一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，包括以下步骤：统计各个点回报的即时航速的频数，回报的经度和纬度，回报时间和即时航向，并根据经度和纬度使用半正矢公式计算各点之间的空间距离，使用回报时间和反正切公式计算各点之间的时间差和航向差，根据各点的航速、空间距离、时间差和航向差，判断刺网捕捞的收网和放网状态，根据开始收网和结束收网的点的距离，提取单次刺网网次的长度。本发明专利技术能够适用于从北斗船位数据中提取刺网渔船的捕捞状态。

A method of extracting gill net length and angle from ship position data

The invention relates to a method for extracting gill net length and angle from ship position data, which comprises the following steps: counting the frequency of instant speed returned by each point, the longitude and latitude returned, the return time and instant course returned, and calculating the space distance between points according to the longitude and latitude using the semi-positive vector formula, and using the return. Time and tangent formulas are used to calculate the time difference and heading difference between the points. According to the speed, space distance, time difference and heading difference of each point, the state of netting and releasing is judged. According to the distance between the beginning and the end of netting, the length of single netting is extracted. The invention can be applied to extract the fishing state of gill net fishing vessels from Beidou ship position data.

【技术实现步骤摘要】
一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法
本专利技术涉及船舶船位数据应用
，特别是涉及一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法。
技术介绍
渔船监测系统(VMS，VesselMonitoringSystem)能够提供渔船时间、位置和动态信息，目前我国渔船安装船舶自动识别设备(AIS)、北斗卫星船位监控系统，CDMA公众移动通讯设备等，初步实现对海洋渔船船位的实时联络及跟踪监控。国际上研究现有渔船监测位置分析渔船捕捞状态，其方法可以概括为三种：(1)通过分析船速的变化判断捕捞状态；(2)通过分析轨迹变化判断捕捞状态；(3)通过分析船速、航向等特征数据组成向量判断捕捞状态。由于北斗卫星传送的经纬度船位数据的时间分辨率为3分钟记录一次，空间分辨率约为10米，时空精度高，实时性强。已有的方法不适用于高时间分辨率的北斗卫星的船位数据分析，目前没有专门针对北斗卫星的渔船捕捞状态判断方法。需要找到针对特定网具的计算方法，用来判断基于高时间分辨率的北斗船位数据的渔船捕捞状态。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，能够适用于从北斗船位数据中提取刺网渔船的捕捞状态。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，包括以下步骤：统计各个点回报的即时航速的频数，回报的经度和纬度，回报时间和即时航向，并根据经度和纬度使用半正矢公式计算各点之间的空间距离，使用回报时间和反正切公式计算各点之间的时间差和航向差，根据各点的航速、空间距离、时间差和航向差，判断刺网捕捞的收网和放网状态，根据开始收网和结束收网的点的距离，提取单次刺网网次的长度。根据刺网渔船航速统计船位点在各航速出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的航速阈值的最小值与最大值；利用航速阈值筛选出可能处于收网状态的船位点，然后计算相邻船位点的空间距离，统计船位点在各空间距离间隔长度出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的空间距离间隔阈值的最小值与最大值；计算相邻船位点的时间间隔，统计在各时间间隔出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的时间间隔阈值的最小值与最大值；计算相邻船位点的角度变化，统计在各角度变化值的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的角度变化值的最小值与最大值；根据刺网空间间隔、时间间隔、角度变化间隔的阈值提取刺网起始点和终止点，然后利用获取起始点和终止点计算刺网长度和角度。在统计各个点回报的即时航速的频数时，当出现连续的航速为0m/s时，将这些数据舍去。所述各点之间的距离通过计算得到，其中，Alon和Alat表示船位点A的经度和纬度，Blon和Blat表示船位点B的经度和纬度，R为地球平均半径。所述各点之间的航向差通过θ＝atan2(sin(Blon-Alon)×cosBlat,cosAlat×sinBlat-sinAlat×cosBlat×cos(Blon-Alon))计算得到，其中，Alon和Alat表示船位点A的经度和纬度，Blon和Blat表示船位点B的经度和纬度，有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，精度较高，实时性强。附图说明图1是刺网出海作业轨迹点示意图；图2是刺网船位点在各航速出现的频数统计图；图3是航速阈值筛选可能的刺网收网点(粗的黑色点)示意图；图4是刺网各网次间存在距离间隔示意图；图5是相邻船位点各距离间隔出现的频数统计图；图6是刺网相邻网次存在距离较小的现象示意图；图7是相邻点各时间间隔出现的频数统计图；图8是符合距离间隔和时间间隔但不是网次的点示意图；图9是相邻点的各角度变化值频数统计图；图10是刺网各网次提取示意图；图11是刺网各网次放网长度分布统计图；图12是刺网各网次放网角度分布统计图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本专利技术的实施方式涉及一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，包括以下步骤：统计各个点回报的即时航速的频数，回报的经度和纬度，回报时间和即时航向，并根据经度和纬度使用半正矢公式计算各点之间的空间距离，使用回报时间和反正切公式计算各点之间的时间差和航向差，根据各点的航速、空间距离、时间差和航向差，判断刺网捕捞的收网和放网状态，根据开始收网和结束收网的点的距离，提取单次刺网网次的长度。当得到单次刺网网次的长度后可以通过求和计算单艘渔船刺网作业的总长度和所有刺网渔船作业的总网长。下面以具体的实施例来进一步说明本专利技术，一艘刺网渔船在2016年全年船位点的空间分布如图1，按照时间排序组成空间轨迹点。刺网作业过程包括开始放网、结束放网、等待渔获进入刺网、开始收网、结束收网。其中放网状态航速较快，等待时渔船处于抛锚或漂流，因此航速基本为0，收网渔船速度较慢。一个完整的刺网作业过程放网速度快，放网状态点少，收网速度慢，放网状态点多，因此刺网网次的起止点，用收网起止点来表示。1.航速频数统计根据刺网渔船航速统计船位点在各航速出现的频数，在渔船进行收网作业时，处于一个相对接近的较低的航速，因此，找到航速频数的峰值，获取峰值两侧的谷值可以作为刺网收网的航速阈值的最小值与最大值；可以认为，只有航速处于航速阈值内的船位点，才是正在进行收网作业的船位点。图2是渔船的航速频数曲线，第一个峰值为渔船收网状态，第二峰值为渔船放网状态，第一个峰值两侧获取收网状态的阈值，即最小值为0m/s，最大值为1.5m/s，通过航速阈值筛选可能的刺网收网点(图3中粗的黑色点)；2.空间距离频数统计根据北斗导航系统回报的数据，可以获取每个船位点的实时经纬度，根据前后两个点之间的经纬度，能计算出这两个点的空间距离。由于地球是一个两级部位略扁的不规则球体，在进行大地坐标系的计算时，一般可将其作为一个球体计算。因此，地球上已知经纬度的两点之间，可以使用球面距离公式计算其距离。假设两个船位点A，B，其经纬度分别为Alon，Alat，Blon，Blat。那么A、B两点之间的距离D可以用半正矢公式(Haversineformula)求得。其公式为：其中R为地球平均半径6378145m利用航速阈值筛选出可能处于收网状态的点之后，计算相邻船位点的空间距离，统计船位点在各距离间隔长度出现的频数。根据对于数据的统计和刺网作业的流程，刺网作业收网时的船位点存在空间距离相对较近的特点，而每个网次之间存在一定的空间间隔。因此，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的空间距离间隔阈值的最小值与最大值；只有和其他点处在空间距离间隔阈值范围内的船位点才是处于收网状态的船位点。而刺网的各网次间存在较大的距离(图4)，在实例中(图5)各刺网的空间距离间隔阈值的最小值为178m，最大值为193m。3.时间间隔频数统计北斗船位数据回报的数据集中包括每个船位点的时间，因此可以计算出相邻船位点的时间间隔，统计在各时间间隔出现的频数，和空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：统计各个点回报的即时航速的频数，回报的经度和纬度，回报时间和即时航向，并根据经度和纬度使用半正矢公式计算各点之间的空间距离，使用回报时间和反正切公式计算各点之间的时间差和航向差，根据各点的航速、空间距离、时间差和航向差，判断刺网捕捞的收网和放网状态，根据开始收网和结束收网的点的距离，提取单次刺网网次的长度。

【技术特征摘要】
1.一种利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：统计各个点回报的即时航速的频数，回报的经度和纬度，回报时间和即时航向，并根据经度和纬度使用半正矢公式计算各点之间的空间距离，使用回报时间和反正切公式计算各点之间的时间差和航向差，根据各点的航速、空间距离、时间差和航向差，判断刺网捕捞的收网和放网状态，根据开始收网和结束收网的点的距离，提取单次刺网网次的长度。2.根据权利要求1所述的利用船位数据提取刺网网长与角度的方法，其特征在于，根据刺网渔船航速统计船位点在各航速出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的航速阈值的最小值与最大值；利用航速阈值筛选出可能处于收网状态的船位点，然后计算相邻船位点的空间距离，统计船位点在各空间距离间隔长度出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的空间距离间隔阈值的最小值与最大值；计算相邻船位点的时间间隔，统计在各时间间隔出现的频数，找到频数峰值，获取峰值两侧的谷值作为刺网收网的时间间隔阈值的最小值与最大值；计算相邻船位点的角度变化，统计在各角度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜茂，邹国华，徐林浩，张衡，伍玉梅，杨胜龙，唐峰华，吴祖立，张荣瀚，薛嘉伦，原作辉，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院东海水产研究所，上海峻鼎渔业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31