一种船舶的异常停留检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种船舶的异常停留检测方法及装置，该方法包括：获取船舶的多个包括轨迹信息的轨迹点；根据轨迹信息中包括的时间信息对轨迹点进行排序，确定按时间排序的排序轨迹点集合；遍历排序轨迹点集合，提取船舶对应的停留轨迹数据，并进行优化处理，确定优化轨迹数据；根据优化轨迹数据进行停留时间提取，确定船舶停留的第一时间分布；根据优化轨迹数据和第一时间分布进行分析统计，识别船舶的异常停留。本发明专利技术利用包括轨迹信息的轨迹点，确定对应的空间信息和时间信息，除此之外，结合孤立森林异常检测方法优化停留轨迹，剔除船舶在航行

【技术实现步骤摘要】
一种船舶的异常停留检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及航海
，尤其涉及一种船舶的异常停留检测方法及装置。

技术介绍

[0002]船舶停留位置是船舶活动过程中的关键节点，停留发生时间和停留时间长短能够反映船舶的出行规律，另外，异常的停留会反应一些意外或者违法情况，如船舶故障、非法交易等。因而，船舶停留行为的识别有助于加强船舶管理、海上交通监管。
[0003]船舶自动识别系统(AIS)是记录船舶活动时空特征信息的重要工具并催生了一些停留识别方法，主要包括基于密度聚类的方法和基于地理背景信息的方法。但这两种识别方法存在以下不足：第一，基于密度聚类的方法虽然能够挖掘到船舶停留的空间信息，但无法得到船舶停留的时间信息，并且计算量大；第二，基于地理背景信息的方法，计算过程简便高效，但是无法从地理背景信息缺失的区域提取到停留信息。综上，如何全面有效地识别船舶停留是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，有必要提供一种船舶的异常停留检测方法及装置，用以解决如何全面有效地识别船舶停留的问题。
[0005]本专利技术提供一种船舶的异常停留检测方法，包括：
[0006]获取多个包括轨迹信息的轨迹点；
[0007]根据所述轨迹信息中包括的时间信息对所述轨迹点进行排序，确定按时间排序的排序轨迹点集合；
[0008]遍历所述排序轨迹点集合，提取所述船舶对应的停留轨迹数据；
[0009]对所述停留轨迹数据进行优化处理，确定优化轨迹数据；
[0010]根据所述优化轨迹数据进行停留时间提取，确定船舶停留的第一时间分布；
[0011]根据所述优化轨迹数据和所述第一时间分布进行分析统计，识别船舶的异常停留。
[0012]进一步地，在所述根据所述轨迹信息中包括的时间信息对所述轨迹点进行排序，确定按时间排序的排序轨迹点集合之前，包括：去除所述轨迹信息错误的所述轨迹点。
[0013]进一步地，所述轨迹信息包括经纬度信息、所述时间信息、MMSI编码信息、对地航速信息以及对地航向信息中的至少一种。
[0014]进一步地，所述遍历所述排序轨迹点，提取所述船舶对应的停留轨迹数据包括：
[0015]在所述排序轨迹点集合中，将首个轨迹点作为对应的候选停留集合的起始轨迹点；
[0016]根据排序顺序，依次遍历所述起始轨迹点与对应的其他轨迹点之间的相对距离；
[0017]将所述相对距离小于预设距离的所述其他轨迹点依次加入到对应的所述候选停留集合；
[0018]将所述相对距离大于所述预设距离的所述其他轨迹点为标记轨迹点，则停止遍历，将对应的前一个遍历的所述其他轨迹点作为所述候选停留集合的结束轨迹点；
[0019]判断所述候选停留集合是否满足预设条件，若满足，则所述候选停留集合为停留轨迹点集合；
[0020]将所述标记轨迹点作为下一个起始轨迹点，返回至所述根据排序顺序，依次遍历所述起始轨迹点与对应的其他轨迹点之间的相对距离的步骤；
[0021]将所有所述停留轨迹点集合组成对应的所述停留轨迹数据。
[0022]进一步地，所述预设条件包括：所述起始轨迹点与所述结束轨迹点之间的时间差大于预设最小时间差，且所述起始轨迹点与所述结束轨迹点之间的轨迹点的数目大于预设轨迹值。
[0023]进一步地，所述对所述停留轨迹数据进行优化处理，确定优化轨迹数据包括：
[0024]将所述停留轨迹数据中的每个所述停留轨迹点集合，输入至训练完备的孤立森林算法模型，得到对应的优化轨迹点集合；
[0025]将所有所述优化轨迹点集合组成对应的所述优化轨迹数据。
[0026]进一步地，所述将所述停留轨迹数据中的每个所述停留轨迹点集合，输入至训练完备的孤立森林算法模型，得到对应的优化轨迹点集合包括：
[0027]对于所述停留轨迹数据为S
sum
＝{S1，S2，
…
，Sx}，确定对应的每个所述停留轨迹点集合S1，S2，
…
，Sx；
[0028]将每个所述停留轨迹点集合S1，S2，
…
，Sx分别作为待检测数据集合，放入训练完备的所述孤立森林算法模型中的每棵孤立树，并计算对应的路径长度；
[0029]将所述待检测数据集合中的每个待测数据遍历每棵孤立树，计算所述待测数据最终落在每个树的层数，确定所述待测数据在每棵树的高度平均值；
[0030]确定所述待测数据的高度平均值后，根据预设异常阈值和高度平均值判断所述待测数据是否异常，若异常，则进行剔除，确定每个所述停留轨迹点集合S1，S2，
…
，Sx对应的所述优化轨迹点集合S1'，S2'，
…
，Sx'；
[0031]根据所述优化轨迹点集合S1'，S2'，
…
，Sx'，确定所述优化轨迹数据Ssum'＝{S1'，S2'，
…
，Sx'}。
[0032]进一步地，所述根据所述优化轨迹数据进行停留时间提取，确定船舶停留的第一时间分布包括：
[0033]根据所述优化轨迹数据，确定每个所述优化轨迹点集合对应的停留时间；
[0034]根据每个所述停留时间，确定所述第一时间分布。
[0035]进一步地，所述根据所述优化轨迹数据和所述第一时间分布进行分析统计，识别船舶的异常停留包括：
[0036]根据所述优化轨迹数据，确定每个停留位置坐标；
[0037]根据每个所述停留位置坐标和预设的范围阈值，划定对应的停留区域；
[0038]针对每个所述停留区域，统计区域内船舶停留的次数、停留过的船舶的数量；
[0039]根据所述船舶停留的次数、所述停留过的船舶的数量判断每个所述停留区域是否为异常停留区域；
[0040]根据所述第一时间分布，确定在所述异常停留区域中每个船舶停留的时间；
[0041]根据所述船舶停留的时间，判断对应的船舶是否为异常船舶。
[0042]进一步地，所述根据所述船舶停留的时间，判断对应的船舶是否为异常船舶包括：
[0043]判断所述船舶停留的时间是否小于预设的平均停留时间；
[0044]若是，则判断对应的船舶为所述异常船舶。
[0045]本专利技术还提供了一种船舶的异常停留检测装置，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的船舶的异常停留检测方法。
[0046]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：首先，对多个包括轨迹信息的轨迹点进行有效的获取，以此有效捕获多种轨迹信息；然后，对多个轨迹点进行预处理操作，进行相关时间的排序，以便后续识别停留船舶，反馈时间特征；进而，从排序轨迹点集合中的第一个轨迹点开始遍历，得到每艘船的所有停留轨迹；接着，结合孤立森林算法，有效剔除船舶在航行
‑
停留状态切换时出现的低速干扰轨迹；然后，结合优化轨迹数据中的空间信息和时间信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶的异常停留检测方法，其特征在于，包括：获取多个包括轨迹信息的轨迹点；根据所述轨迹信息中包括的时间信息对所述轨迹点进行排序，确定按时间排序的排序轨迹点集合；遍历所述排序轨迹点集合，提取所述船舶对应的停留轨迹数据；对所述停留轨迹数据进行优化处理，确定优化轨迹数据；根据所述优化轨迹数据进行停留时间提取，确定船舶停留的第一时间分布；根据所述优化轨迹数据和所述第一时间分布进行分析统计，识别船舶的异常停留。2.根据权利要求1所述的船舶的异常停留检测方法，其特征在于，在所述根据所述轨迹信息中包括的时间信息对所述轨迹点进行排序，确定按时间排序的排序轨迹点集合之前，包括：去除所述轨迹信息错误的所述轨迹点。3.根据权利要求1所述的船舶的异常停留检测方法，其特征在于，所述遍历所述排序轨迹点，提取所述船舶对应的停留轨迹数据包括：在所述排序轨迹点集合中，将首个轨迹点作为对应的候选停留集合的起始轨迹点；根据排序顺序，依次遍历所述起始轨迹点与对应的其他轨迹点之间的相对距离；将所述相对距离小于预设距离的所述其他轨迹点依次加入到对应的所述候选停留集合；将所述相对距离大于所述预设距离的所述其他轨迹点为标记轨迹点，则停止遍历，将对应的前一个遍历的所述其他轨迹点作为所述候选停留集合的结束轨迹点；判断所述候选停留集合是否满足预设条件，若满足，则所述候选停留集合为停留轨迹点集合；将所述标记轨迹点作为下一个起始轨迹点，返回至所述根据排序顺序，依次遍历所述起始轨迹点与对应的其他轨迹点之间的相对距离的步骤；将所有所述停留轨迹点集合组成对应的所述停留轨迹数据。4.根据权利要求3所述的船舶的异常停留检测方法，其特征在于，所述预设条件包括：所述起始轨迹点与所述结束轨迹点之间的时间差大于预设最小时间差，且所述起始轨迹点与所述结束轨迹点之间的轨迹点的数目大于预设轨迹值。5.根据权利要求4所述的船舶的异常停留检测方法，其特征在于，所述对所述停留轨迹数据进行优化处理，确定优化轨迹数据包括：将所述停留轨迹数据中的每个所述停留轨迹点集合，输入至训练完备的孤立森林算法模型，得到对应的优化轨迹点集合；将所有所述优化轨迹点集合组成对应的所述优化轨迹数据。6.根据权利要求5所述的船舶的异常停留检测方法，其特征在于，所述将所述停留轨迹数据中的每个所述停留轨迹点集合，输入至训练完备的孤立森林算法模型，得到对应的优化轨迹点集合包括：对于所述停留轨迹数据为S
sum
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亮，张治豪，文元桥，朱曼，黄亚敏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：