[发明专利]一种基于AIS数据的船舶行为识别方法及系统

权利要求书

1.一种基于AIS数据的船舶行为识别方法，其特征在于，包括：

S1.获取船舶自动识别系统AIS的原始数据，并对获取到的原始数据进行预处理，得到船舶行为的数据集；

S2.预构建时序和视觉网络双融合的船舶行为识别网络，并将得到的船舶行为数据集输入构建好的船舶行为识别网络进行训练，得到训练好的船舶行为识别网络模型；

S3.将所要识别的船舶轨迹数据输入船舶行为识别网络模型中，输出船舶轨迹数据的行为识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于AIS数据的船舶行为识别方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11.对获取的船舶自动识别系统AIS的原始数据进行关键特征选择；其中选择的关键特征包括基准时间、经度、纬度、对地航向以及对地航速；

S12.对经过关键特征选择的船舶自动识别系统AIS的数据进行相应预处理，得到处理后的船舶行为的数据集。

3.根据权利要求2所述的一种基于AIS数据的船舶行为识别方法，其特征在于，所述步骤S12具体为：

S121.根据待判断轨迹点前后两个点的位置与基准时间来估算当前轨迹点的速度，并判断当前轨迹点的速度与预设速度的差值是否大于偏差阈值，若是，则表示当前轨迹点的速度处于异常状态，采用估算速度对当前轨迹点的速度进行修正；

S122.判断当前轨迹点的位置是否处于椭圆范围外，若是，则表示当前轨迹点的位置处于异常状态，采用中值插入对当前轨迹点的位置进行修正；其中，椭圆范围为以前后两轨迹点为椭圆焦点，并以两倍时间间隔乘以最大速度为长轴的椭圆范围；

S13.判断船舶自动识别系统AIS数据中前后两个轨迹点的采样频率是否大于标准采样频率，若大于标准采样频率，则采用重复采样的方式对采样频率进行调整；若小于标准采样频率，则采用下采样的方式对采样频率进行调整；

S14.采用多特征融合距离的方式对当前轨迹进行粗分割，得到当前轨迹的第一轨迹段；并计算当前轨迹点与上一个轨迹点之间的融合距离，判断计算得到的融合距离是否超出预设阈值，若是，则将当前轨迹点设置为切割点，并根据船舶自动识别系统AIS数据中对应的航行状态标签对粗分割后得到的轨迹段进行细分割，得到当前轨迹的第二轨迹段；

S15.采用归一化处理方法对第二轨迹段中的数据进行处理，得到处理后的第二轨迹段；

S16.构建数据集，将得到的处理后的第二轨迹段根据船舶航行状态类别进行划分，并将划分后的数据混合形成数据集，将数据集分为训练集、验证集以及测试集。

4.根据权利要求3所述的一种基于AIS数据的船舶行为识别方法，其特征在于，所述步骤S14中计算当前轨迹点与上一个轨迹点之间的融合距离，表示为：

d_m(a,b)＝w_s×d_s+w_v×d_v+w_c×d_c

其中，d_m表示融合距离；d_s表示空间距离；d_v表示速度距离；d_c表示航向距离；w_s、w_v、w_c分别表示空间距离、速度距离、航向距离距离所对应的权重值；x_a、x_b分别表示当前时刻和上一个时刻两个轨迹点的横坐标；y_a、y_b分别表示当前时刻和上一个时刻两个点的纵坐标；x_i、y_i分别表示在i时刻下的轨迹点的横纵坐标；x_i-1、y_i-1分别表示i-1时刻下的轨迹点的横纵坐标；v_a、v_b分别表示当前时刻和上一个时刻两个轨迹点的速度；v_i、v_i-1分别表示i与i-1时刻下的轨迹点的速度；c_a、c_b分别表示当前时刻和上一个时刻两个轨迹点的航向；c_i、c_i-1分别表示i与i-1时刻下的轨迹点的航向。