基于低信噪比AIS数据的船舶航迹精准预测

针对船舶自动识别系统(AIS)数据存在较大的实时系统噪声和测量噪声,且易丢包和产生错误的问题,提出了滑动卡尔曼循环网络.该方法采用加窗处理的方式,通过在各窗口中建立状态方程,并使用实时计算的噪声对其进行更新,将非线性高斯系统转化为线性高斯系统.将该高信噪比状态参数输入相应时刻的循环单元中,训练网络参数,从而拟合其非线性关系,实时预测船舶的航迹进行.试验对大连—烟台航段的AIS数据进行分析,并将所得结果与传统方法相对比,证明该方法具有较高的精度和较快的速度,可实时对船舶航行轨迹进行精准预测.     

利用AIS数据挖掘生成船舶航迹点方法研究

由于船舶航行受海上环境的影响而产生航迹误差,为了准确控制船舶航行轨迹,提出利用AIS数据挖掘生成船舶航迹点方法研究。根据AIS数据挖掘算法,提取船舶航行轨迹点数据特征,利用船舶航行轨迹点数据库中航行线路设置信息与目标对象运动信息之间的相似性,挖掘出船舶航迹动力定位数据,将AIS数据挖掘算法映射到船舶海上航行领域中,提取出AIS船舶位置采集点,通过设定阈值得到船舶航行转向点,将所有转向点连接成线,初步生成船舶航行轨迹点,利用船舶轨迹点生成流程,实现船舶航行轨迹点的生成。实验结果表明,基于AIS数据挖掘的船舶轨迹点生成方法在精度和时间上,都可以准确控制船舶航行轨迹。     

基于OD切分的船舶AIS航迹

通过对船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据进行深入挖掘,获取船舶海上交通特征信息。以频繁往返于厦门港水域的船舶中远之星号为例,基于Hive数据仓库和R语言平台,利用探索性分析和可视化等数据挖掘技术,得到反映船舶海上交通特征的信息。建立合理有效的航迹插补、航迹切分及子航迹段合并算法,得到若干个能清晰反映船舶运动路线的OD(出发点—终点)航迹。研究成果可为船舶航迹聚类、船舶异常行为检测和海上交通安全监控等奠定基础,从而实现船舶交通管理系统的智能化。     

提升算法下船舶AIS航迹数据压缩方法

为保证船舶AIS航迹数据的有效管理,提升船舶管理水平,研究提升算法下船舶AIS航迹数据压缩方法。该方法通过IEC61162-1标准和ITU1371-1协议,转换AIS轨迹数据格式,采用基于偏序集的规则链方法清洗转换后的AIS数据,并完成数据中经度和纬度的坐标转换。将数据存储在SQLite数据库,并按照时间顺序将其导入提升算法中,通过该算法压缩船舶AIS航迹数据,获取船舶AIS压缩后航迹数据。测试结果显示：该方法的压缩率均在90.6%以上,数据长度损失率最大值为0.11%,压缩效果较好,并且可保证压缩后数据的完整性;压缩后可较好地保存船舶转向行为数据点,确保数据的效用成果,提升船舶的管理水平。     

基于AIS数据的船舶领域建模

为研究船舶领域,利用船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据,提出一种船舶领域建模方法。根据样本选取目标船,通过提取目标船的周围船舶,对周围船舶相对目标船的运动轨迹进行拟合,从而求取船-船最近距离,以该最近距离确定目标船周围最近船舶的相对位置分布,构建出船舶领域统计模型。以最近船舶的相对位置分布为样本,运用统计学的方法,进行样本估计,进而确定船舶领域的形状和大小。利用荆州渡船区域的AIS数据,对该模型进行验证,并通过对比分析横穿航道的横驶船与航道内直航船以及不同尺度的上行船舶和下行船舶的船舶领域特征,得到不同类型船舶的领域特征差异。结果表明,利用该模型所确定的船舶领域与实际情况相符。     

基于AIS航迹拟合的船舶航迹带宽度计算与分析

船舶的航迹带宽度值反映了船舶在航行过程中偏离航迹线的程度,可以表征船舶的位置变化情况,能够为船舶通航安全研究和航道宽度设计等方面提供参考依据。基于AIS数据获取船舶位置点进行航迹拟合,并考虑风流压差的影响计算船舶航迹带宽度,与设计规范给出的值进行对比分析,为相关规范的进一步研究和发展奠定基础。     

基于大数据技术的船舶定位导航和航迹预测

船舶定位导航和航迹预测研究具有重要的实际意义,为了提高船舶定位导航和航迹预测精度,设计了基于大数据技术的船舶定位导航和航迹预测方法,首先对船舶定位导航和航迹预测研究现状进行分析,找到船舶定位导航和航迹预测中存在的难题,然后引入大数据技术——卡尔曼滤波算法实现船舶定位导航和航迹预测,最后测试结果表明,本方方法可以描述船舶定位导航和航迹的变化特点,船舶定位导航和航迹预测精度大于90%,而且船舶定位导航和航迹预测准确性要高于其他方法。     

基于LSTM的船舶航迹预测

提出一种基于长短期记忆网络的船舶航迹预测方法,应用三次样条插值对船舶自动识别系统数据进行修复以保证其时间间隔相等,以船舶经度、纬度、航速和航向作为模型的输入,经度和纬度作为输出构建船舶航迹的实时预测模型。实验结果表明,该方法可以突破对预测时间间隔相等的要求,经纬度预测最大误差不超过5×10~(-4)°,能够比较准确地预测出船舶轨迹。     

一种考虑船舶航速航向的AIS航迹插值方法

海上目标多手段融合探测中,需要等时间间距的AIS信息来描述船只的航行轨迹,作为验证其他船只探测手段的依据。针对传统的AIS线性插值方法在同一船只相邻2条AIS信息时间间隔过长时产生较大偏差的问题,本文提出一种新的AIS航迹插值方法。该方法综合考虑了目标的航速、航向等动态信息,通过对插值时间段内的船只位置进行预测,形成运动船只在该时间段内的插值航迹。最后,利用实测AIS数据对该方法进行验证,结果表明,相比线性插值,本文所提方法的航迹插值结果更接近船只在插值时间段内的实际航行轨迹。     

基于AIS大数据的南京长江大桥水域规律航迹研究

南京长江大桥水域通航环境复杂,安全风险高.掌握船舶航行规律,对桥区水运安全监管及航道优化具有重要意义.利用船舶自动识别系统(AIS)大数据,采用自动化并行航迹密度计算方法,识别出不同大小的船舶在不同水期的规律航迹分布,并结合多源数据分析其时空变化特征.通过研究发现大桥水域船舶航行总体符合航行规则;相比小型船舶,大型船舶...     

基于AIS数据的船舶碳排放量分析研究

为实时监控船舶碳排放量,提出了碳排放量评估模型。该模型通过分析碳排放量和燃油消耗量的计算方法,建立了碳排放量、燃油消耗量和船舶AIS信息三者之间的联系,为船舶碳排放量的分析提供了有效途径。     

基于AIS数据的船舶富余运力研究

<正>利用AIS数据获取某区域闲置船舶信息,对其进行统计分析,并换算成船舶富余运力,为航运相关企业全面了解该区域船舶富余运力提供一条新途径当前,关于船舶富余运力的研究主要分为两类:一类是某区域一定时期内由于各种原因而闲置的船舶数量和吨位的统计,直观地反映了该区域一定时期内船舶运力富余状况,即运力研究;另一类则是研究航运市场的即期运价,从侧面反映相应时期内的船舶富余运力,即运价指数研究。运价指数主要是针对航运市场上运价变化所做的     

基于AIS数据的区域性搁置船舶统计

为直观展示某区域船舶运力富余状况,提出统计该区域搁置船舶的数学模型.该模型首先从AIS数据中提取当前时刻速度小于搁置船速的统计区域船舶,然后累计船舶上述状态持续时间,最后从中判断出搁置船舶,并对搁置船舶进行分类统计.实验结果表明,搁置船舶的统计结果能直观地反映特定区域搁置一段时间的各种船型的数量和吨位及其变化趋势,为船公司、港口以及货主等了解特定区域航运运力情况提供了一种新的方式.     

一种基于AIS数据的船舶航线自动规划方法

为采用航线自动规划技术设计出最优船舶航行路径,提出一种基于船舶自动识别系统(Automatic Identifi-cation System,AIS)数据和航行区域栅格化地图建立环境模型,结合蚁群算法求解最优航线的航线自动规划方法.对航行区域地图进行栅格化处理,利用海量AIS数据定义可通航栅格和障碍物栅格,结合邻接矩阵...     

基于AIS数据的预抵船舶联系信息快速查询方法

为了提高预抵船舶联系信息查询速度,设计基于AIS数据的预抵船舶联系信息快速查询方法。分别对具有全量特性和增量特性的船舶AIS数据进行数据分割,统一数据格式,对分割后的数据段进行航向和航速特征提取,建立特征集,基于特征集和船舶目的港口信息,综合利用直接匹配、别名匹配和模板匹配3种匹配方式,实现对预抵船舶联系信息的快速查询。实验数据表明,设计的基于AIS数据的预抵船舶联系信息快速查询方法单港信息查询速率提高13%,多港预抵船舶信息查询速率提高29.5%,可以有效提高联系信息查询速率。     

基于AIS数据的集装箱船舶典型运动轨迹研究

以某艘到达天津港的集装箱船舶AIS数据为例,分析讨论如何选取模型参数获取船舶典型运动轨迹。并采用典型运动轨迹预测船舶航行时间,应用实例表明基于典型运动轨迹可以较船期表更加准确地预测船舶航行时间。     

船舶AIS网络通信异常数据修正方法仿真

为提高船舶AIS网络通信异常数据修正效果,设计一个船舶AIS网络通信异常数据修正方法。首先对通信网络异常数据进行分析,然后采用神经网络对异常数据做了数据融合处理,最后采用小波变换方法对船舶AIS网络通信异常数据修正。仿真分析表明,此次研究的船舶AIS网络通信异常数据修正方法能够有效地将异常点恢复到原始点上,证明了所研究的修正方法的有效性。     

基于AIS数据的船舶航行安全评价模型构建

针对现有船舶海上航行安全度求解复杂、参考因素权重确定困难等方面的不足,研究影响评价模型准确性的数据来源、模型构建方法等问题,提出一种基于关系型数据库的船舶重要指标筛选方法和数据库构建及检索设计方案。构建基于模糊数学方法、层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)和专家评价法的船舶碰撞危险度(Collision Risk Index, CRI)求解模型,并根据实船自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据对船舶航行安全评价数学模型和构建的数据库进行验证。结果表明,基于AIS数据的船舶航行安全评价数据库具有较好的可靠性和易用性。船舶航行安全评价模型计算结果可信,符合专家经验及《国际海上避碰规则》要求,可为船舶海上航行安全评价提供技术和理论支持。     

基于AIS数据处理的船舶失联报警系统设计

针对一些AIS监控系统缺乏数据自动分析报警功能的现状,利用时效性计算和校验,综合判定船舶信号的丢失状态和等级,设计船舶失联实时报警的5种方式,实现特定船舶和特定监控区域内船舶失联报警的精准和有效监控。     

基于AIS数据的港口船舶营运效率评估系统

基于进出港口的船舶自动识别系统(Automatic Identifcation System,AIS)数据,综合船舶时空位置信息及码头装卸货信息,针对港口船舶营运效率评估,提出船舶在港时间、船舶泊位停留时间、泊位有效占有率、船货集疏运通行能力、码头吞吐量和船舶NO_x排放量等港口船舶营运效率指标,重点描述港口船舶营运效率评估系统的总体结构、总体功能和实现方法。