CN113534126B - 一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，针对复杂的交汇水域环境，该方法利用岸基雷达获取船舶在交汇水域的位置数据，并建立船舶逆行违章行为判定模型，实现船舶逆行违章行为的准确可靠判定，主要步骤如下：首先对雷达数据进行坐标转换；然后精细化分析船舶在交汇水域的轨迹数据；最后建立船舶逆行违章行为判定模型，进而实现船舶逆行违章行为的全天候不间断的准确可靠判定。本发明所提出的方法与传统方法相比，准确度更高、可靠性更强、适用性更广。

Description

一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法
技术领域
本发明涉及船舶异常行为分析领域，特别是一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法。
背景技术
我国社会经济的蓬勃发展，带动了水运业务量的逐年增长，内河航运的规模日益发展壮大，港口和内河航道船舶密度急剧增加。这也导致了水上交通安全隐患增多、船舶交通压力凸显以及水域环境污染等问题，尤其是在交汇水域，通航环境更为复杂。长江六圩河口是京杭运河与长江这两条“黄金水道”的交汇水域，是我国内河航运的枢纽水域，进出运河的船流和长江干线行驶船流交汇在此，使得水域内的船舶通航密度大、交通流复杂多变、会遇态势复杂、事故险情多发。此外，水域中航行船舶种类和船型复杂多样，大量的船队航行于此，更增加了水域通航管理的难度。在诸多因素的共同影响下，海事部门对该水域的通航管理面临着极大的困难与挑战。
针对通航环境极为复杂的长江六圩河口水域，海事部门制定了相关的水上交通安全管理规定，其中规定了进、出河口的船舶航行路线与交通规则，并对存在逆行违章行为、不遵守交通管制规则的船舶联合落实惩戒措施。传统监管方法都是海事值班人员通过船讯网、宝船网等网站查看进、出河口船舶的AIS(Automatic Identification System，船舶自动识别系统)历史轨迹数据，并结合自身经验判定该船舶是否存在逆行违章行为，由于AIS数据更新频率不固定，更新时间一般都在20秒以上甚至有些船舶的AIS数据十几分钟才会更新一次，导致AIS历史轨迹数据无法客观反映出船舶在进出河口时的实际行驶轨迹，同时这种方法需要耗费值班人员大量的时间与精力，无法全天候不间断地分析所有进、出河口船舶的轨迹，效率低下并且判定标准主观性高，不同值班员针对同一艘船的行为可能得出不同的判定结果。基于此现状，海事部门对全天候不间断地智能分析所有进、出河口船舶的行为，并客观判定出船舶是否存在逆行违章行为的需求越来越强烈，解决此难点的紧迫性也越来越高。
为加强水上交通安全管理，维护通航秩序，提高通航效率，保障通航安全，雷达等主动式传感器在我国海事部门获得大规模应用普及。海事部门普遍采用的岸基雷达的扫描周期一般在3秒左右，比AIS更新周期短，可以获取到船舶在交汇水域这种狭小复杂区域内更加精细化的位置数据，此数据可以真实反映船舶在交汇水域的实际行驶轨迹。
由此可见，研究基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，对于加强交汇水域船舶的通航管理，规范船舶交通流，稳定通航秩序，提高通航效率，保障船舶航行安全，降低航行风险，保障沿线经济的繁荣发展有着积极意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，该基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法针对复杂的交汇水域环境，利用岸基雷达获取船舶在交汇水域的位置数据，并建立船舶逆行违章行为判定模型，实现船舶逆行违章行为的全天候不间断的判定，具有准确度高、可靠性强、适用性广等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，包括如下步骤。
步骤1、对雷达数据进行坐标转换，具体包括如下步骤。
步骤11、建立平面直角坐标系XOY:XOY所在平面与水面相重合，O为坐标原点，假设岸基雷达为点P，则OP连线垂直于XOY所在平面；Y轴为过坐标原点O的正北方向，X轴为过坐标原点O的正东方向。
步骤12、获取雷达目标的位置坐标：定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，岸基雷达扫描获取得到的雷达目标的位置坐标为(ρ,θ)；其中，ρ表示雷达目标与岸基雷达的距离，θ表示雷达目标相对于岸基雷达的方位。
步骤13、坐标转换：将步骤12获取的雷达目标位置坐标，实时转换为平面直角坐标(x,y)；其中，x和y分别表示在平面直角坐标系下雷达目标的横坐标和纵坐标。
步骤2、精细化分析船舶进河口时的判断区域：交汇水域包括主河道和分支河道；主河道从其左侧岸基至其右侧岸基依次划分为左侧水域、上行通航右界线、上行通航分道、上下通航分界线、下行通航分道和右侧水域；假设分支河道位于主河道的左侧岸基上，海事部门划定的船舶进河口禁止行驶区域为矩形的A1A2A3A4区域；其中，A1A2连线平行于上行通航右界线且位于左侧水域中；A4A1的延长线与主河道左侧岸基的交点为C6，A3A2的延长线与左侧岸基的交点为C1；A1A4连线与上行通航右界线的交点为D6；分支河道左侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线、上行通航右界线和上下通航分界线的交点分别为B4、D1、D5和D4；分支河道右侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线和上下通航分界线的交点分别为B3、D2和D3；D2 D3连线与上行通航右界线的交点为D7；A2A3连线与上行通航右界线的交点为D8。
船舶进河口判断区域包括进河口1号判定区域进河口2号判定区域/>进河口3号判定区域/>和进河口4号判定区域/>进河口1号判定区域/>为矩形C6D6D5B4；进河口2号判定区域/>为矩形D6A4D4D5；进河口3号判定区域/>为矩形D1D2D3D4；进河口4号判定区域/>为矩形D2D3A3A2；另外，矩形C6A4A3C1外围宽度为a的主河道区域记为进河口雷达数据开始记录区域/>分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为进河口雷达数据停止记录区域
步骤3、计算船舶进河口轨迹分布因子：当船舶进河口时，雷达按照设定频率对每条船舶的位置进行扫描跟踪，得到每条船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的位置点总数m和每个位置点的位置坐标；然后，将每个位置点的位置坐标转换为平面直角坐标，并与船舶进河口判断区域中的四个判定区域分别进行比较，确定m个位置点在四个判定区域中的分布情况，进而计算得到船舶进河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(3)中，为船舶进河口轨迹在进河口1号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口2号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口3号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口4号判定区域/>上的分布因子。
另外，m1、m2、m3和m4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且m1+m2+m3+m4＝m。
步骤4、精细化分析船舶出河口时的判断区域：船舶出河口判断区域包括出河口1号判定区域出河口2号判定区域/>出河口3号判定区域/>和出河口4号判定区域出河口1号判定区域/>为矩形B3D7D8C1；出河口2号判定区域/>为矩形D7D3A3D8；出河口3号判定区域/>为矩形D1D2D3D4；出河口4号判定区域/>为矩形A1D1D4A4；另外，分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为出河口雷达数据开始记录区域/>直角边C1A3A4向外围扩展宽度为a的主河道区域记为出河口雷达数据结束记录区域/>
步骤5、参照步骤3，计算船舶出河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(4)中，为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
另外，n为船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置点数。
n1、n2、n3和n4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且n1+n2+n3+n4＝n。
步骤6、建立船舶逆行违章行为判定模型：船舶逆行违章行为判定模型包括进河口判断模型和出河口判断模型。
其中，进河口判断模型为：
式(5)中，当Min＝0时，判定船舶不存在进河口逆行违章行为。
当Min＝1时，判定船舶存在“重度”进河口逆行违章行为。
当Min＝2时，判定船舶存在“中度”进河口逆行违章行为。
当Min＝3时，判定船舶存在“轻度”进河口逆行违章行为。
出河口判断模型为：
式(6)中，当Mout＝0时，判定船舶不存在出河口逆行违章行为。
当Mout＝1时，判定船舶存在“重度”出河口逆行违章行为。
当Mout＝2时，判定船舶存在“中度”出河口逆行违章行为。
当Mout＝3时，判定船舶存在“轻度”出河口逆行违章行为。
步骤13中，x和y的具体计算公式为：
式中，dR表示雷达目标与坐标原点的距离，h表示岸基雷达到水面的垂直距离，θR表示雷达目标相对于坐标原点的方位。
步骤3、计算船舶进河口轨迹分布因子，具体包括如下步骤：
步骤31、雷达扫描：当船舶进河口时，雷达按照设定频率对每条船舶的位置进行扫描跟踪；同时，记录雷达获取到的船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置数据；总位置数据包括位置点总数m和每个位置点的位置坐标(ρ,θ)。
步骤32、坐标转换：按照步骤13的方法，将每个位置点的位置坐标(ρ,θ)均转换为平面直角坐标(x,y)。
步骤33、计算判定区域平面直角坐标：在步骤11建立的平面直角坐标系XOY中，对四个判定区域和/>的每个角点坐标分别计算。
步骤34、位置点区域判定：步骤32转换后的每个位置点的平面直角坐标与步骤33中四个判定区域的角点坐标分别进行比较，确定m个位置点在四个判定区域中的分布情况，假设判定结果为：在进河口1号判定区域内有m1个位置点，在进河口2号判定区域/>内有m2个位置点，在进河口3号判定区域/>内有个m3位置点，在进河口4号判定区域/>内有m4个位置点；其中，m1+m2+m3+m4＝m。
步骤35、计算得到船舶进河口轨迹分布因子。
步骤2和步骤4中，a等于线段C1A2的长度。
步骤2和步骤4中，b等于分支河道的宽度。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明使用海事部门普遍采用的岸基雷达获取船舶位置数据，海事部门普遍采用的岸基雷达的扫描周期一般在3秒左右，比AIS更新周期短，由此可以获取到船舶在交汇水域(例如河口、入海口等)这种狭小复杂区域内更加精细化的位置数据，此数据可以真实反映船舶在交汇水域的实际行驶轨迹。
2、本发明针对长江六圩河口的实际情况，并结合海事部门的相关规定，合理划分定义了交汇水域的四个判定区域，并在此基础上精细化分析船舶进、出河口时的轨迹数据，区域定义方法简单实用，降低了算法复杂度。
3、本发明建立的船舶逆行违章行为判定模型，可以消除个别异常位置点对判定结果的影响，容错率高，同时判定结果更加精细化，能够区别“重度”、“中度”、“轻度”三种不同程度的船舶逆行违章行为，判定结果准确度高、可靠性强。
附图说明
图1为本发明一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法的流程图。
图2为交汇水域交通规则图。
图3为船舶进河口的轨迹示意图。
图4为船舶出河口的轨迹示意图。
图5为船舶进河口的区域定义图。
图6为船舶进河口的轨迹分析图。
图7为船舶出河口的区域定义图。
图8为船舶出河口的轨迹分析图。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，包括如下步骤。
步骤1、对雷达数据进行坐标转换，具体包括如下步骤。
步骤11、建立平面直角坐标系XOY:XOY所在平面与水面相重合，O为坐标原点，假设岸基雷达为点P，则OP连线垂直于XOY所在平面；Y轴为过坐标原点O的正北方向，X轴为过坐标原点O的正东方向。
步骤12、获取雷达目标的位置坐标：定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，岸基雷达扫描获取得到的雷达目标的位置坐标为(ρ,θ)；其中，ρ表示雷达目标与岸基雷达的距离，θ表示雷达目标相对于岸基雷达的方位；其中，令岸基雷达的正北方向为0度。
步骤13、坐标转换：将步骤12获取的雷达目标位置坐标，实时转换为平面直角坐标(x,y)；其中，x和y分别表示在平面直角坐标系下雷达目标的横坐标和纵坐标。
上述x和y的具体计算公式为：
式中，dR表示雷达目标与坐标原点的距离，h表示岸基雷达到水面的垂直距离，θR表示雷达目标相对于坐标原点的方位；其中，令坐标原点的正北方向为0度。
交汇水域包括主河道和分支河道。在本实施例中，如图2所示，主河道以长江为例，分支河道以京杭运河为例。
主河道从其左侧岸基至其右侧岸基依次划分为左侧水域、上行通航右界线、上行通航分道、上下通航分界线、下行通航分道和右侧水域。本实施例中，优选尺寸为：左侧水域宽度为235m，上行通航分道宽度为250m，下行通航分道宽度为250m。
假设分支河道位于主河道的左侧岸基上，分支河道的宽度为180m。
如图2所示，结合长江六圩河口的实际情况，海事部门制定了航行路线与交通规则：海事部门先划定船舶进河口禁止行驶区域为矩形的A1A2A3A4区域(图2中的深色区域)，且关于分支河道的中心线对称。船舶在进、出河口时不得进入中间深色区域，需要绕行，如若进入深色区域就存在不同程度的逆行违章行为，需要对其进行相应的惩戒处罚。
上述A1A2A3A4区域中，A1A2＝A3A4＝630m，A1A4＝A2A3＝385m。
如图3所示，船舶在进河口时，行驶轨迹可能有如下几类情况，其中轨迹1为正常行驶轨迹，不存在进河口逆行违章行为，轨迹2、3、4、5、6、7为非正常行驶轨迹，存在进河口逆行违章行为。在非正常行驶轨迹中，轨迹2、3、4逆行违章程度较轻，轨迹5、6、7逆行违章程度较重。
如图4所示，船舶在出河口时，行驶轨迹可能有如下几类情况，其中轨迹1为正常行驶轨迹，不存在进河口逆行违章行为，轨迹2、3、4、5、6、7为非正常行驶轨迹，存在出河口逆行违章行为。在非正常行驶轨迹中，轨迹2、3、4逆行违章程度较轻，轨迹5、6、7逆行违章程度较重。
结合图3和图4，本发明对船舶进河口判断区域和船舶出河口判断区域分别进行精细化分析。
步骤2、精细化分析船舶进河口时的判断区域。
如图5所示，针对海事部门先划定船舶进河口禁止行驶区域A1A2A3A4，A1A2连线平行于上行通航右界线且位于左侧水域中；A4A1的延长线与主河道左侧岸基的交点为C6，A3A2的延长线与左侧岸基的交点为C1；A1A4连线与上行通航右界线的交点为D6；分支河道左侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线、上行通航右界线和上下通航分界线的交点分别为B4、D1、D5和D4；分支河道右侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线和上下通航分界线的交点分别为B3、D2和D3；D2 D3连线与上行通航右界线的交点为D7；A2A3连线与上行通航右界线的交点为D8。
船舶进河口判断区域包括进河口1号判定区域进河口2号判定区域/>进河口3号判定区域/>和进河口4号判定区域/>
进河口1号判定区域为矩形C6D6D5D4，其中C6B4＝D5D6＝200m，C6D6＝B4D5＝235m。
进河口2号判定区域为矩形D6A4D4D5，其中A4D4＝D5D6＝200m，A4D6＝D4D5＝250m。
进河口3号判定区域为矩形D1D2D3D4，其中D1D2＝D3D4＝180m，D1D4＝D2D3＝385m。
进河口4号判定区域为矩形D2D3A3A2，其中A2D2＝A3D3＝250m，A2A3＝D2D3＝385m。
另外，矩形C6A4A3C1外围宽度为a的主河道区域记为进河口雷达数据开始记录区域a为正数，优选等于线段C1A2的长度。在本实施例中，区域/>由多边形C1C2C3C4C5C6A4A3C1构成，其中C1C2＝C5C6＝C1A2＝100m，C2C3＝C4C5＝585m，C3C4＝830m。
分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为进河口雷达数据停止记录区域其中，b优选等于分支河道的宽度，也即区域/>由正方形B1B2B3B4构成，其中B1B2＝B2B3＝B3B4＝B4B1＝180m。
步骤3、计算船舶进河口轨迹分布因子，具体包括如下步骤。
步骤31、雷达扫描：当船舶进河口时，雷达按照设定频率对每条船舶的位置进行扫描跟踪；同时，记录雷达获取到的船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置数据；总位置数据包括位置点总数m和每个位置点的位置坐标(ρ,θ)。
步骤32、坐标转换：按照步骤13的方法，将每个位置点的位置坐标(ρ,θ)均转换为平面直角坐标(x,y)。
步骤33、计算判定区域平面直角坐标：在步骤11建立的平面直角坐标系XOY中，对四个判定区域和/>的每个角点坐标分别计算。
步骤34、位置点区域判定：步骤32转换后的每个位置点的平面直角坐标与步骤33中四个判定区域的角点坐标分别进行比较，确定m个位置点在四个判定区域中的分布情况，假设判定结果为：在进河口1号判定区域内有m1个位置点，在进河口2号判定区域/>内有m2个位置点，在进河口3号判定区域/>内有个m3位置点，在进河口4号判定区域/>内有m4个位置点；其中，m1+m2+m3+m4＝m。
步骤35、计算得到船舶进河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(3)中，为船舶进河口轨迹在进河口1号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口2号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口3号判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口轨迹在进河口4号判定区域/>上的分布因子。
另外，m1、m2、m3和m4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且m1+m2+m3+m4＝m。
根据海事部门的相关规定，并结合图6所示，定性分析可知：当越大时，船舶存在“重度”逆行违章行为的概率就越大；当/>越大时，船舶存在“中度”逆行违章行为的概率就越大；当/>越大时，船舶存在“轻度”逆行违章行为的概率就越大；当/>都比较小时，则船舶不存在逆行违章行为的概率就越大。
步骤4、精细化分析船舶出河口时的判断区域
如图7所示，船舶出河口判断区域包括出河口1号判定区域出河口2号判定区域/>出河口3号判定区域/>和出河口4号判定区域/>
出河口1号判定区域为矩形B3D7D8C1，其中B3C1＝D7D8＝250m，B3D7＝C1D8＝235m。
出河口2号判定区域为正方形D7D3A3D8，D7D8＝D8A3＝A3D3＝D3D7＝250m。
出河口3号判定区域为矩形D1D2D3D4，其中D1D2＝D3D4＝180m，D1D4＝D2D3＝385m。
出河口4号判定区域为矩形A1D1D4A4，其中A1D1＝A4D4＝200m，A1A4＝D1D4＝385m。
另外，分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为出河口雷达数据开始记录区域b优选等于分支河道的宽度。即当船舶进入该区域时，开始记录船舶的位置数据，该区域由正方形B1B2B3B4构成，其中B1B2＝B2B3＝B3B4＝B4B1＝180m。
直角边C1A3A4向外围扩展宽度为a的主河道区域记为出河口雷达数据结束记录区域上述a等于线段C1A2的长度。即当船舶进入该区域时，结束记录船舶的位置数据，该区域由多边形C1C2C3C4A4A3C1构成，其中C1C2＝C4A4＝100，C2C3＝585m，C1A3＝485m，C3C4＝730m。
步骤5、参照步骤3，计算船舶出河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(4)中，为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子。
另外，n为船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置点数。
n1、n2、n3和n4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且n1+n2+n3+n4＝n。
根据海事部门的相关规定，并结合图8所示，定性分析可知：当越大时，船舶存在“重度”逆行违章行为的概率就越大；当/>越大时，船舶存在“中度”逆行违章行为的概率就越大；当/>越大时，船舶存在“轻度”逆行违章行为的概率就越大；当都比较小时，船舶不存在逆行违章行为的概率就越大。
步骤6、建立船舶逆行违章行为判定模型：船舶逆行违章行为判定模型包括进河口判断模型和出河口判断模型。
其中，进河口判断模型为：
式(5)中，当Min＝0时，判定船舶不存在进河口逆行违章行为。
当Min＝1时，判定船舶存在“重度”进河口逆行违章行为。
当Min＝2时，判定船舶存在“中度”进河口逆行违章行为。
当Min＝3时，判定船舶存在“轻度”进河口逆行违章行为。
出河口判断模型为：
式(6)中，当Mout＝0时，判定船舶不存在出河口逆行违章行为。
当Mout＝1时，判定船舶存在“重度”出河口逆行违章行为。
当Mout＝2时，判定船舶存在“中度”出河口逆行违章行为。
当Mout＝3时，判定船舶存在“轻度”出河口逆行违章行为。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、对雷达数据进行坐标转换，具体包括如下步骤：
步骤11、建立平面直角坐标系XOY:XOY所在平面与水面相重合，O为坐标原点，假设岸基雷达为点P，则OP连线垂直于XOY所在平面；Y轴为过坐标原点O的正北方向，X轴为过坐标原点O的正东方向；
步骤12、获取雷达目标的位置坐标：定义岸基雷达探测到的船舶目标为雷达目标，岸基雷达扫描获取得到的雷达目标的位置坐标为(ρ,θ)；其中，ρ表示雷达目标与岸基雷达的距离，θ表示雷达目标相对于岸基雷达的方位；
步骤13、坐标转换：将步骤12获取的雷达目标位置坐标，实时转换为平面直角坐标(x,y)；其中，x和y分别表示在平面直角坐标系下雷达目标的横坐标和纵坐标；
步骤2、精细化分析船舶进河口时的判断区域：交汇水域包括主河道和分支河道；主河道从其左侧岸基至其右侧岸基依次划分为左侧水域、上行通航右界线、上行通航分道、上下通航分界线、下行通航分道和右侧水域；假设分支河道位于主河道的左侧岸基上，海事部门划定的船舶进河口禁止行驶区域为矩形的A1A2A3A4区域；其中，A1A2连线平行于上行通航右界线且位于左侧水域中；A4A1的延长线与主河道左侧岸基的交点为C6，A3A2的延长线与左侧岸基的交点为C1；A1A4连线与上行通航右界线的交点为D6；分支河道左侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线、上行通航右界线和上下通航分界线的交点分别为B4、D1、D5和D4；分支河道右侧岸基的延长线依次与主河道左侧岸基、A1A2连线和上下通航分界线的交点分别为B3、D2和D3；D2D3连线与上行通航右界线的交点为D7；A2A3连线与上行通航右界线的交点为D8；
船舶进河口判断区域包括进河口1号判定区域进河口2号判定区域/>进河口3号判定区域/>和进河口4号判定区域/>进河口1号判定区域/>为矩形C6D6D5B4；进河口2号判定区域/>为矩形D6A4D4D5；进河口3号判定区域/>为矩形D1D2D3D4；进河口4号判定区域/>为矩形D2D3A3A2；另外，矩形C6A4A3C1外围宽度为a的主河道区域记为进河口雷达数据开始记录区域/>分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为进河口雷达数据停止记录区域/>
步骤3、计算船舶进河口轨迹分布因子：当船舶进河口时，雷达按照设定频率对每条船舶的位置进行扫描跟踪，得到每条船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的位置点总数m和每个位置点的位置坐标；然后，将每个位置点的位置坐标转换为平面直角坐标，并与船舶进河口判断区域中的四个判定区域分别进行比较，确定m个位置点在四个判定区域中的分布情况，进而计算得到船舶进河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(3)中，为船舶进河口轨迹在进河口1号判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口轨迹在进河口2号判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口轨迹在进河口3号判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口轨迹在进河口4号判定区域/>上的分布因子；
另外，m1、m2、m3和m4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且m1+m2+m3+m4＝m；
步骤4、精细化分析船舶出河口时的判断区域：船舶出河口判断区域包括出河口1号判定区域出河口2号判定区域/>出河口3号判定区域/>和出河口4号判定区域/>出河口1号判定区域/>为矩形B3D7D8C1；出河口2号判定区域/>为矩形D7D3A3D8；出河口3号判定区域/>为矩形D1D2D3D4；出河口4号判定区域/>为矩形A1D1D4A4；另外，分支河道入河口处长度为b的矩形区域记为出河口雷达数据开始记录区域/>直角边C1A3A4向外围扩展宽度为a的主河道区域记为出河口雷达数据结束记录区域/>
步骤5、参照步骤3，计算船舶出河口轨迹分布因子，具体计算公式为：
式(4)中，为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子；
为船舶进河口时的轨迹在判定区域/>上的分布因子；
另外，n为船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置点数；
n1、n2、n3和n4分别为每条船舶轨迹分别在和/>中的位置点数量，且n1+n2+n3+n4＝n；
步骤6、建立船舶逆行违章行为判定模型：船舶逆行违章行为判定模型包括进河口判断模型和出河口判断模型；
其中，进河口判断模型为：
式(5)中，当Min＝0时，判定船舶不存在进河口逆行违章行为；
当Min＝1时，判定船舶存在“重度”进河口逆行违章行为；
当Min＝2时，判定船舶存在“中度”进河口逆行违章行为；
当Min＝3时，判定船舶存在“轻度”进河口逆行违章行为；
出河口判断模型为：
式(6)中，当Mout＝0时，判定船舶不存在出河口逆行违章行为；
当Mout＝1时，判定船舶存在“重度”出河口逆行违章行为；
当Mout＝2时，判定船舶存在“中度”出河口逆行违章行为；
当Mout＝3时，判定船舶存在“轻度”出河口逆行违章行为。
2.根据权利要求1所述的基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，其特征在于：步骤13中，x和y的具体计算公式为：
式中，dR表示雷达目标与坐标原点的距离，h表示岸基雷达到水面的垂直距离，θR表示雷达目标相对于坐标原点的方位。
3.根据权利要求1所述的基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，其特征在于：步骤3、计算船舶进河口轨迹分布因子，具体包括如下步骤：
步骤31、雷达扫描：当船舶进河口时，雷达按照设定频率对每条船舶的位置进行扫描跟踪；同时，记录雷达获取到的船舶从进入区域到进入区域/>这段过程的每条船舶的总位置数据；总位置数据包括位置点总数m和每个位置点的位置坐标(ρ，θ)；
步骤32、坐标转换：按照步骤13的方法，将每个位置点的位置坐标(ρ，θ)均转换为平面直角坐标(x，y)；
步骤33、计算判定区域平面直角坐标：在步骤11建立的平面直角坐标系XOY中，对四个判定区域和/>的每个角点坐标分别计算；
步骤34、位置点区域判定：步骤32转换后的每个位置点的平面直角坐标与步骤33中四个判定区域的角点坐标分别进行比较，确定m个位置点在四个判定区域中的分布情况，假设判定结果为：在进河口1号判定区域内有m1个位置点，在进河口2号判定区域/>内有m2个位置点，在进河口3号判定区域/>内有个m3位置点，在进河口4号判定区域/>内有m4个位置点；其中，m1+m2+m3+m4＝m；
步骤35、计算得到船舶进河口轨迹分布因子。
4.根据权利要求1所述的基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，其特征在于：步骤2和步骤4中，a等于线段C1A2的长度。
5.根据权利要求1所述的基于雷达的交汇水域船舶逆行违章判定方法，其特征在于：步骤2和步骤4中，b等于分支河道的宽度。
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