[發(fā)明專利]一種基于多數(shù)據(jù)融合的航道交通信息預(yù)測(cè)方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410337925.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN104091470A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貝佳;任桐煒;梁友;馬威;任重遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G3/00
• 分類號(hào): G08G3/00
• 代理公司: 江蘇銀創(chuàng)律師事務(wù)所 32242
• 代理人: 孫計(jì)良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶航道交通管理。

技術(shù)背景

隨著船舶大型化的發(fā)展、航次時(shí)間的縮短、水路交通量的快速增長以及超限超載等違章行為的大量存在，極易引起水上交通的擁堵，嚴(yán)重影響水路運(yùn)輸?shù)男省Ｈ嬲莆账方煌ɑA(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀，實(shí)時(shí)掌握內(nèi)河交通運(yùn)輸動(dòng)態(tài)，及時(shí)采集船舶運(yùn)行狀態(tài)，并突發(fā)事件等進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警，對(duì)水上運(yùn)輸安全監(jiān)管、確保航道暢通、合理配置航道資源有著重要的意義。在通過各類現(xiàn)場傳感器裝置實(shí)現(xiàn)交通信息的采集、匯聚、監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，利用交通信息的可預(yù)測(cè)性、利用各種信息技術(shù)對(duì)交通信息進(jìn)行預(yù)測(cè)、對(duì)交通事件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)提高交通設(shè)施的通過能力、減少交通事件造成的損失、避免二次事件的發(fā)生等有著重要的作用。

在傳統(tǒng)的水路運(yùn)輸管理中，主管部門通常通過VTS(Vessel?Traffic?Services，船舶交通管理系統(tǒng))來了解來往船舶的信息及航行狀態(tài)，但是由于需要人工向系統(tǒng)輸入信息導(dǎo)致工作強(qiáng)度大、雷達(dá)距離限制及盲區(qū)情況、建設(shè)及運(yùn)行的資金代價(jià)等因素，導(dǎo)致其不適應(yīng)于交通繁忙的水域和內(nèi)河航運(yùn)。針對(duì)此情況，北美和歐洲研究并應(yīng)用基于VHF/DSC的自動(dòng)獲得船舶信息和航行狀態(tài)的技術(shù)，即AIS(Automatic?identification?System，自動(dòng)身份識(shí)別系統(tǒng))，配備了AIS的船舶可以自動(dòng)識(shí)別其周圍20海里水域內(nèi)其他配備了AIS的航行船舶，并掌握這些船舶的名稱、類型、位置、航向、航速、航行狀態(tài)及其他與安全有關(guān)的信息，從而大大降低船與船之間碰撞的可能性，交管部門也可以借助AIS掌握安裝了AIS設(shè)備的船舶行駛狀況。國內(nèi)在沿海主要港口、重要水道和長江干線南京以下水域等開闊水域的交通管理中，同樣采用VTS和AIS結(jié)合的方式。

由于VTS和AIS建設(shè)和運(yùn)行的代價(jià)昂貴，同時(shí)由于內(nèi)河航道點(diǎn)多線長面廣、內(nèi)河運(yùn)輸船舶噸位小數(shù)量大等特點(diǎn)，國內(nèi)的內(nèi)河交通管理對(duì)船舶信息的采集可以分為連續(xù)采集方式和離散采集方式。在連續(xù)方式中，船載GPS終端不斷通過AIS向信息中心匯報(bào)船舶的實(shí)時(shí)航行狀態(tài)(如位置、速度等)。在離散方式中，采用各種不同技術(shù)手段的岸基監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)、RFID監(jiān)測(cè)點(diǎn)和船閘檢測(cè)點(diǎn)等)采集觀測(cè)范圍內(nèi)的船舶監(jiān)測(cè)信息并向信息中心進(jìn)行匯報(bào)。離散方式和連續(xù)方式采集到的船舶信息各有特點(diǎn)：一方面通過連續(xù)采集方式可以持續(xù)得到具體船舶的當(dāng)前最新信息，但是并不是所有船舶均安裝有船載GPS終端設(shè)備，也無法保證安裝有船載GPS終端設(shè)備的船舶在航行時(shí)隨時(shí)通過AIS完成信息匯報(bào)，此外還存在著偽造船載GPS終端設(shè)備身份和船舶信息從而逃避監(jiān)管和處罰的可能；另一方面通過離散采集方式，雖然無法持續(xù)得到部分船舶的實(shí)時(shí)航行信息，但能確保觀測(cè)范圍內(nèi)所有船舶監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確性和完整性。

因此，有必要在對(duì)離散數(shù)據(jù)和連續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合的基礎(chǔ)上，完成航道信息的分析和預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是為實(shí)現(xiàn)對(duì)航道監(jiān)管和預(yù)警分析提供支持，解決航道交通信息預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性、完整性和實(shí)施性的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的方案如下：

根據(jù)本發(fā)明的一種基于多數(shù)據(jù)融合的航道交通信息預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

S1：接收離散監(jiān)測(cè)點(diǎn)船舶的離散監(jiān)測(cè)信息和衛(wèi)星定位信息；

S2：對(duì)來源于不同類型離散監(jiān)測(cè)點(diǎn)的船舶監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行融合，并統(tǒng)一信息格式；S3：根據(jù)融合后的離散監(jiān)測(cè)信息和衛(wèi)星定位信息確定當(dāng)前活動(dòng)的船舶，并生成活動(dòng)船舶的當(dāng)前航行軌跡；

S4：根據(jù)船舶歷史航行軌跡信息和當(dāng)前航行軌跡，結(jié)合船舶信息，采用樸素貝葉斯分類算法預(yù)測(cè)船舶將要到達(dá)下一個(gè)連通監(jiān)測(cè)點(diǎn)的概率，得到航向概率集PS＝{p_i,1,p_i,2,p_i,3,...,p_i,n,p_i,stop}，作為航向預(yù)測(cè)結(jié)果；

S5：根據(jù)部分船舶的衛(wèi)星定位信息，對(duì)航向概率集PS中的概率數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到修正后的航向預(yù)測(cè)結(jié)果；

其中，p_i,j表示船舶在i監(jiān)測(cè)點(diǎn)后航向j監(jiān)測(cè)點(diǎn)的航向概率，p_i,stop表示船舶在i監(jiān)測(cè)點(diǎn)后處于停泊狀態(tài)的概率，i監(jiān)測(cè)點(diǎn)為當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)；所述j監(jiān)測(cè)點(diǎn)與i監(jiān)測(cè)點(diǎn)相連通。