一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112487116A(43)申请公布日2021.03.12(21)申请号202011298608.9(22)申请日2020.11.19(71)申请人江苏锐天信息科技有限公司地址212016江苏省镇江市京口区宗泽路108号(72)发明人常兵薛桢一方芳史金梁(74)专利代理机构南京智造力知识产权代理有限公司32382代理人朱旭(51)Int.Cl.G06F16/29(2019.01)G06F16/215(2019.01)G06F16/2458(2019.01)G06F16/9537(2019.01)G06K9/62(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法(57)摘要本发明涉及船舶自动识别系统技术领域，尤其是一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法。本发明的一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，数据清洗子模块将明显异常的数据更正过来，单条航道停留点子模块根据清洗后的数据计算出单条航道停留点，多条航道停留点聚类子模块在单航道停留点基础上进行聚类，得到多条航道停留点，确保航道分析原始数据的准确性，数据通过Douglas‑Peucker算法压缩轨迹数据后，采用Lcss算法找出两段轨迹相似的部分，同时通过动态时间规整DynamicTimeWarping(DTW)运算出航迹之间的相似度，采用DBScan算法将相似航迹聚类，通过图形描边算法和Lcss相似性算法结合实际业务场景进行航迹挖掘，多种算法的融合使用，提高了航迹挖掘的速度与精准度。CN112487116ACN112487116A权利要求书1/1页1.一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，其特征是：该方法包括以下步骤：步骤1，AIS数据处理通过中值滤波、均值滤波方法过滤数据中的异常值并修复数据；步骤2，AIS数据中航迹停留点计算设定时间阈值和距离阈值，计算锚点与锚点之间的时间跨度和空间距离，通过时间跨度和空间距离分别与设定时间阈值和距离阈值的对比，确定单条航线的停留点；通过球面介绍聚类算法将单条航线上的停留点聚类的方式来获得多条航线的停留点；步骤3，航迹停留点后台接口实现数据储存Hive模块和PostgreSQL通过JDBC连接，实现Hive数据到PostgreSQL数据库的迁移,采用Java技术，通过Vert.x工具集调取PostgreSQL数据库查询停留点数据；步骤4，指定参照航迹挖掘相似航迹使用Douglas‑Peucker算法压缩轨迹数据后，采用Lcss算法找出两段轨迹相似的部分，同时通过动态时间规整DynamicTimeWarping(DTW)运算出航迹之间的相似度；步骤5，航道挖掘采用DBScan算法将相似航迹聚类，通过图形描边算法和Lcss相似性算法结合实际业务场景进行航道挖掘。步骤6，异常航迹检测计算挖掘航道上的航迹点到航道两边的距离之和，通过对比该距离之和与航道宽度和设定偏离距离阈值距离之和来检测出异常航迹。2.根据权利要求1所述的一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，其特征是：AIS数据处理在数据清洗子模块中进行，AIS数据中航迹停留点计算分别在单条航道停留点子模块和多条航道停留点聚类子模块中进行。3.根据权利要求1所述的一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，其特征是：球面介绍聚类算法的部分条件语句增加了限制条件，采用增量的方式对停留点进行检测计算，球面介绍聚类算法中计算数据样本之间的距离，采用大圆距离得到更准确的相似性度量。4.根据权利要求1所述的一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，其特征是：PostgreSQL的扩展模块PostGIS支持所有OGC规范的"SimpleFeatures"类型，同时扩展了对3DZ,3DM,4D坐标的支持，通过PostGIS可提供矩形，圆形，多边形的停留点区域查询。5.根据权利要求1所述的一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法，其特征是：DBScan算法里样本集中的距离计算采用动态时间规整DynamicTimeWarping(DTW)方法聚类。2CN112487116A说明书1/4页一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法技术领域[0001]本发明涉及船舶自动识别系统技术领域，尤其是一种基于AIS大数据的船舶航迹分析方法。背景技术[0002]AIS系统全称为船舶自动识别系统，由岸基设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术和电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。AIS系统配合GPS将船位、船速、改变航向率和航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水和危险货物等船舶静态资料由甚高频(VHF)向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面所有船舶的动静态