[发明专利]基于滑动时间窗口的内河船舶停泊行为检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于滑动时间窗口的内河船舶停泊行为检测方法及装置，该方法包括：初始化滑动窗口，窗口起始点设置为起始轨迹点；计算滑动窗口中当前轨迹点和当前滑动窗口起始轨迹点的距离；如果该距离值小于停留距离阈值，则将当前轨迹点添加到停留轨迹点集合中去；如果该距离值大于或等于停留距离阈值，则将该轨迹点上一个点作为滑动窗口结束点；基于维扩展9交集模型DE‑9IM，判断轨迹点是否位于泊位区域内；去除停留轨迹点集合中位于泊位区域以外的轨迹点，得到船舶停泊行为。本发明在轨迹驱动的基础上，通过与环境交互，能够向港口水上交通监管人员提供语义层次的船舶行为在线识别，具有较高准确率，大大提高港口水上交通监管效率。

技术领域

本发明属于船舶行为识别技术领域，具体涉及一种基于滑动时间窗口的内河船舶停泊行为检测方法及装置。

背景技术

近年来，船舶自动识别系统(AIS)在船舶上的广泛应用，逐步开启了水上交通监管的新纪元。船舶自动识别系统是一种应用于船-船、船-岸之间的开放式船舶实时数据传输系统，通过船舶自动识别系统，船舶广播关于自身的动态信息(包括经度、纬度、对地航速、对地航向、航行状态等)以及静态信息(例如船舶的唯一标识符MMSI、船舶尺寸、船舶类型等)，通过交换船舶状态信息以观察其航行意图来降低船舶碰撞风险，同时帮助海事相关人员监测船只的流动性，可为船舶运营管理和安全监控等决策提供十分全面的数据信息。

目前，有关船舶行为识别的主要方法有基于轨迹驱动的方法和基于规则的方法。第一，基于轨迹驱动的方法需要人为的从数据中提取相应的手工特征，非常依赖于专家经验而且很容易忽略很多有效的信息；第二，基于规则的方法进行行为识别能够考虑船舶航行环境对船舶行为的影响，但是这类方法的问题在于主要通过专家知识建立相应的船舶行为规则，存在行为的粒度划分不一致的问题，因此只能定义有限的船舶行为集。目前存在的方法对环境要求较高、单靠轨迹驱动容易忽略很多有效信息，是当前停泊行为检测所面临的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于滑动时间窗口的内河船舶停泊行为检测方法及装置，在传统轨迹驱动的基础上，结合轨迹驱动和环境信息，通过空间几何拓扑运算，实现对内河船舶靠泊行为的识别。

为了实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种基于滑动时间窗口的内河船舶停泊行为检测方法，包括以下步骤：

初始化滑动窗口，窗口起始点设置为起始轨迹点；

计算滑动窗口中当前轨迹点和当前滑动窗口起始轨迹点的距离；

将当前轨迹点和当前滑动窗口起始轨迹点的距离与停留距离阈值进行比较，如果该距离值小于停留距离阈值，则将当前轨迹点添加到停留轨迹点集合中去，同时判断当时轨迹点位置和轨迹点总数，若当时轨迹点位置大于或等于轨迹点总数，则将该轨迹点上一个点作为滑动窗口结束点，若当前轨迹点位置小于轨迹点总数，则将当前轨迹点位置往后移动一个位置，继续计算滑动窗口中当前轨迹点和当前滑动窗口起始轨迹点的距离；如果该距离值大于或等于停留距离阈值，则将该轨迹点上一个点作为滑动窗口结束点；

基于维扩展9交集模型DE-9IM，对得到的停留轨迹点集合与港口泊位区域做空间几何拓扑计算，判断轨迹点是否位于泊位区域内；

根据空间几何拓扑计算去除停留轨迹点集合中位于泊位区域以外的轨迹点，得到船舶停泊行为；

以滑动窗口结束点下一个点作为新的滑动窗口起始点，重复上述步骤直到完成所有轨迹点的判断。

进一步的，该方法具体包括以下步骤：