CN105390028B - 船舶航行轨迹的纠正方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶航行轨迹的纠正方法和系统，所述方法包括：获取船舶自动识别系统记录的船舶轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹。本发明的方案，实现对船舶航行轨迹的纠正，可以修正AIS系统信息中船舶航行轨迹异常的情况，提供更为接近真实且有效可用的航行轨迹。
Description
技术领域
本发明涉及航行检测技术领域，特别是涉及一种船舶航行轨迹的纠正方法和系统。
背景技术
航行过程中的相关检测技术对航线规划、水运运力调度、航线安全等方面有着至关重要的影响，尤其是航线路线检测技术可以获取船舶的航行轨迹，用于对相应区域交通状况的分析、运载能力的预测等方面，对相关领域的生产、生活具有重大影响。
在水域航行的船舶一般通过安装船舶自动识别系统(Automatic IdentificationSystem,简称AIS系统)来确定航行轨迹，AIS系统由岸基(陆地上的基站)设备和船载设备共同组成，是一种集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。该系统以广播等方式向外界发送该船舶的航行信息，以此使其航行路线被获取，AIS系统配合全球定位系统将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频(VHF)向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近水域所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避让行动，有效保障船舶航行安全。
AIS系统提供三类数据，其中包括船舶静态数据、船舶动态数据、船舶航程数据，根据船舶动态数据可以得知船舶所在的经纬度，从而确定船舶的具体位置，在AIS系统中会反映出船舶航行轨迹，并以此确定船舶航行是否正常。然而，由于各种外界干扰因素影响，AIS系统在数据发送过程中可能存在数据缺失等状况，导致所记录的航行轨迹无法真实地反映出船舶的航行路线。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种船舶航行轨迹的纠正方法和系统，能够更为真实地反映出船舶的航行轨迹。
一种船舶航行轨迹的纠正方法，包括如下步骤：
获取船舶自动识别系统记录的船舶航行所经过的轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和伪轨迹点；
剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹。
一种船舶航行轨迹的纠正系统，包括：
获取模块，用于获取船舶自动识别系统记录的船舶航行所经过的轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
识别模块，用于根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；
纠正模块，用于剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹。
上述船舶航行轨迹的纠正方法和系统，通过从船舶自动识别系统中读取船舶航行的轨迹点信息，结合航行轨迹的坐标信息对轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点，然后剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，实现对船舶航行轨迹的纠正，可以修正AIS系统信息中船舶航行轨迹异常的情况，提供更为接近真实且有效可用的航行轨迹。
附图说明
图1为一个实施例的船舶航行轨迹的纠正方法流程图；
图2为一个实施例的船舶航行轨迹的纠正系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的船舶航行轨迹的纠正方法和系统的具体实施方式作详细描述。
参考图1，图1所示为一个实施例的船舶航行轨迹的纠正方法流程图，包括如下步骤：
S10，获取船舶自动识别系统记录的船舶航行所经过的轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
上述步骤，基于AIS系统记录的数据，获取到船舶航行所经过的轨迹点；轨迹可以是指在时间顺序上前后两相邻的轨迹点间的连线，用以近似表示船舶在某一轨迹点运动到下一轨迹点的路径；船舶航行轨迹可以是指船舶在某时间段内，从某一轨迹点经过若干轨迹点后到达另一个轨迹点，中间所形成连续的若干段线段，该线段可能为直线，也可能为不规则曲线；上述轨迹点可以是指根据在AIS系统中获取的某船舶船载设备在某时刻发送的经纬度值，在海图上标注出的位置点。
S20，根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；
AIS系统提供的航行轨迹，由于各种原因产生的伪轨迹点为并非船载设备发送给岸基设备所接收的实际坐标点，因此，根据航行轨迹上的轨迹点坐标信息，对轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点(即船载设备发送给岸基设备所接收到的实际坐标点)和伪轨迹点(噪点)，即非正常的轨迹点，会对正常航行计算造成误差、干扰的信息点。
在一个实施例中，步骤S20的识别过程可以包括如下：
判断航行轨迹上轨迹点的坐标是否落在设定坐标范围内，若否，则判定该轨迹点为噪点。
具体来说，在电子海图上，AIS系统记录的航行轨迹上轨迹点应该是在水域的坐标范围内，如果不在设定范围，例如处于陆地坐标范围内，则可以认定该轨迹点是噪点，将其判定为伪轨迹点。
预先在电子海图中设定轨迹点信息有效范围，对于内河可以划定0.5-3海里的有效范围，对于海洋上可以划定5海里、10海里、20海里等范围，该范围均可以按需设定，在不同航区中接收习惯航迹点。
另外，也可以依据航行方向，根据前后两个轨迹点坐标之间的航行轨迹是否落在陆地坐标范围内，如果是，也可以判定该段航行轨迹存在干扰。
由于AIS系统中反映出的船舶航行轨迹可能会出现轨迹点缺失，导致航行轨迹变为一段很长的直线，而该直线直接穿过陆地表示该船舶航行轨迹，这就不能真实反映船舶实际航行轨迹，因此，通过上述判断后，如果航行轨迹落在陆地坐标范围内，需要对该段航行轨迹进行纠正。
在一个实施例中，步骤S20的识别过程可以包括如下：
若在一时间段内多个轨迹点的坐标处于在不同航区的坐标范围中，根据船舶登记信息确定船舶的实际航行航区；确定实际航区外的其他航区上的轨迹点为噪点。
上述实施例中，是通过航区来识别噪点，正常情况下，在一定时间段内，船舶只会在一个航区内航行，如果判断到多次发出不同海域中的经纬度轨迹点信息，此时可以认为存在噪点，此时可以根据船舶登记信息确定船舶实际航行航区，排除另一个航区上所接收的经纬度轨迹信息，一般情况下，可以认为实际航区内的轨迹点为真实轨迹点，从而形成只有一个航区的航行轨迹。
在另一个实施例中，步骤S20的识别过程还可以包括如下：
依据航行方向，依次计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的坐标点距离；若所述坐标点距离大于预设距离，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
上述实施例中，是以轨迹点的距离来识别伪轨迹点，轨迹点间距离可以是指两轨迹点间的轨迹点长度，一般根据前后两轨迹点间的经纬度值，利用两点间距离公式计算获得，单位可以为海里；在前一个轨迹点为真实轨迹点情况下，如果后一个轨迹点距离突变或者过大，则后一个轨迹点可能为噪点，因此，通过预设距离，如果前后两个轨迹点距离过大，则可以认为后一个轨迹点为噪点。
另外，也可以依据航行方向，计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的航行速度；若所述航行速度超过第一预设速度或者小于第二预设速度，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
上述实施例中，如果两个轨迹点之间的航行速度过小或过大，当小于或大于一预设速度时，则可以认为存在噪点，因此，通过预设速度来判断航行速度，从而排除噪点。
作为一种优选实施例方式，为了更加准确地识别出伪轨迹点，步骤S20的识别过程可以包括如下：
首先，依据航行方向，依次计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的坐标点距离；若所述坐标点距离大于预设距离，进一步依据航行方向，然后计算船舶在前后两个轨迹点之间的航行速度；若所述航行速度超过第一预设速度，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
上述实施例中，是利用轨迹点之间的坐标点距离和航行速度结合来识别噪点，轨迹点间速度可以是指船舶从某一轨迹点移动到下一轨迹点的平均速度，该速度可以通过两轨迹点间距离除以两轨迹点间时间计算获得，单位可以为节，一节为一海里每小时；轨迹点间时间可以是指船舶从某一轨迹点移动到下一轨迹点所需时间，该值通过AIS系统接收到的两轨迹点时间，计算其时间差获得，单位可以为小时；如果两个轨迹点距离过大，而且航行速度过大，则可以认为存在噪点，因此，通过预设速度来判断航行速度，如果超过该第一预设速度，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点，能够更加准确地识别出噪点。
需要说明的是，也可以是利用航行速度来识别噪点，即通过计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的航行速度，判断该航行速度是否在一个预设的速度范围内，如果超出该范围，也可以认为属于噪点。
在AIS系统中，每个设备均配置全球唯一的MMSI号，每一艘船舶均有其特定的MMSI号，但因设备残次不齐等原因，船载设备在启动中或出现故障时有可能存在MMSI号变更的情况，导致一个MMSI号两艘船舶共同使用，从而使得AIS系统接收船舶数据存在较大的差异，使得在区域时间内船舶航行轨迹成Z型，突变到其他航区，并横跨陆地等，或者设备被带离船舶进入陆地范围内，并继续与岸基设备收发数据，这些都有可能导致产生噪点，通过上述几个实施例方案，从坐标位置判断、距离判断、航行速度判断等方法，可以排除出这些噪点。
S30，剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹。
在本步骤中，先剔除航行轨迹上的伪轨迹点，利用真实轨迹点对航行轨迹进行修正，实现船舶航行轨迹的纠正，从而获得一条可用的有效航行轨迹。
在一个实施例中，步骤S30的纠正过程可以包括如下：
将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的前后两个真实轨迹点之间的选择若干预设轨迹点；其中，所述预设轨迹点为预先设置在航区中的可选轨迹点；连接所述前后两个真实轨迹点和选择的预设轨迹点，形成纠正的航行轨迹；具体的，可以根据最短路径算法，搜索从前一个轨迹点经过所述预设轨迹点到后一个轨迹点之间的最短路径，根据所述最短路径形成纠正的航行轨迹。
上述实施例中，剔除噪点后，利用预先设置在航区中的有效的轨迹点对航行轨迹进行纠正，根据合理的航行轨迹预先设定水域内有效的航行轨迹点，当船舶经过时在有效范围内直径采用其真实数据，当船舶经过时超出其有效范围，采用预先设定的航行轨迹点，搜索一条最短路径，从而获得一条接近真实且可靠有效的航行轨迹。
通过上述方案，可以根据AIS系统提供的轨迹点和预先设定有效轨迹点范围及预设轨迹点，计算导出船舶正常合理的航行轨迹，可以减少人工修正的时间，降低成本。
另外，步骤S30中也可以采用如下方法对航行轨迹进行纠正：即将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的将前后两个真实轨迹点进行连接得到新的航行轨迹；对新的航行轨迹的有效性进行判断，若该新的航行轨迹为有效的航行轨迹，则将该段航行轨迹作为纠正的航行轨迹。
具体的，可以判断新的航行轨迹是否落在陆地坐标范围内，并再次判断轨迹点间速度是否超出范围，若否，则判断该段航行轨迹为有效的航行轨迹。
例如，在排除航区上的噪点后，最后利用一个航区的轨迹点形成航行轨迹，可以将两个真实轨迹点进行连接得到新的航行轨迹，但考虑到直连后，新的航行轨迹会经过陆地范围，显然这是无效的航行轨迹，因此，对于新的航行轨迹，先进行有效性判断，在有效的情况下才作为纠正的航行轨迹。
通过上述修正后的航行轨迹，可以了解船舶的航行是否正常，提高船舶的识别精度和信息量。
综上所述，本发明的技术方案，能够解决AIS系统信息中船舶航行轨迹异常的情况，修正船舶航行轨迹在航区中，解决航行轨迹穿越陆地的问题，让政府、社会、行业等了解接近实际的船舶航行路线，方便船舶航行统计等。
参考图2，图2所示为一个实施例的船舶航行轨迹的纠正系统结构示意图，包括：
一种船舶航行轨迹的纠正系统，其特征在于，包括：
获取模块10，用于获取船舶自动识别系统记录的船舶轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
识别模块20，用于根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；
纠正模块30，用于剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹。
本发明提供的船舶航行轨迹的纠正系统与本发明提供的船舶航行轨迹的纠正方法一一对应，在所述船舶航行轨迹的纠正方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于船舶航行轨迹的纠正系统的实施例中，特此声明。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取船舶自动识别系统记录的船舶轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；包括：根据预设的坐标范围，判断航行轨迹上轨迹点的坐标是否落在设定坐标范围内，若否，则判定该轨迹点为噪点；
剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹；包括：将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的前后两个真实轨迹点之间的选择若干预设轨迹点；其中，所述预设轨迹点为预先设置在航区中的可选轨迹点；连接所述前后两个真实轨迹点和选择的预设轨迹点，形成纠正的航行轨迹。
2.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别的步骤包括：
若在一时间段内多个轨迹点的坐标处于在不同航区的坐标范围中，根据船舶登记信息确定船舶的实际航行航区；确定实际航区外的其他航区上的轨迹点为噪点。
3.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别的步骤包括：
依据航行方向，依次计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的坐标点距离；
若所述坐标点距离大于预设距离，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
4.根据权利要求3所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，在判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点前，还包括：
依据航行方向，计算船舶在前后两个轨迹点之间的航行速度；
若所述航行速度超过第一预设速度，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
5.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别的步骤包括：
依据航行方向，计算船舶在航行轨迹上前后两个轨迹点之间的航行速度；
若所述航行速度小于第二预设速度，则判定该段航行轨迹上的后一个轨迹点为噪点。
6.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，剔除航行轨迹上的伪轨迹点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹的步骤包括：
将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的前后两个真实轨迹点之间的选择若干预设轨迹点；其中，所述预设轨迹点为预先设置在航区中的可选轨迹点；
根据最短路径算法，搜索从前一个轨迹点经过所述预设轨迹点到后一个轨迹点之间的最短路径，根据所述最短路径形成纠正的航行轨迹。
7.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，剔除航行轨迹上的噪点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹的步骤包括：
将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的将前后两个真实轨迹点进行连接得到新的航行轨迹；对新的航行轨迹的有效性进行判断，若该新的航行轨迹为有效的航行轨迹，则将该段航行轨迹作为纠正的航行轨迹。
8.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹的纠正方法，其特征在于，对新的航行轨迹的有效性进行判断的步骤包括：
判断新的航行轨迹是否落在陆地坐标范围内，若否，则判断该段航行轨迹为有效的航行轨迹。
9.一种船舶航行轨迹的纠正系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取船舶自动识别系统记录的船舶航行所经过的轨迹点；其中，所述轨迹点为船载设备发送给岸基设备的表示船舶所处位置的坐标点；
识别模块，用于根据航行轨迹的坐标信息对所述轨迹点中的噪点进行识别，确定航行轨迹上的真实轨迹点和噪点；包括：根据预设的坐标范围，判断航行轨迹上轨迹点的坐标是否落在设定坐标范围内，若否，则判定该轨迹点为噪点；
纠正模块，用于剔除航行轨迹上的伪轨迹点，并根据真实轨迹点对航行轨迹进行修正，得到船舶纠正的航行轨迹；包括：将所识别的航行轨迹上的噪点进行剔除，并在航行方向上的前后两个真实轨迹点之间的选择若干预设轨迹点；其中，所述预设轨迹点为预先设置在航区中的可选轨迹点；连接所述前后两个真实轨迹点和选择的预设轨迹点，形成纠正的航行轨迹。
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| CN105390028A (zh) | 2016-03-09 |
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