一种基于AIS数据的航道通航安全预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AIS数据的航道通航安全预警方法。该方法把航道沿自然走向分为连续的若干航段，收集航段内船舶AIS数据，与计算机连接，使计算机能周期性获取各航段的船舶AIS数据。从航段内船舶AIS数据提取航段船舶交通流数据，建立航段船舶交通流数据存储表和通航安全预警状态表。在更新信息后，清除通航安全预警状态表内数据，根据收到的船舶AIS数据，更新航段船舶交通流数据表，逐个搜索航段船舶交通流数据存储表中各数据单元，确定符合条件的关键上下游航段船舶交通流数据，并根据关键上下游航段当前采集的数据，计算通航安全风险，判断通航安全预警状态，写入通航安全预警状态表。状态表。状态表。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AIS数据的航道通航安全预警方法


[0001]本专利技术涉及一种航道通航安全风险控制系统中应用的通航安全预警方法，用以预警航道上通航安全风险可能发生的时间和地点，以达到在事故可能发生之前提前向航道通航安全风险管理与控制中心发出警报的效果。

技术介绍

[0002]在现代化的通航安全风险管理中，遍布在航段的船舶AIS数据已被作为交通状态检测手段，广泛用于航道交通拥堵、通航安全风险等的评估。
[0003]目前国内外广泛应用的航道通航安全风险管理控制系统都具有通过船舶AIS数据检测特定航段交通流的速度、流量的功能，并据此判断航段上的船舶交通状况，及时发现交通集聚，向控制中心发出通航安全警报。如果对于通航安全风险航段的发生时间和地点能够提前预知，则一方面能够为船舶交通的及时疏导赢得更多的时间，另一方面也使得对通航安全的预警和早期干预成为可能。
[0004]现有的航道通航安全风险检测方法只能利用航段的船舶AIS数据发现已经发生的交通事故，无法对未来时间内交通事故的发生进行预测。现有的航道通航安全风险预警方法主要是基于历史的船舶事故统计数据及调查报告来分析影响航道通航安全的相关因素，从而预测未来航道通航安全风险的发展趋势。由于不能准确预测未来航道上交通事故可能发生的时间和地点，现有的方法不适合用于在线实时的航道通航安全风险事故预警。
[0005]经专利技术人长期研究发现，航道通航安全风险集聚主要发生在上游交通流速度相对较高的高速交通流遭遇到下游高密度交通流的情形下，此时由于高速和高密度交通流叠加，交通流中船舶行驶间距变小，形成不稳定交通流，从而可能造成船舶碰撞等交通事故。因此，基于连续航段的船舶AIS数据检测到的航段交通流状态，可以对通航安全风险可能发生的时间和地点进行预测。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术之不足，提供一种建立在船舶AIS数据基础上的航道通航安全风险安全预警方法，旨在快速发现航道上存在的交通安全隐患并预测事故可能发生的时间和地点，做到快速发现、快速预警。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于AIS数据的航道通航安全预警方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：把航道划分为航路段(航段)，采集航段内船舶的AIS数据，并记录各个航段起点距航道起点的里程，再将各个航段与计算机连接，使计算机能够获取各个航段的船舶AIS数据，同时，按照各个航段里程由小到大的顺序，依次对航段进行序号编制，所述序号为：1、2、3、
……
、n，n为航段的序号且为自然数，所述的航段船舶AIS数据用于输出包括船舶交通流速度、密度和流量数据的信息包。
[0009]步骤2：建立AIS数据存储表，该存储表包含第1、第2、第3、
……
、第l－1、第l数据单
元，l＝n，第1、第2、第3、
……
、第l－1、第l数据单元分别存储有来自序号为1、2、3、
……
、n－1、n航段的AIS数据，每个数据单元包括航段单元序号、航段起点距离航道起点的里程、航段当前的船舶流量、船舶速度、船舶密度、当前的安全临界密度、当前的稳定性状态标识；
[0010]再建立安全预警状态表，所述安全预警状态表包含数据单元，每个数据单元包括关键上游航段编号、关键上游航段的船舶速度、关键下游航段编号、关键下游航段里程、交通事故的发生时间及交通事故的发生位置，
[0011]步骤3：对AIS数据存储表进行初始化，并对安全预警状态表进行清零处理，
[0012]步骤4：在收到信息包后，清除安全预警方案表内数据，同时，根据收到的信息包内容，更新AIS数据存储表，
[0013]步骤5：从第l数据单元逐个向上游搜索，直至搜索到稳定性状态标识为1的第一上游数据单元，并以与此第一上游数据单元相对应的航段为第一关键上游航段，同时记录该第一关键上游航段的序号i，所述的稳定性状态标识为1是指当前船舶密度大于安全临界密度；
[0014]如果从第l数据单元搜索到第1数据单元都未搜索到稳定性状态标识为1的第一上游数据单元，等待接收下一个信息包，返回步骤4,
[0015]否则，从第一上游数据单元逐个向下游搜索，直至搜索到符合第一下游预警条件的第一下游数据单元，并以与此第一下游数据单元相对应的航段为第一关键下游航段，同时记录该第一关键下游航段的序号r，所述的第一下游预警条件为：第r个数据单元的当前船舶速度小于第i个航段数据单元的当前船舶速度减去3海里每小时的值，且第r个数据单元的当前船舶密度大于10标准船每海里；
[0016]此后，将第一上游数据单元中的第一关键上游航段的编号、第一关键上游航段里程、第一关键上游航段的船舶速度及第一下游数据单元中的第一关键下游航段的编号、第一关键下游航段里程写入安全预警方案表，再根据新写入安全预警方案表的数据计算第一交通事故发生时间和位置：
[0017]其中，t1为第一交通事故发生时间，单位为秒，d
下游1
为第一关键下游航段里程，单位为海里，d
上游1
为第一关键上游航段里程，单位为海里，v
上游1
为第一关键上游航段的船舶速度，单位为海里每小时；
[0018]其中，h1为第一交通事故发生位置，单位为海里，d
上游1
为第一关键上游航段里程，单位为海里，t1为第一交通事故发生时间，单位为秒，v
上游1
为第一关键上游航段采集的船舶速度，单位为海里每小时；
[0019]将上述第一交通事故发生时间和位置写入安全预警方案表，并进入步骤6，
[0020]如果从第一关键上游航段所对应的数据单元逐个向下游搜索至第l数据单元，都没有搜索到符合第一下游预警条件的第一下游数据单元，则进入步骤6，
[0021]步骤6：从第i
‑
1数据单元逐个向上游搜索，直至搜索到稳定性状态标识为1的第二上游数据单元，并以与此第二上游数据单元相对应的航段为第二关键上游航段，同时记录该第二关键上游航段的序号j，所述的稳定性状态标识为1是指当前船舶密度大于安全临界
密度；
[0022]如果从第i
‑
1数据单元搜索到第1数据单元都未搜索到稳定性状态标识为1的第二上游数据单元，则进入步骤8,
[0023]否则，从第二上游数据单元逐个向下游搜索，直至搜索到符合第二下游预警条件的第二下游数据单元，并以与此第二下游数据单元相对应的航段为第二关键下游航段，同时记录该第二关键下游航段的序号p，所述的第二下游预警条件为：第p个数据单元的当前船舶速度小于第j个航段数据单元的当前船舶速度减去3海里每小时的值，且第p个数据单元的当前船舶密度大于10标准船每海里；
[0024]此后，将第二上游数据单元中的第二关键上游航段的编号、第二关键上游航段里程、第二关键上游航段的船舶速度及第二下游数据单元中的第二关键下游航段的编号、第二关键下游航段里程写入安全预警方案表，再根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AIS数据的航道通航安全预警方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：把航道划分为航路段(航段)，采集航段内船舶的AIS数据，并记录各个航段起点距航道起点的里程，再将各个航段与计算机连接，使计算机能够获取各个航段的船舶AIS数据，同时，按照各个航段里程由小到大的顺序，依次对航段进行序号编制，所述序号为：1、2、3、
……
、n，n为航段的序号且为自然数，所述的航段船舶AIS数据用于输出包括船舶交通流速度、密度和流量数据的信息包。步骤2：建立AIS数据存储表，该存储表包含第1、第2、第3、
……
、第l－1、第l数据单元，l＝n，第1、第2、第3、
……
、第l－1、第l数据单元分别存储有来自序号为1、2、3、
……
、n－1、n航段的AIS数据，每个数据单元包括航段单元序号、航段起点距离航道起点的里程、航段当前的船舶流量、船舶速度、船舶密度、当前的安全临界密度、当前的稳定性状态标识；再建立安全预警状态表，所述安全预警状态表包含数据单元，每个数据单元包括关键上游航段编号、关键上游航段的船舶速度、关键下游航段编号、关键下游航段里程、交通事故的发生时间及交通事故的发生位置，步骤3：对AIS数据存储表进行初始化，并对安全预警状态表进行清零处理，步骤4：在收到信息包后，清除安全预警方案表内数据，同时，根据收到的信息包内容，更新AIS数据存储表，步骤5：从第l数据单元逐个向上游搜索，直至搜索到稳定性状态标识为1的第一上游数据单元，并以与此第一上游数据单元相对应的航段为第一关键上游航段，同时记录该第一关键上游航段的序号i，所述的稳定性状态标识为1是指当前船舶密度大于安全临界密度；如果从第l数据单元搜索到第1数据单元都未搜索到稳定性状态标识为1的第一上游数据单元，等待接收下一个信息包，返回步骤4,否则，从第一上游数据单元逐个向下游搜索，直至搜索到符合第一下游预警条件的第一下游数据单元，并以与此第一下游数据单元相对应的航段为第一关键下游航段，同时记录该第一关键下游航段的序号r，所述的第一下游预警条件为：第r个数据单元的当前船舶速度小于第i个航段数据单元的当前船舶速度减去3海里每小时的值，且第r个数据单元的当前船舶密度大于10标准船每海里；此后，将第一上游数据单元中的第一关键上游航段的编号、第一关键上游航段里程、第一关键上游航段的船舶速度及第一下游数据单元中的第一关键下游航段的编号、第一关键下游航段里程写入安全预警方案表，再根据新写入安全预警方案表的数据计算第一交通事故发生时间和位置：其中，t1为第一交通事故发生时间，单位为秒，d
下游1
为第一关键下游航段里程，单位为海里，d
上游1
为第一关键上游航段里程，单位为海里，v
上游1
为第一关键上游航段的船舶速度，单位为海里每小时；其中，h1为第一交通事故发生位置，单位为海里，d
上游1
为第一关键上游航段里程，单位为海里，t1为第一交通事故发生时间，单位为秒，v
上游1
为第一关键上游航段采集的船舶速度，单位为海里每小时；
将上述第一交通事故发生时间和位置写入安全预警方案表，并进入步骤6，如果从第一关键上游航段所对应的数据单元逐个向下游搜索至第l数据单元，都没有搜索到符合第一下游预警条件的第一下游数据单元，则进入步骤6，步骤6：从第i
‑
1数据单元逐个向上游搜索，直至搜索到稳定性状态标识为1的第二上游数据单元，并以与此第二上游数据单元相对应的航段为第二关键上游航段，同时记录该第二关键上游航段的序号j，所述的稳定性状态标识为1是指当前船舶密度大于安全临界密度；如果从第i
‑
1数据单元搜索到第1数据单元都未搜索到稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇敏，王洋，
申请(专利权)人：浙江满洋船务工程有限公司，
类型：发明
国别省市：