船舶航迹数据采集与可视化在海上搜救中的应用.pdf
《船舶航迹数据采集与可视化在海上搜救中的应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《船舶航迹数据采集与可视化在海上搜救中的应用.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第4 5 卷第1 8 期2023年9 月舰船科学技术SHIP SCIENCEANDTECHNOLOGYVol.45,No.18Sep.,2023船舶航迹数据采集与可视化在海上搜救中的应用刘雅奇1 2,史誉洲1,曹石勇1(1.江苏航运职业技术学院,江苏南通2 2 6 0 1 0;2.江苏海洋大学,江苏连云港2 2 2 0 0 0)摘要:船舶安全航行对船舶运输具有非常重要的作用。船舶航迹数据采集能够有效获取船舶的动态时刻、航向、航速、经纬度以及船舶基本信息,可视化技术可以将这些航迹数据快速展现,并结合LSTM算法对船舶的航迹进行预测。本文对船舶航迹数据搜集、多源数据融合进行研究,在航迹预测中,对数
2、据进行初步处理,包括删除异常数据、拉格朗日插值等。最后建立航迹数据可视化系统,具有航迹数据可视化以及航迹数据预测的功能,本文建立的船舶航迹数据可视化系统能够有效提升海上搜救效率。关键词:航迹数据;可视化;LSTM;航迹预测中图分类号:U667.65文章编号:1 6 7 2-7 6 4 9(2 0 2 3)1 8-0 1 6 6-0 4Application of ship track data collection and visualization in(1.Jiangsu shipping College,Nantong 226010,China;2.Jiangsu Ocean Unive
3、rsity,Lianyungang 222000,China)Abstract:The safe navigation of ships plays a very important role in ship transportation.Ship track data collection caneffectively obtain the dynamic moment,heading,speed,latitude and longitude and basic information of the ship,and thevisualization technology can quick
4、ly display these track data,and combine the LSTM algorithm to predict the trajectory ofthe ship.In this paper,the collection of ship track data and multi-source data fusion are studied,and the data are preliminar-ily processed in the trajectory prediction,including deletion of abnormal data and Lagr
5、ange interpolation.Finally,a trackdata visualization system is established,which has the functions of track data visualization and track data prediction,and theship track data visualization system established in this paper can effectively improve the efficiency of maritime search andrescue.Key words
6、:track data;visualization;LSTM;track prediction0引言船舶在海洋航行时一旦出现火灾、碰撞或者遭遇台风等需要及时救援,而救援首先需要确定船舶的精确位置。船舶航迹数据是船舶航行过程中的重要数据,包括船舶航行的动态时刻、航向、航速、经纬度以及船舶基本信息等。有了航迹数据,海上船舶救援中心可以在第一时间根据船舶的历史航迹数据来确认船舶的大概位置,甚至在缺乏后续航迹数据的基础上也可以根据算法对船舶的航迹作出推测和预判,这将大幅度提升海上船舶搜救的效率和成功率。收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 5基金项目:江苏省高等学校基础科学(自然科学)研究面上项目(2
7、 2 KJD580002)作者简介:刘雅奇(1 9 8 2-),男,硕士,讲师,研究方向为航海技术与航运安全管理。文献标识码:Adoi:10.3404/j.issn.1672-7649.2023.18.030maritime search and rescueLIU Ya-qi2,SHI Yu-zhou,CAO Shi-yong航迹数据包含的数据较多,单纯靠人力去判别众多船舶的基本数据费时费力,可视化技术可以很好地将这些数据进行融合和总结,以图表的形式呈现出来,让救援工作变得更加省时省力。同时由于船舶在发生事故时经常会出现一些关键数据缺失,如GPS由于没有同时接收到3个或以上的卫星数据时会导致
8、获取的当前坐标信息不准,因而需要将这些数据舍弃,此时的解决方法是将北斗卫星以及其他渠道获取的位置信息进行融合,从而获取当前时刻的船舶位置信息,这就需要对多种渠道获取的信息进行有效融合。第4 5 卷崔亚奇等使用MTAD数据集对多源航迹数据进行融合,同时根据这些航迹数据分析船舶不同航迹的特点,该数据集已经成功应用于实践。在航迹可视化技术方面,叶锋等 2 对船舶航迹数据可视化进行了研究。冯启林等 3 将聚合神经网络应用于4 D航迹预测,并充分结合可视化技术,将航迹数据行程以可视化图表的方式展现出来。为了达到船舶海上快速搜救的目的,本文研究对船舶航迹数据的收集和获取,结合可视化技术对航迹数据在软件上实
9、现快速展现,提升海上船舶的搜救能力。1航迹数据搜集1.1AIS数据收集船舶自动识别系统(AIS)的原理是船舶通过公共频道向岸基控制中心和其他船舶持续广播本船的位置、航向、航速等信息,目前建造的所有船舶都会被强制安装AIS系统,因而通过AIS系统就可以获取目标船舶的基本航迹信息 4 。同一区域内可能会有很多船舶,若这些船舶同时向岸基或其他船舶广播信息,那么就会造成信息接收错乱,因而在AIS系统中会将1 min分为若干个间隙,每个间隙的时间固定,为2 6.6 7 ms,处在间隙时可以发送AIS信息,但是仍然会存在当船舶数量过多时会造成AIS通信拥挤的情况。若在近海船舶非常拥挤时采集的AIS航迹信息
10、需要对距离进行判断,优先获取距离近的船舶航迹数据。不同船舶AIS数据发送的时序如图1 所示,可以发现,要保证AIS信息发送成功,需要在发送信息时时隙不被占用。时隙1船信舶号10舶2号0图1 不同船舶AIS数据发送时序Fig.1 Different ship AIS data transmission timingAIS的发送机制为差分编码,在对AIS信号进行处理时需要进行同步处理,这样可以确认信号的起始时间,并消除在信号传输中产生的时延对后续信号解调产生的影响。定义接收信号为r(t),则r(t)=S(t-T)exp(2元Aft+0)。刘雅奇,等:船舶航迹数据采集与可视化在海上搜救中的应用顿同步
11、计算和处理后可以得到:r(n)=Aexplj2元fn+)+w(n)。式中:A为传输信号的最大电压,w(n)为信号传输过程中所产生的噪声。1.2多源数据融合在船舶航行过程中由于AIS信息有可能会接收不到或者出现错误,因而船舶的航迹数据搜集经常会采用多种数据,不同监测站点对同一船舶的位置监测也会存在一些差值,在对船舶航迹数据可视化之前需要将这些不同源头的数据进行有效融合,并将一些错误数据剔除出去 5 。图2 为船舶航迹融合过程,不同监测站获取的数据汇总到数据跟踪模块,从每个监测站获取的船舶航迹都是整个航迹的一部分,而多源数据最后融合的航迹才是系统航迹。在航迹关联后,系统会将不同监测站点获取的局部航
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 船舶 航迹 数据 采集 可视化 海上 搜救 中的 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。