一种船舶违规行为识别方法与流程

本技术涉及海洋船舶行为数据处理领域，尤其涉及一种船舶违规行为识别方法。

背景技术：

1、随着全球航运业的持续发展，船舶数量不断增加、通航环境日趋复杂，船舶违规行为对水上交通安全和海洋生态环境构成了严重威胁。船舶违规行为涵盖范围广泛，包括但不限于：渔船禁渔区或禁渔期作业、非法关闭船舶自动识别系统（automaticidentification system，ais）、商船偏离航道、违规横穿、超速违规、违规锚泊等。如何对上述违规行为进行高效、准确的监测与识别，已成为海事监管领域亟待解决的重要课题。

2、现有技术中，针对船舶违规行为识别主要依靠摄像装置通过视频和图像进行监控，或采用人工巡查，船舶数量庞大，活动范围广阔，难以实现全面覆盖与准确响应，且成本巨大，从而导致船舶违规行为识别不准确。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种船舶违规行为识别方法，以解决现有技术中，针对船舶违规行为识别主要依靠摄像装置通过视频和图像进行监控，或采用人工巡查，从而导致船舶违规行为识别不准确的技术问题。

2、为了上述目的，本技术提供以下技术方案：

3、第一方面，本技术提供了一种船舶违规行为识别方法，包括：

4、获取目标船舶的船舶类型，所述船舶类型包括渔船和商船；

5、在所述船舶类型为渔船的情况下，获取渔船违规判定证据，所述渔船违规判定证据包括表征所述渔船行为轨迹段的渔船行为类别和渔船行为特征向量、渔船自动识别系统ais数据集合、渔船时间规则限定、渔船空间区划限定和\或渔船许可证；

6、在所述船舶类型为商船的情况下，获取商船违规判定证据，所述商船违规判定证据包括表征所述商船行为轨迹段的商船行为类别和商船ais数据集合、商船空间区划限定、商船许可证、邻船行为类别和\或邻船ais数据集合；

7、根据所述渔船违规判定证据或所述商船违规判定证据判定所述船舶的违规情况；

8、其中，所述渔船ais数据集合、所述商船ais数据集合和所述邻船ais数据集合均包括多条ais数据，所述ais数据为时间点数据，每条ais数据包括当前时间点船舶的时间戳、经度值、纬度值、对地速度、对地航向和船首向；

9、所述渔船行为类别包括围网、拖网、刺网、延绳钓、漂泊、航行、靠泊和锚泊中至少一种；所述商船行为类别包括海上转运、引航进出港、靠泊装卸、港外待泊、漂泊、航行、靠泊和锚泊中至少一种；所述渔船行为特征向量包括区域类型特征、船籍特征；

10、所述邻船ais数据集合采用时间分桶与空间网格的二级索引方式得到，所述时间分桶的时间桶粒度在5min~15min的范围内，所述空间网格的网格边长在5nm~15nm的范围内，所述邻船ais数据集合对应的邻船行为类别为航行。

11、进一步地，根据所述渔船违规判定证据或所述商船违规判定证据判定所述船舶的违规情况，包括：

12、根据所述渔船违规判定证据判定所述渔船存在如下渔船违规情况中至少一种：禁渔区作业、禁渔期作业、越界捕捞、作业方式不符、自动识别系统ais异常和不存在违规行为；

13、根据所述商船违规判定证据判定所述商船存在如下商船违规情况中至少一种：让路不及时、让路不充分、对遇未右转、航道偏离、航道逆行、违规横穿、禁航区穿越、超速违规、违规锚泊和不存在违规行为。

14、进一步地，根据所述商船违规判定证据判定所述商船存在让路不及时、让路不充分和对遇未右转，包括：

15、在商船和邻船的行为类别为航行的情况下，根据所述商船ais数据集合和邻船ais数据集合，得到在每个时间点上，所述商船与所述邻船的相对位置和相对速度；

16、根据所述相对位置与相对速度得到所述商船与所述邻船每个时间点的最近会遇距离cpa和到最近会遇点的时间tcpa；

17、在第一时间点的cpa和tcpa均满足阈值的情况下，根据在第一时间点的商船ais数据和邻船ais数据，对第一时间点所述商船与所述邻船进行态势分类，所述态势包括对遇态势、交叉态势、追越态势和无关态势中至少一种；

18、根据所述态势分类判定所述商船存在让路不及时、让路不充分、对遇未右转。

19、进一步地，根据在第一时间点的商船ais数据和邻船ais数据，对第一时间点所述商船与所述邻船进行态势分类，包括：

20、根据所述商船和邻船的经度值、纬度值得到商船位置和邻船位置，以所述商船位置为原点，所述商船的船首向所指方向为0°，顺时针旋转角度指向邻船位置，，为所述商船到所述邻船的相对方位；

21、根据所述商船的船首向和邻船的船首向，得到两船船首夹角；

22、根据相对方位和船首夹角，对第一时间点的商船与邻船进行态势分类。

23、进一步地，根据相对方位和船首夹角，对第一时间点的商船与邻船进行态势分类，包括：

24、在，且的情况下，商船与邻船为对遇态势；

25、在的情况下，商船与邻船为交叉态势；

26、在或，且、商船对地速度大于邻船对地速度的情况下，商船与邻船为追越态势。

27、进一步地，根据所述态势分类判定所述商船存在让路不及时、让路不充分、对遇未右转，包括：

28、根据所述态势分类对所述商船进行让路职责判定；

29、根据商船ais数据集合以及邻船ais数据集合得到第一时间点之后k分钟内的第一商船ais数据集合和第一邻船ais数据集合，所述第一商船ais数据集合和第一邻船ais数据集合分别包括一条或多条ais数据；

30、根据态势分类、商船职责和第一商船ais数据集合，判定所述商船存在让路不及时、让路不充分、对遇未右转。

31、进一步地，根据态势分类、商船职责和第一商船ais数据集合，判定所述商船存在让路不及时、让路不充分、对遇未右转，包括：

32、在所述态势为对遇态势且第一商船ais数据集合中末条ais数据的对地航向与首条ais数据的对地航向的差值不满足的情况下，判定所述商船存在对遇未右转；

33、在所述态势为交叉态势、所述商船职责为让路、第一时间点的、，且第一商船ais数据集合中末条ais数据的对地航速与首条ais数据的对地航速的差值满足的情况下，判定所述商船存在让路不及时；

34、在所述态势为追越态势或交叉态势、所述商船职责为让路、、，且cpa未增大的情况下，判定所述商船存在让路不充分。

35、进一步地，根据所述渔船违规判定证据判定所述渔船存在禁渔区作业、禁渔期作业、越界捕捞、作业方式不符或ais异常，包括以下至少一种：

36、在渔船行为类别为围网、拖网、刺网或延绳钓，渔船ais数据集合中30%以上的ais数据的经度值和纬度值所描述的位置均属于渔船空间区划所规定的禁渔区内的情况下，判定所述渔船存在禁渔区作业；

37、在渔船行为类别为围网、拖网、刺网或延绳钓的情况下，结合ais数据中渔船的经度值和纬度值，判定所述渔船存在禁渔期作业；

38、在渔船行为类别为围网、拖网、刺网或延绳钓的情况下，结合船籍特征、渔船空间区划限定以及ais数据中渔船的经度值和纬度值，判定所述渔船存在越界捕捞；

39、根据渔船许可证和渔船行为类别，判定所述渔船存在作业方式不符；

40、相邻两段渔船行为轨迹段第一渔船行为轨迹段与第二渔船行为轨迹段的时间间隔大于4h，且第一渔船行为轨迹段与第二渔船行为轨迹段的渔船行为类别均为围网、拖网、刺网和延绳钓中的一种，判定所述渔船存在ais异常。

41、进一步地，根据所述商船违规判定证据判定所述商船存在航道偏离、航道逆行或违规横穿，包括以下至少一种：

42、在商船行为类别为航行、商船ais数据集合中第一个ais数据的经度值和纬度值描述的位置距离最近航道的距离值小于阈值，且所述商船ais数据集合中时长超过10min以上的ais数据的经度值和纬度值所描述的位置均属于所述航道外的情况下，判定所述商船存在航道偏离，其中，所述航道的信息来源于商船空间区划限定；

43、在商船行为类别为航行、商船ais数据集合中ais数据的经度值和纬度值描述的所有位置构成曲线的质心位于分道通航制的分道中，且所述商船行为轨迹段的平均对地航向与规定航向夹角大于150°并持续时间大于5min的情况下，判定所述商船存在航道逆行，其中，所述平均对地航向根据商船ais数据集合计算得到，所述分道的信息来源于商船空间区划限定；

44、在商船行为类别为航行、商船ais数据集合中ais数据的经度值和纬度值描述的所有位置构成曲线的位于两个或更多个分道、且满足所述曲线与分道界限交汇点的切线方向与分道方向夹角小于70°或交汇点的前一个ais数据的时间戳与交汇点的后一个ais数据的时间戳差值大于15min情况下，判定所述商船存在违规横穿。

45、进一步地，根据所述商船违规判定证据判定所述商船存在禁航区穿越、超速违规或违规锚泊，包括以下至少一种：

46、在商船行为类别为航行或漂泊、商船ais数据集合中ais数据的经度值和纬度值描述的部分或全部位置位于禁航区内、且商船许可证对所述禁航区没有特别许可的情况下，判定所述商船存在禁航区穿越，其中，所述禁航区的信息来源于商船空间区划限定；

47、在商船行为类别为航行、商船ais数据集合中ais数据的经度值和纬度值描述的位置位于限速区内超过5min，且同时满足ais数据的对地速度大于限速值，判定所述商船存在超速违规，其中所述限速区的信息来源于商船空间区划限定；

48、在商船行为类别为锚泊、靠泊或港外待泊，且商船ais数据集合中ais数据的经度值和纬度值描述的位置位于非指定锚地内超过30min，判定所述商船存在违规锚泊，其中所述非指定锚地的信息来源于商船空间区划限定。

49、本技术至少具备以下优点或有益效果：本技术通过使用能够查询到的现有数据，如船舶ais数据集合、时间规则限定和空间规则限定等，实现对船舶违规行为的准确识别，解决了目前针对船舶违规行为识别主要依靠摄像装置通过视频和图像进行监控，或采用人工巡查，船舶数量庞大，活动范围广阔，难以实现全面覆盖与准确响应的技术问题；达到了采用现有数据，低成本提高船舶违规行为识别准确率的技术效果。