[發(fā)明專利]一種基于AIS數(shù)據(jù)的船舶碰撞風險分析方法

有效

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• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN110009937B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉文;孫鵬;徐淑高;劉釗;梁茂晗;劉敬賢
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02;G06F16/26
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發(fā)明公開了一種基于AIS數(shù)據(jù)的船舶碰撞風險分析方法，首先基于歷史AIS數(shù)據(jù)，在標準船舶選取和轉(zhuǎn)換的基礎上，采用密度聚類算法建立船舶碰撞風險的熱度圖，實現(xiàn)船舶碰撞風險的時空可視化；然后基于實時AIS數(shù)據(jù)，在船位場、航向場和航速場的基礎上，構(gòu)建區(qū)域船舶碰撞風險評判模型，運用高斯核函數(shù)核密度估計算法提出動態(tài)船舶碰撞風險可視方法，實現(xiàn)區(qū)域船舶碰撞風險的實時更新。本發(fā)明基于歷史AIS數(shù)據(jù)，實現(xiàn)船舶碰撞風險的時空可視化，實現(xiàn)了復雜的抽象的船舶交通流多屬性信息進行有效挖掘融合后直觀形象的呈現(xiàn)，便于駕營人員直觀的獲取船舶所處的環(huán)境的風險等級，進而提高自己的警覺性以及采取合理的操縱措施，保障了船舶的安全營運。

技術領域

本發(fā)明屬于交通運輸安全技術領域，涉及一種船舶碰撞風險分析方法，具體涉及一種基于AIS數(shù)據(jù)的船舶碰撞風險分析方法。

背景技術

交通運輸系統(tǒng)是社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎，是人類文明的標志，是國家進行資源配置和宏觀調(diào)控的重要工具，促進了社會分工以及大工業(yè)發(fā)展和規(guī)模經(jīng)濟的形成，擴大了國際間經(jīng)貿(mào)合作和人員的往來，對保障國民經(jīng)濟持續(xù)健康快速發(fā)展、改善人民生活、促進國土開發(fā)和國防現(xiàn)代化建設，具有十分重要的意義。水路交通則是交通運輸?shù)闹匾M成部分，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國水上貨運量和貨物周轉(zhuǎn)量持續(xù)上升，水上交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，體現(xiàn)出水上交通在交通運輸中占據(jù)著重要組成部分。

近年來，隨著船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System，AIS)的普及，標志著船舶交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計的研究開始進入了大數(shù)據(jù)時代。AIS是一種用于船舶之間、船岸之間自動應答和識別的船舶避碰系統(tǒng)，由AIS船臺和AIS岸站系統(tǒng)組成。船舶AIS信息包括船舶的靜態(tài)信息和船舶的動態(tài)信息兩方面的內(nèi)容，其中靜態(tài)信息包括：IMO編碼、呼號、船名、長度、寬度、吃水、目的港、選用航線計劃等；動態(tài)信息包括：船位(實時)、航跡向、對地航速、船首向、航行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向率等。AIS信息量豐富，可以為船舶碰撞風險可視化研究提供可靠的研究基礎數(shù)據(jù)。

中國是世界航運大國，已連續(xù)15次連任國際海事組織A類理事。目前，中國擁有全球第三大規(guī)模的船隊，船舶入籍登記數(shù)居全球第八。中國港口萬噸級以上泊位2317個，億噸大港數(shù)量達到34個；港口貨物吞吐量和集裝箱吞吐量連續(xù)10余年居世界第一。在全球港口貨物吞吐量和集裝箱吞吐量排名前10名的港口中，中國占有7席。但是，根據(jù)統(tǒng)計資料，2012～2016年全國共發(fā)生運輸船舶一般及以上等級水上交通事故1199件，死亡失蹤1214人，沉船626艘，直接經(jīng)濟損失16.99億元，其中碰撞事故占事故總數(shù)52％。可見我國水域的安全形勢仍然嚴峻，而且船舶大型化、專業(yè)化和快速化趨勢明顯，船舶碰撞危險系數(shù)在不斷增加，事故一旦發(fā)生造成的損失也不斷加大，對社會的影響也更加惡劣。因此，有效識別出海上事故多發(fā)區(qū)，對海上風險時空區(qū)域進行可視化，從而避免海上船舶碰撞等事故的發(fā)生，對于加強海上通航安全、改善現(xiàn)今通航環(huán)境至關重要。

正是由于當前水路環(huán)境復雜，船舶間碰撞危險形勢依舊嚴峻，解決船舶間碰撞問題刻不容緩。基于AIS數(shù)據(jù)對船舶航行過程中的碰撞風險進行可視化，可有效判定高風險水域和高風險時段，對優(yōu)化監(jiān)管資源布置、優(yōu)化海事監(jiān)管模式和高風險區(qū)域?qū)崟r預警具有重要意義。雖然，國內(nèi)外對基于船舶AIS數(shù)據(jù)研究船舶碰撞風險已有不少研究，但其大多以歷史數(shù)據(jù)為主，而缺少與實時數(shù)據(jù)以及預測數(shù)據(jù)相結(jié)合的研究方式，因此該領域相關技術較為薄弱，開展此類研究很有必要。

船舶碰撞風險可視化是對于船舶碰撞風險表征一種重要的方式。船舶碰撞風險可視化是指研究不同時空域標準船舶流量對船舶碰撞風險的影響，采用密度聚類算法建立船舶碰撞風險的熱度圖，實現(xiàn)船舶碰撞風險的時空可視化。在現(xiàn)實生活中，對船舶碰撞風險可視化的研究有著重要的意義，尤其對于交通流量較大的水域，存在著許多潛在的船舶碰撞風險，比如兩艘船舶在狹窄水域交匯，操作不當將導致船舶產(chǎn)生碰撞，而有效的風險可視化技術將客觀的反應潛在的風險等級，從而引導駕駛員提高警惕，采取正確的操縱措施。水域交通復雜，水上事故易發(fā)，研究該基于AIS數(shù)據(jù)的船舶碰撞風險可視化研究方法對于船舶安全營運和提高船舶交通管理具有重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容