两个结果更能体现两种方式的计算差异，从而能得到更加科学地分析结果。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤S203、根据第一相似度值和第二相似度值，得到监控分析结果，具体包括：

根据第一相似度值和第二相似度值，得到表征第一坐标序列和第二坐标序列的相似性的相似值；

根据相似值和预设阈值的大小关系，得到监控分析结果。

进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤：根据第一相似度值和第二相似度值，得到表征第一坐标序列和第二坐标序列的相似性的相似值，具体包括：

；

其中，S表示相似值，a和b分别为不同的权重系数。实际中，通过调整a和b两个权重系数，可以用于调整通过两种方式得到的相似度值在最后的结果中所占的比重，进而使其更加符合实际情况。例如，当监控开始数据量较小时，或者第一时间间隔和第二时间间隔排序较为规则时，此时数据通常具备明显的规律性，那么此时可以增加a的值，减少b的值，以增加插值法得到的计算结果的比重，使其更加准确并且具备较少的计算量。反之，当数据量较大，或者第一时间间隔和第二时间间隔排序不规则时，此时数据规律性较差，那么此时可以加大b的值二减少a的值，从而加大动态时间弯曲算法在计算中所占的比重，是结果更加准确。

本发明通过人员监控模块实时监测持枪人员的坐标，得到第一坐标序列，同时通过枪支监控模块实时监测枪支的位置坐标，得到第二坐标序列，两个坐标序列分别用于反映持枪人员和枪支的位置，再通过数据分析模块分离利用插值法和动态时间弯曲算法，分别以两个不同的标准分析两个坐标序列的相似性，得到第一相似度值和第二相似度值，通过第一相似度值和第二相似度值便可以对比持枪人员和枪支的轨迹变化相似性，得到监控分析结果，例如及时发现人枪分离行为，从而判断意外和险情的发生，以便及时地做出风险应对措施。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。