一种网联无人船异常航行行为检测方法、系统及平台

1.本发明属于网联无人船异常航行行为检测技术领域，具体涉及一种网联无人船异常航行行为检测方法、系统及平台。


背景技术：

2.现目前，网联无人船异常行为检测多基于船舶轨迹异常检测，异常轨迹多采用单一的航行位置数据，但网联无人船航行行为与海上障碍物及周围船只等环境有关，导致检测不够准确。若检测不准确，即网联无人船出现航行行为异常，将会使得网联无人船偏离航行道。
3.因此，针对以上网联无人船航行行为与海上障碍物及周围船只等环境有关，导致检测不够准确。若检测不准确，即网联无人船出现航行行为异常，将会使得网联无人船偏离航行道的技术问题缺陷，急需设计和开发一种网联无人船异常航行行为检测方法、系统及平台。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术存在的不足及困难，本发明之目的在于提供一种网联无人船异常航行行为检测方法、系统及平台，以实现因网联无人船出现航行行为异常，而减少网联无人船偏离航行道的概率。
5.本发明的第一目的在于提供一种网联无人船异常航行行为检测方法；
6.本发明的第二目的在于提供一种网联无人船异常航行行为检测系统；
7.本发明的第三目的在于提供一种网联无人船异常航行行为检测平台；
8.本发明的第一目的是这样实现的：所述方法具体包括如下步骤：
9.获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；
10.根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；
11.根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据。
12.进一步地，所述设定航程航行数据，具体包括：设定航程离岸距离数据、设定航程离障碍物距离数据、设定航程通信数据量、设定航程天气环境和设定航程附近网联无人船的航行行为数据；
13.所述航行实时数据具体包括：实时航程离岸距离数据、实时航程离障碍物距离数据、实时航程通信数据量、实时航程天气环境和实时航程附近网联无人船的航行行为数据。
14.进一步地，所述根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理，还包括如下步骤：
15.根据所述航行实时数据，构建网联无人船模拟航程航行状态及航程航行环境；
16.根据所述航程航行状态及航程航行环境，生成与所述网联无人船航程航行的映射关系。
17.进一步地，所述航程航行环境，具体包括：航程航行天气环境和附近网联无人船的
航行行为。
18.进一步地，所述根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据，还包括如下步骤：
19.获取网联无人船异常航行行为阈值；
20.根据所述异常航行行为阈值，实时判定网联无人船异常航行行为是否异常。
21.进一步地，所述根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据之后，还包括如下步骤：
22.获取生成无人船航行动态数据中的异常航行行为；
23.根据获取的网联无人船异常航行行为，实时进行二次异常航行行为检测。
24.本发明的第二目的是这样实现的：所述系统具体包括：用于获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据的数据获取单元；用于根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理的数据分析处理单元；以及用于根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据的数据生成单元。
25.进一步地，所述设定航程航行数据，具体包括：设定航程离岸距离数据、设定航程离障碍物距离数据、设定航程通信数据量、设定航程天气环境和设定航程附近网联无人船的航行行为数据；
26.所述航行实时数据具体包括：实时航程离岸距离数据、实时航程离障碍物距离数据、实时航程通信数据量、实时航程天气环境和实时航程附近网联无人船的航行行为数据；
27.所述数据分析处理单元中，还设置有：用于根据所述航行实时数据，构建网联无人船模拟航程航行状态及航程航行环境的模拟航程构建模块；以及用于根据所述航程航行状态及航程航行环境，生成与所述网联无人船航程航行的映射关系的第一生成模块；
28.所述航程航行环境，具体包括：航程航行天气环境和附近网联无人船的航行行为；
29.所述数据生成单元中，还设置有：用于获取网联无人船异常航行行为阈值的第一获取模块；以及用于根据所述异常航行行为阈值，实时判定网联无人船异常航行行为是否异常的航行行为判定模块；
30.所述系统中，还设置有：用于获取生成无人船航行动态数据中的异常航行行为的第二获取模块；以及用于根据获取的网联无人船异常航行行为，实时进行二次异常航行行为检测的复检测模块。
31.本发明的第三目的是这样实现的：包括：处理器、存储器以及网联无人船异常航行行为检测平台控制程序；
32.其中在所述的处理器执行所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序被存储在所述存储器中，所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，实现所述的网联无人船异常航行行为检测方法步骤。
33.本发明通过方法获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据；可以实现准确检测船舶航行行为的异，避免了因网联无人船出现航行行为异常，而减少网联无人船偏离航行道的概率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明一种网联无人船异常航行行为检测方法流程示意图；
36.图2为本发明一种网联无人船异常航行行为检测系统架构示意图；
37.图3为本发明一种网联无人船异常航行行为检测平台架构示意图；
38.图4为本发明一种实施例中计算机可读取存储介质架构示意图；
39.图5为本发明一种网联无人船异常航行行为检测方法之实施例数据生成架构示意图；
40.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
41.为便于更好的理解本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步说明，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。
42.本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
43.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
44.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。其次，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.优选地，本发明一种网联无人船异常航行行为检测方法应用在一个或者多个终端或者服务器中。所述终端是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
46.所述终端可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端可以与客户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互。
47.本发明为实现一种网联无人船异常航行行为检测方法、系统、平台及存储介质。
48.如图1所示，是本发明实施例提供的网联无人船异常航行行为检测方法的流程图。
49.在本实施例中，所述网联无人船异常航行行为检测方法，可以应用于具备显示功能的终端或者固定终端中，所述终端并不限定于个人电脑、智能手机、平板电脑、安装有摄
像头的台式机或一体机等。
50.所述网联无人船异常航行行为检测方法也可以应用于由终端和通过网络与所述终端进行连接的服务器所构成的硬件环境中。网络包括但不限于：广域网、城域网或局域网。本发明实施例的网联无人船异常航行行为检测方法可以由服务器来执行，也可以由终端来执行，还可以是由服务器和终端共同执行。
51.例如，对于需要进行网联无人船异常航行行为检测终端，可以直接在终端上集成本发明的方法所提供的网联无人船异常航行行为检测功能，或者安装用于实现本发明的方法的客户端。再如，本发明所提供的方法还可以软件开发工具包(software development kit，sdk)的形式运行在服务器等设备上，以sdk的形式提供网联无人船异常航行行为检测功能的接口，终端或其他设备通过所提供的接口即可实现网联无人船异常航行行为检测功能。
52.以下结合附图对本发明作进一步阐述。
53.如图1-5所示，本发明提供了一种网联无人船异常航行行为检测方法，所述的方法具体包括如下步骤：
54.s1、获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；
55.s2、根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；
56.s3、根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据。
57.所述设定航程航行数据，具体包括：设定航程离岸距离数据、设定航程离障碍物距离数据、设定航程通信数据量、设定航程天气环境和设定航程附近网联无人船的航行行为数据；
58.所述航行实时数据具体包括：实时航程离岸距离数据、实时航程离障碍物距离数据、实时航程通信数据量、实时航程天气环境和实时航程附近网联无人船的航行行为数据。
59.所述根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理，还包括如下步骤：
60.s21、根据所述航行实时数据，构建网联无人船模拟航程航行状态及航程航行环境；
61.s22、根据所述航程航行状态及航程航行环境，生成与所述网联无人船航程航行的映射关系。
62.所述航程航行环境，具体包括：航程航行天气环境和附近网联无人船的航行行为。
63.所述根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据，还包括如下步骤：
64.s31、获取网联无人船异常航行行为阈值；
65.s32、根据所述异常航行行为阈值，实时判定网联无人船异常航行行为是否异常。
66.所述根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据之后，还包括如下步骤：
67.s41、获取生成无人船航行动态数据中的异常航行行为；
68.s42、根据获取的网联无人船异常航行行为，实时进行二次异常航行行为检测。
69.具体地，在本发明实施例中，提供一种网联无人船异常行为检测方法，包括以下步骤：
70.检测航行状态；航行状态包括航线偏移距离、航向偏移量和航行速度；检测航行状态具体为：实时检测当前网联无人船的航行位置数据，然后将其与设定的航线数据进行对比，得出航线偏移距离、航向偏移量和航行速度；接着根据航线偏移距离、航向偏移量和航行速度对设定的航线数据进行修改更新，用于更加精确的检测下次网联无人船异常行为；
71.检测航行环境；航行环境包括离岸距离、离障碍物距离和通信数据量；航行环境还包括天气环境和附近网联无人船的航行行为；
72.采用神经网络构建航行状态、航行环境与航行行为的映射关系；其具体为：根据航行环境和航行状态，多次模拟网联无人船的航行行为，多次模拟的网联无人船的航行行为均不同；模拟的网联无人船的航行行为均是在基于航行环境和航行状态下做出的正确选择，可以有不同的航行行为，但不能够有无用或者多余的航行行为，因此，需要对模拟的网联无人船的航行行为进行检测，确保模拟的网联无人船的航行行为无异常；
73.判断航行行为：将多次模拟的网联无人船的航行行为与实际的网联无人船的航行行为进行对比，由对比结果判断航行行为为正常或者异常；当多次模拟的网联无人船的航行行为中的一次模拟的网联无人船的航行行为与实际的网联无人船的航行行为相似度在90％以上，则判断航行行为为正常，无任何一次模拟的网联无人船的航行行为与实际的网联无人船的航行行为相似度在90％以上，则判断航行行为为异常；
74.对判断为异常的网联无人船的航行行为进行再次检测，判断是否是未模拟出的情况，是，则依据异常的网联无人船的航行行为的初始航行行为进行模拟，然后再将其与异常的网联无人船的航行行为进行对比，从而更加精确的进行判断。
75.本发明采用神经网络构建航行状态、航行环境与航行行为的映射关系，从而能够更加准确的检测船舶航行行为的异常。
76.为实现上述目的，本发明还提供一种网联无人船异常航行行为检测系统，如图2所示，所述的系统具体包括：
77.用于获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据的数据获取单元；用于根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理的数据分析处理单元；以及用于根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据的数据生成单元。
78.所述设定航程航行数据，具体包括：设定航程离岸距离数据、设定航程离障碍物距离数据、设定航程通信数据量、设定航程天气环境和设定航程附近网联无人船的航行行为数据；
79.所述航行实时数据具体包括：实时航程离岸距离数据、实时航程离障碍物距离数据、实时航程通信数据量、实时航程天气环境和实时航程附近网联无人船的航行行为数据；
80.所述数据分析处理单元中，还设置有：用于根据所述航行实时数据，构建网联无人船模拟航程航行状态及航程航行环境的模拟航程构建模块；以及用于根据所述航程航行状态及航程航行环境，生成与所述网联无人船航程航行的映射关系的第一生成模块；
81.所述航程航行环境，具体包括：航程航行天气环境和附近网联无人船的航行行为；
82.所述数据生成单元中，还设置有：用于获取网联无人船异常航行行为阈值的第一获取模块；以及用于根据所述异常航行行为阈值，实时判定网联无人船异常航行行为是否异常的航行行为判定模块；
83.所述系统中，还设置有：用于获取生成无人船航行动态数据中的异常航行行为的第二获取模块；以及用于根据获取的网联无人船异常航行行为，实时进行二次异常航行行为检测的复检测模块。
84.在本发明系统方案实施例中，所述的一种网联无人船异常航行行为检测中涉及的方法步骤，具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
85.为实现上述目的，本发明还提供一种网联无人船异常航行行为检测平台，如图3所示，包括：处理器、存储器以及网联无人船异常航行行为检测平台控制程序；
86.其中在所述的处理器执行所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序被存储在所述存储器中，所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，实现所述的网联无人船异常航行行为检测方法步骤，例如：
87.s1、获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；
88.s2、根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；
89.s3、根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据。
90.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
91.本发明实施例中，所述的网联无人船异常航行行为检测平台内置处理器，可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。处理器利用各种接口和线路连接取各个部件，通过运行或执行存储在存储器内的程序或者单元，以及调用存储在存储器内的数据，以执行网联无人船异常航行行为检测各种功能和处理数据；
92.存储器用于存储程序代码和各种数据，安装在网联无人船异常航行行为检测平台中，并在运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。
93.所述存储器包括只读存储器(read-only memory，rom)，随机存储器(random access memory，ram)、可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)、一次可编程只读存储器(one-time programmable read-only memory，otprom)、电子擦除式可复写只读存储器(electrically-erasable programmable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
94.为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读取存储介质，如图4所示，所述计算机可读取存储介质存储有网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，所述的网联无人船异常航行行为检测平台控制程序，实现所述的网联无人船异常航行行为检测方法步骤，例如：
95.s1、获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；
96.s2、根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；
97.s3、根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据。
98.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
99.在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
100.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读取介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。
101.另外，计算机可读取介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
102.在本发明实施例中，为实现上述目的，本发明还提供一种芯片系统，所述芯片系统包括至少一个处理器，当程序指令在所述至少一个处理器中执行时，使得所述芯片系统执行所述的网联无人船异常航行行为检测方法步骤，例如：
103.s1、获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；
104.s2、根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；
105.s3、根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据。
106.步骤具体细节已在上文阐述，此处不再赘述。
107.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
108.本发明通过方法获取网联无人船的设定航程航行数据以及航行实时数据；根据所述航行实时数据，结合设定航程航行数据，实时对二者数据进行分析处理；根据分析处理获得的数据，实时生成无人船航行动态数据；可以实现准确检测船舶航行行为的异，避免了因网联无人船出现航行行为异常，而减少网联无人船偏离航行道的概率。
109.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。