【技术实现步骤摘要】
一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法
本专利技术涉及海事安全
，具体指一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法。
技术介绍
航运业的飞速发展，使我们在享受海上交通运输带来的便利的同时，也在承受着交通事故带来的损失。一些重要航道的交通密度持续增加，水上交通安全事故的概率也随之增加，其造成的损失也在逐年递增。船舶主航迹能为船舶事故的调查等提供有效依据，主航迹在航海中的广泛应用使得船舶主航迹的提取需求越来越迫切，航路提取方法急待优化，有效、方便、快捷的航路提取方法对航运业的发展有着巨大的促进作用。准确感知船舶航迹模式并进行异常检测能有效发现船舶危险行为并实现快速预警，对防范船舶偏航、船舶搁浅以及碰撞等事故的发生具有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其具有更高的计算精度，对于船舶航路提取精度较高，航迹偏离检测更为准确。为实现上述目的，本专利技术所设计的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，所述计算方法包括如下步骤：步骤1：获取船舶的历史信息和位置信息，这一步骤是为了方便进行聚类处理；步骤2：进行处理噪声；步骤3...
【技术保护点】
1.一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述计算方法包括如下步骤：步骤1：获取船舶的历史信息和位置信息；步骤2：进行处理噪声；步骤3：构建高斯过程回归模型进行模型训练和学习，通过模型训练得到正常的主航迹线；步骤4：基于模型训练的主航迹线，判别偏离航线的异常点。
【技术特征摘要】
1.一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述计算方法包括如下步骤：步骤1：获取船舶的历史信息和位置信息；步骤2：进行处理噪声；步骤3：构建高斯过程回归模型进行模型训练和学习，通过模型训练得到正常的主航迹线；步骤4：基于模型训练的主航迹线，判别偏离航线的异常点。2.根据权利要求1所述的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤为：通过海面雷达获得船舶的历史信息和位置信息，原始航迹点数据T为N个航迹点(Xi，Yi，ti)构成的集合：T＝{(x1，y1，t1)，(x2，y2，t2)，…(xN，yN，tN)}，其中xi和yi下标表示航迹序列中第i个时间点上的经度和纬度，ti对应时间戳，通过高斯投影转换方式将地理坐标转换为大地坐标x*＝[x*1,x*2…x*n]和y*＝[y*1,y*2…y*n]。3.根据权利要求2所述的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述步骤2中，所述噪声处理的具体步骤为：在每一采样时刻对船舶轨迹的大地坐标进行聚类：x*＝[x*1,x*2…x*n]y*＝[y*1,y*2…y*n]经过坐标转换得到的x*和y*，通过设定聚类个数m进行DBSCAN聚类，可以得到m簇不同的类别，通过对航迹点数据进行DBSCAN聚类处理噪声。4.根据权利要求3所述的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤为：DBSCAN聚类后得到m簇，每一簇代表同种类别的多条船舶航路，在每一采样时刻将每簇相对应的原始航迹点数据作为数据集输入构建的高斯过程回归模型进行模型训练和学习：船舶航迹是连续点构成的集合，轨迹可理解为沿着时间轴的状态信息的随机过程，即将N个时刻的位置分布通过高斯过程模型映射为N维位置空间的一个样本点，而在高斯回归过程中求解N+1维高斯条件边缘分布，获得待测点的后验分布，从而计算出均值μ*和协方差δ2，通过模型训练得到正常的主航迹线。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述步骤4中所述异常点的判别方法为：基于模型训练主航迹线，获取航迹带宽，每一采样时刻获取主航迹线为基准上下浮动一个航迹带宽构成的置信区间，在每一采样时刻超出置信区间范围的航迹点即判别为偏离航线的异常点。6.根据权利要求5所述的一种船舶航路提取以及航迹偏离检测的方法，其特征在于：所述步骤2中DBSCAN聚类原理包括如下步骤：步骤2.1：包含n个对象的数据库data[n]，定点P为中心的圆形邻域的范围定义为eps，以点P为中心的邻域内最少点的数量定义为MinPts；步骤2.2：检测数据库中尚未检查过的对象p，如果p未被处理(归为某个簇或者标记为噪声...
【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，李文楷，牛元淼，张春玮，刘琪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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