[发明专利]一种海缆水域AIS目标检测方法

权利要求书

1.一种海缆水域AIS目标检测方法，其特征在于，包括：

步骤101，接收港区周边船舶发送的AIS数据，在海图上对船舶进行标绘，将港区水域分级网格化并使船舶ID与不同级别的坐标位置关联；

步骤102，根据时间区间和选定的目标区域对AIS数据进行筛选，并对目标区域作划分网格处理，计算船舶出现在不同级别的网格内的频率，建立单船舶的网格图；累加单船舶网格图的网格计数，形成单船舶的网格频数图；

步骤103，对船舶密度分布进行降噪处理；

步骤104，利用船舶位置信息建立图像模型，使用离散型随机分布马尔科夫预测模型预测船舶航行趋势，形成目标船舶航行轨迹预测曲线；

步骤105，提取出高级别警戒水域附近船舶的信息并在港区水域分级网格图中进行标识；

步骤106，求取目标船舶与海缆区界相对位置，设点A(φ1,λ1)为目标船舶位置，B点(φ2,λ2)海缆区界位置，λ1和φ1分别为目标船的经度和纬度；λ2和φ2为海缆区界的经度和纬度；则A和B之间的距离可按球面三角公式求出；

步骤107，根据目标船舶与海缆区界相对位置，控制VHF电台对闯入高级别警戒水域附近的目标船舶进行播报；

所述步骤104包括：

令船舶闯入不同水域的被预测事件包括E₁，E₂，…，E_n，共n个可能的状态，如下：

P(E_i→E_j)＝P(E_j/E_i)＝P_ij

记P_ij为从船舶从水域E_i转为水域E_j的状态转移概率，任意相继两次接收到的同一船舶在不同级别的网格水域状态转换概率为P_ij，根据AIS数据计算出船舶两个时刻的不同区域的状态转换概率，由此得到状态转移矩阵P，如下：

π_j(k)表示船舶在初始k＝0时状态为已知的条件下，经过k次状态转移后，第k个时刻处于位置水域E_j的概率，根据概率的性质，有：

从船舶初始状态开始，经过k次状态转移后到达状态E_j这一状态转移过程，当做船舶首先经过k-1次状态转移后到达状态E_i(i＝1，2，…，n)，然后再由E_i经过一次状态转移到达状态E_j；

π_j(k)表示如下：

记船舶航行向量π(k)＝[π₁(k),π₂(k),...,π_n(k)]，将AIS数据不断代入模型进行求解，以递归的形式得出船舶航行趋势概率曲线；当整个计算过程中把船舶最新AIS数据提交的当前时刻所在水域位置状态全包含时，则表示迭代完成，由上面公式可得逐次计算船舶在不同位置水域状态概率的递推公式，如下：

在船舶在第0个时刻的初始水域位置状态π(0)已知的情况下，利用所求递推公式，就可以预测船舶在第k个时刻处于各种可能的海缆水域的概率π(k)，以表示船舶闯入危险度；

所述步骤105包括：

分析进入高等级网格水域的概率得出船舶闯入危险度，当预测结果值π(k)为0时说明闯入的概率为0，不需要对目标做出应答，在海图上进行绿色安全标注；当预测结果值π(k)大于0.9时，判断出船舶闯入高级别警戒水域附近，在海图上进行红色标注。

2.根据权利要求1所述的海缆水域AIS目标检测方法，其特征在于，所述对船舶密度分布进行降噪处理的方法包括平均滤波法。