结合地理信息与AIS数据的海上航道自适应提取方法

海上航道对于海上态势感知具有重要意义。然而,现有的航道提取方法存在航道航路点易丢失、提取准确性不高等问题,本文依据船舶航路点数量与其途经岛屿、港口等地理区域数量相等的准则,提出了一种结合地理信息与自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)数据的海上航道自适应提取方法。首先,构建港口之间往返船只AIS航迹数据集,将每条AIS航迹等间距分段并计算每段航迹的平均航速,设置航速差初始阈值,计算相邻航段平均航速差超过阈值的数量作为初始船只转弯次数。其次,统计AIS航迹途经岛屿、港口等地理区域的数量,若其与利用AIS航迹提取的船舶转弯次数不相等,则根据两者的差异自适应调整航速差阈值,重新提取船舶航路点,直至其与途经地理区域的数量相等,将平均航速差超出最终阈值的航迹段的连接点作为船舶航路点。然后,利用基于密度的聚类算法将所有船舶的航路点聚类为航路点集合,计算航路点集合的质心作为航道的航路点。最后,以航道航路点为顶点、航路点之间的连线为边构建有向图,并删除落在陆地上的连线后得到最终的航道提取结果。利用潍坊港—连云港港之间行驶的20条船舶的AIS数据开展了海上航道提取实验,结果表明,与基于交通路径异常检测的航道提取方法相比,本文方法得到的船舶航路点的平均虚检率降低了9.1%,平均漏检率降低了16.7%,显著提升了航道航路点位置提取的准确性。

基于AIS大数据耦合分析的沿海港口泊位利用率研究

针对我国沿海港口能力供给水平数据跟踪方面长期存在的时效性差、人为统计过程中易出现错漏等诸多问题,分析传统泊位通过能力统计失真的具体原因,提出将泊位利用率作为评价港口服务水平的表征指标,依托地理信息系统(GIS)平台和基于船舶自动识别系统(AIS)等数据耦合的空间拓扑分析,综合考虑空间关系、航速特征、经留时间等影响因素,研发基于AIS大数据的泊位利用率算法模型,并以上海港2019年集装箱泊位利用率为例进行算法验证。结果表明,所提出的泊位利用率算法模型是可信的;提供了一种能够反映客观实际、定量分析判断港口服务水平的技术手段,可为政府部门长期动态监测港口能力与运输需求互动平衡关系,支撑政府部门决策港口发展重点和建设时序,避免空间资源浪费、重复建设、能力过剩等问题提供技术支撑。

基于AIS数据的船舶风险领域模型

为构建船舶风险领域及分析其特征,基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据提出一种具有风险级别的船舶领域模型。首先,根据预处理后的AIS数据,获取他船相对于本船的位置。然后,采用椭圆领域边界对船舶相对位置数据进行筛选,同时获取到代表风险级别的临界点,并使用最小二乘法对其进行拟合,从而得到船舶风险领域。最后,利用老铁山水道中149 m、190 m、229 m、300 m船舶的AIS数据对所提方法进行验证,并分析船舶风险领域的特征。结果表明,该方法可以较好地反映船舶的风险级别;在同一风险级别时,不同尺度船舶间的风险领域长、短半轴与船长之比差异较小;风险级别为1的船舶领域边界接近于圆形;他船在本船周围分布的密集程度不同。本研究所提模型对航行安全保障、航行风险研究有一定的参考意义。

基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法

在保证船舶航线安全的前提下,以最短航程为目标,提出基于AIS轨迹和改进蚁群算法的船舶航线规划方法。对船舶AIS数据进行预处理,去除船舶AIS数据中的冗余数据,完成船舶AIS数据提纯;采用基于粒子群与K均值混合聚类算法的核心转向点筛选与识别方法,筛选并识别船舶AIS数据中船舶航线核心转向点数据;通过基于改进蚁群算法的航线规划方法,以核心转向点数据为基础,构建航线网络,在此网络中,通过人工势场法对蚁群算法进行改进,对船舶航线进行寻优,实现船舶航线规划。经实验验证,本文方法能够规划出安全合理的船舶航线。

“看得见”的海上通信实验设计——以AIS虚拟仿真实验为例

实验案例对应的理论课是“船舶自动识别系统”,课程讲述船舶自动识别系统(AIS)进行海上通信与船舶识别的工作原理及信息传输过程中的编解码等关键技术,旨在培养交通运输领域的创新型人才。真实AIS设备价格昂贵,仅限于界面操作,接收到的船舶数据种类有限,理论课中的难点未能在实验中解决,大大降低了学生学习的主动性。另外考虑到未来虚拟仿真实验室的建设,课程组设计了AIS信号源模拟器实验平台,可实时发送AIS各种类型的报文数据,让学生能够“看得见”船舶发送的二进制暗码数据,“看得见”船舶的位置和航速、航向等信息,提高了学生学习兴趣,解决了理论课难点;同时学生基于模拟器数据进行二次开发,提高了自身学习的主动性和创新性。

基于2比特判决反馈的改进AIS非相干解调算法

针对星载接收机接收到的船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)信号信噪比低、高斯最小频移键控调制采用的高斯成形滤波器产生码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)以及非相干解调鲁棒性差等问题,提出了一种基于2比特判决反馈的改进AIS非相干解调算法。首先,接收信号通过匹配滤波器、鉴频器和自适应检测滤波器获得基带信号;其次,构造判决反馈,补偿鉴频噪声与ISI;最后,设计一种基于长短时记忆(Long-short Term Memory,LSTM)与注意力机制(Attention)的相位路径预测模型,获取2比特反馈补偿,改进判决反馈补偿能力。仿真与实测结果表明,改进方法较1比特判决反馈法对自适应滤波器的适应能力更强,在信噪比为7.2 dB时,误码率降低至10-5;较传统方法,真实场景下AIS信号的循环冗余校验通过率提升了9.5%。

船舶自动识别系统(AIS)数据在海洋渔业中研究应用现状

在全球海洋主要经济渔业资源衰退的背景下,如何保护和可持续开发利用海洋渔业资源受到全球各国、地区和组织高度重视,一直是研究热点。受传统海洋渔业数据的制约,一直难以全面了解远洋渔船的捕捞足迹,因此,无法对其实行有效监控和管理。船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)提供的全球远洋渔船轨迹数据可以用于量化分析从单艘到全球渔船行为,挖掘的历史捕捞强度空间信息可为海洋捕捞活动的监测管理和生态压力评估提供良好的可替代数据来源,成为近年海洋信息和海洋渔业研究的新热点。为促进AIS数据在我国海洋渔业中的研究应用,对AIS近年的研究内容和应用现状进行总结,指出AIS数据目前研究的不足和未来潜在的研究方法,以期为AIS在海洋渔业中的研究和应用提供参考。

悬空波导环境下AIS信号超视距传播特性分析

大气波导可陷获无线电波信号,使其发生超视距传播现象,影响无线电系统信号传播预测和性能评估应用。本文针对由探空数据诊断的悬空波导个例,利用对流层电波传播确定性方法模拟岸-船自动识别系统(automatic identification system,AIS)传播链路,定量研究了不同悬空波导环境影响下AIS信号的超视距传播特性。结果表明:波导强度50 M单位且底高约7 m的悬空波导环境下,AIS信号发生明显超视距传播现象;波导底高约700 m且强度较大的悬空波导环境也会对AIS信号传播产生影响;相比于单一悬空波导模型,复合悬空波导(文中指两个悬空波导层结构组成)环境对AIS信号传播影响更大。本文研究成果可为大气波导监测反演、无线电系统设计、装备效应评估等应用提供重要理论参考。

冷锋推进中的大气波导变化及其对AIS传播影响研究

冷锋推进中会使得海域内的气温、相对湿度、风速等气象要素分布发生显著改变,导致与气象要素紧密关联的大气波导出现的类型及分布范围随之改变。文中利用大气再分析数据分析了2018年3月中旬某次冷锋过境中不同阶段大气波导的变化过程,并利用电磁波传播模型研究了冷锋推进过程中大气波导对船舶自动识别系统(AIS)传播的影响,结果表明:冷锋开始和发展阶段,出现的蒸发波导对AIS传播影响较弱;冷锋延伸和结束阶段,出现的多类型大气波导对AIS传播影响较强。因此,为有效监控海域内的船舶状态,应增加对冷锋开始和发展阶段的补充监控措施。

基于图像处理和AIS数据的船舶异常行为报警系统

船舶数量增多在很大程度上影响着船舶航行的安全性,需要对其他船舶的异常行为进行判断并发出预警。单纯依靠AIS数据去判断船舶异常行为,存在数据准确度不高和信息滞后等问题。本文提出结合图像处理技术和AIS数据来对船舶异常行为进行综合判断,使用YOLO V3对获取的监控图像进行处理,对船舶目标进行有效识别,使用DBSCAN算法对船舶航迹进行聚类仿真,进而判断船舶的异常行为。最后将获取的图像目标识别、航迹聚类结果和异常行为规则库进行比较,实现对船舶异常行为的检测和报警。

基于AIS大数据的内河船舶航线推荐方法

文章提出了一种基于AIS大数据的内河船舶航线推荐方法,根据本船参数、出发港和目的港等信息,提取AIS大数据池中最近时间段的航路船舶轨迹,进行匹配分析和智能排序,给出推荐航线。测试结果表明,该方法简捷实用,对减少内河船舶航行风险和提高航行效率方面具有显著效果。

基于联邦学习的船舶AIS轨迹预测算法

联邦学习是一种可以在弱通信环境下有效解决数据孤岛问题的分布式机器学习方法。针对海上船舶轨迹实时预测问题,提出基于Fedves联邦学习框架与卷积神经网络-门控循环单元(CNN-GRU)模型的船舶轨迹预测算法(E-FVTP)。根据Fedves联邦学习框架,通过规范客户端数据集规模以及客户端正则项,在保持原有客户端数据特征的前提下,减小数据非独立同分布特征对全局模型的影响,加快收敛速度。面向海洋通信资源短缺场景,建立基于船舶自动识别系统(AIS)数据的CNN-GRU船舶轨迹预测模型,解决了船舶终端设备计算能力不足的问题。在MarineCadastre开源和舟山海洋船舶航行AIS数据集上的实验结果表明,E-FVTP在预测误差比集中式训练降低40%的情况下,收敛速度提升67%、通信代价降低76.32%,可实现复杂海洋环境中船舶轨迹的精确预测,保障海上交通安全。

35kV AIS开关柜绝缘故障跳闸分析及整改方案

35kV空气绝缘(AIS)开关柜体积相对紧凑,如果环境控制不够完善,凝露情况时有发生,本文针对一起凝露引起的跳闸事故进行分析,综合各种因素,得出凝露发生的直接因素是由开关柜内部母排加热产生的“烟囱”效应与外部高湿高温差环境共同作用造成的。从全面杜绝环境凝露和控制局放条件两个方向上,项目的整改措施是更换已经碳化的绝缘件,优化环境控制,优化控制母排局放,并加强运维管理。

AIS航标在遥测遥控系统中的定位跳变问题探究

文章以汕头港5号船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)航标为例,对AIS航标在遥测遥控系统中发生定位跳变的现象进行探讨,并简单阐述规范AIS航标管理和避免类似情况再次发生的一些工作思路。

AIS在当代航海技术中的应用研究

结合航海贸易发展,以保障船舶航行安全性作为重点,要求相关工作人员应积极采取先进航海技术。而在船舶实际航行过程中,传统雷达技术的应用识别精度较低。因此,可借助AIS技术,提高船舶信息获取准确性,进而确保航行安全。AIS具有自动识别功能,能够有效提升信息传输质量,提升目标监测水平。本文在简述AIS的基础上,深入分析AIS与当代航海技术的关系,并具体分析AIS的应用。

基于AIS的港口繁忙指数模型研究

目前宁波地区港口经济快速发展,港口拥堵现象时有发生,为优化港口资源配置,提高港口服务效率,有必要对港口繁忙程度进行有效评估,因此提出港口繁忙指数这一概念。通过分析已有的指数类型和构建模式,确定了基于横向比较的港口繁忙指数构建方法,形成了港口繁忙程度评价指标体系,建立了港口繁忙指数模型,并依托东海航海保障中心宁波航标处AIS数据库对宁波舟山港北仑第二集装箱码头和大榭码头的繁忙指数进行计算,验证了该模型的有效性。

基于AIS+GSM的小型船舶动态监管终端设计

我国近海小型船舶数量众多、海域环境复杂、航线繁忙,而小型船舶一般没有安装船舶自动识别系统,因此给近海船舶航行安全带来威胁,也为渔船管理带来困难。基于AIS+GSM设计了小型船舶动态监管终端,采用太阳能供电、北斗与GPS双模定位、AIS和GSM双网通信,实现终端防拆防移、信息可视化、航程航线记录查询、自动报警、身份识别等功能,很好地满足近海小型船舶的管理需要,能有效保障船舶航行的安全。

船舶AIS轨迹压缩算法应用发展研究

从自动识别系统(AIS)衍生的船舶导航信息在航运业中得到了广泛的应用。最近的研究聚焦于改进船舶AIS轨迹压缩算法,以提高其在海洋监测和船舶交通管理中的应用效果和性能。本文首先介绍了AIS(Automatic Identification System)和AIS轨迹数据压缩算法,详细分析AIS轨迹数据压缩算法在航运领域应用现状及发展。这些研究努力推动船舶AIS轨迹压缩算法的发展,使其更好地应用于海洋监测和船舶交通管理,进而促进海洋环境保护和安全。

一种基于AIS数据的机载雷达系统误差实时自动标校方法

在海上监控中,机载雷达系统常因系统误差导致目标定位不准确,影响航行安全和管理效率.为此提出了一种结合自动识别系统(AIS)数据的机载雷达系统误差实时自动标校方法.首先通过时空对准与数据关联算法匹配AIS目标和雷达探测目标,确立对应关系;然后使用AIS数据作为基准,运用多维特征误差阈值的收敛条件控制,实现对雷达探测目标航迹数据误差的实时修正;最后通过实地收集的AIS数据与雷达数据进行了试验设计与验证.试验结果验证了所提方法能够有效地自动检测并校正系统误差.

AIS在航海技术中的应用分析

AIS(Automatic Identification System)是一种通过无线电通信技术实时监测船舶位置和状态的系统,为全球海上交通提供了安全性和效率性的支持。本文详细介绍了AIS的概述、特点以及在航海技术中的具体应用,包括船舶智能控制、船舶位置报告、港口船舶调度和水文气象信息监测等方面。未来,AIS技术有望推动航运智能技术的发展,成为保障航运安全的关键技术之一,为全球海上交通系统的可持续发展提供先进解决方案。