基于AIS的船舶軌跡聚類與應(yīng)用.pdf

1、在世界經(jīng)濟(jì)全球化、一體化的大環(huán)境下，航運(yùn)業(yè)發(fā)生著巨大的變化。貿(mào)易貨物的標(biāo)準(zhǔn)化管理、運(yùn)輸、裝卸的大趨勢(shì)，引發(fā)了造船技術(shù)的不斷變革，船舶越造越大，種類越來越多。導(dǎo)致港口水域、航道、航線承載的負(fù)擔(dān)增大，航道也更加擁擠。在此情況下由于船舶自身問題（自動(dòng)舵失效、雷達(dá)、羅經(jīng)失準(zhǔn)等）以及人為因素（未使用安全航速、船舶逆行等）引發(fā)的海事事故增多，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此探索、發(fā)現(xiàn)和解決船舶異常問題，成為當(dāng)前航運(yùn)業(yè)的重要研究課題。而聚類又是解決異常的基

2、礎(chǔ)，基于此原因，本論文對(duì)船舶軌跡的聚類分析進(jìn)行了研究。
　　論文以AIS數(shù)據(jù)為樣本，與聚類分析方法相結(jié)合，引入了適用于船舶軌跡聚類的算法。在對(duì)AIS原始數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上，完成了船舶軌跡聚類。以獲得的聚類結(jié)果作為研究對(duì)象，開展對(duì)船舶軌跡聚類在船舶監(jiān)控、軌跡異常檢測(cè)，航路規(guī)劃等方面的應(yīng)用研究。本文主要工作包括:
　　1.AIS數(shù)據(jù)的解碼與處理。在介紹AIS信息類型、信息內(nèi)容、更新時(shí)間的基礎(chǔ)上，分析了AIS原始信息的構(gòu)成和主要語句

3、結(jié)構(gòu)，并對(duì)AIS信息進(jìn)行了解碼。對(duì)解碼后數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的四種常見的情況進(jìn)行了相應(yīng)的處理，獲得清潔可用的AIS數(shù)據(jù)。
　　2.采用基于軌跡結(jié)構(gòu)距離的聚類算法實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶軌跡的聚類。在分析評(píng)價(jià)各種空間數(shù)據(jù)度量方法的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行融合形成軌跡結(jié)構(gòu)距離。通過基于軌跡結(jié)構(gòu)距離的聚類算法，實(shí)現(xiàn)瓊州海峽部分船舶軌跡聚類。
　　3.將軌跡聚類應(yīng)用于船舶動(dòng)態(tài)監(jiān)控、異常檢測(cè)、航路規(guī)劃等領(lǐng)域。在ECDIS模擬器上，對(duì)航行于聚類區(qū)域附近的船舶進(jìn)行航速、