基于AIS信息的船舶靠泊行為特征挖掘算法研究.pdf

1、對海洋運輸船舶而言，其靠泊操縱的核心在于合理搭配航速、船位、船首向與碼頭軸線間的交角等三個關鍵要素，從而確保船舶最終安全、順利、高效地入泊。挖掘并發(fā)現(xiàn)三要素的內(nèi)在規(guī)律及其相關性，是實現(xiàn)安全靠泊操縱的前提。在此之前，國內(nèi)的引航員和船長們針對靠泊操縱開展了大量的研究。他們主要結合自身經(jīng)驗，基于船舶靠泊碼頭的具體實例，圍繞船舶引航與操縱技術、船舶的操縱特點等進行定性分析。為集中、深入地研究船舶靠泊過程中上述三要素的普遍規(guī)律，本文擬從海量的船舶

2、AIS數(shù)據(jù)中挖掘出靠泊船舶的數(shù)據(jù)，并對其進行定量研究，繼而提煉出潛在的、可反映船舶靠泊行為特征的信息。
　　基于AIS數(shù)據(jù)，結合海上交通工程、數(shù)據(jù)庫及統(tǒng)計學理論等知識，運用數(shù)據(jù)挖掘方法與技術，重點針對船舶靠泊行為特征及其挖掘算法進行研究，主要工作如下：
　　（1）利用船舶綜合信息服務系統(tǒng)，對船舶AIS數(shù)據(jù)進行采集、解碼、存儲入庫等操作，并在AIS數(shù)據(jù)庫內(nèi)進行有效的數(shù)據(jù)清理工作，為后續(xù)深入研究船舶靠泊行為特征奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎

3、；
　　（2）基于海上交通工程理論，重新定義廣義船舶靠泊行為；綜合廣義船舶靠泊行為和靠泊操縱三要素的概念，提出船舶靠泊行為特征，由此建立靠泊船OD航跡距離模型；
　?。?）基于靠泊船OD航跡距離模型中各航跡點的離散分布的特征，在SQL Server分別設計了查詢特定區(qū)域AIS數(shù)據(jù)的算法、靠泊船OD航跡距離算法、對地航速與船首向變化率挖掘算法；并在OD航跡距離算法中嵌入航海學上的中分緯度算法，用于計算各相鄰航跡點之間的距離，并

4、對其進行無量綱的標準化處理，以彰顯船舶靠泊行為特征的普適性；
　?。?）選取靠泊廈門海滄和嵩嶼、天津北疆和東疆港區(qū)，船長200米以上的集裝箱船舶作為研究對象。按照船長區(qū)間[200,250]、(250,300]、(300,350]、(350,400]將集裝箱船分別分為小型、中型、大型、超大型等四類，并重點針對中型、大型和超大型船舶的靠泊行為特征進行分析研究，得到船舶靠泊操縱過程中相關動態(tài)參數(shù)的建議區(qū)間。
　　結果表明，船舶靠泊