水上（海上）智能巡航系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種巡航系統(tǒng)，特別是涉及一種對(duì)水上(海上）智能化動(dòng)態(tài)巡航執(zhí)法系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 海事部門(mén)面臨著巨大的水上交通安全監(jiān)管壓力。傳統(tǒng)的巡航在長(zhǎng)江海事的安全監(jiān) 管中發(fā)揮了重要的作用，但傳統(tǒng)巡航模式工作量大、成本高、效率低，即使巡航頻度大，但也 不能巡查所有的重點(diǎn)部位，同時(shí)，只能通過(guò)肉眼或望遠(yuǎn)鏡查看水域環(huán)境，憑經(jīng)驗(yàn)做出判斷， 非巡航時(shí)間不能實(shí)時(shí)了解轄區(qū)內(nèi)通行狀況。
[0003] 開(kāi)發(fā)智能巡航系統(tǒng)的目的在于適應(yīng)簡(jiǎn)政放權(quán)工作需要，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變海事監(jiān)管模 式，整合信息資源，規(guī)范信息化執(zhí)法裝備配置，形成一個(gè)中樞（以指揮中心為中樞）、兩個(gè)中 心（指揮中心、監(jiān)控中心：基層站點(diǎn)）、三級(jí)運(yùn)行（指揮中心、基層站點(diǎn)、信息化海巡艇三級(jí)運(yùn) 行）、四類(lèi)裝備(數(shù)據(jù)采集類(lèi)、網(wǎng)絡(luò)傳輸類(lèi)、指揮協(xié)調(diào)類(lèi)、支持保障類(lèi)裝備）、五個(gè)階段(異常情 況發(fā)現(xiàn)判明階段、執(zhí)法處置決策制定階段、執(zhí)法處置信息流轉(zhuǎn)階段、執(zhí)法處置行為實(shí)施階 段、執(zhí)法處置信息反饋階段)的標(biāo)準(zhǔn)化智能巡航系統(tǒng)運(yùn)行模式。
[0004] 智能巡航系統(tǒng)是以指揮平臺(tái)為中樞，利用GIS(地理信息系統(tǒng)）、￥了5、0：1^15等信 息化裝備，以及海事數(shù)據(jù)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)、記錄、處置違法行為的智能化動(dòng)態(tài)執(zhí)法系統(tǒng)。智能巡航 系統(tǒng)不是狹義的巡航巡查系統(tǒng)，而是一種標(biāo)準(zhǔn)化的信息化動(dòng)態(tài)執(zhí)法系統(tǒng)，它在裝備配備、執(zhí) 法流程等方面都擁有標(biāo)準(zhǔn)化的管理模式，不僅有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)通航環(huán)境和船舶等外部信息的 動(dòng)態(tài)掌控，也有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部執(zhí)法資源的動(dòng)態(tài)掌控;不僅有助于提供更為全面、真實(shí)、可 靠的執(zhí)法信息，有助于制定科學(xué)的執(zhí)法決策，也有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)法處置過(guò)程的全程跟蹤和 現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)采集，大大提升執(zhí)法活動(dòng)的針對(duì)性，提高執(zhí)法資源的利用率和執(zhí)法處置工 作效率。
[0005] 目前我國(guó)各類(lèi)數(shù)字巡查，電子巡航系統(tǒng)已經(jīng)得到初步應(yīng)用，但是還尚未開(kāi)發(fā)出智 能巡航系統(tǒng)，這使得我國(guó)依然大量依靠現(xiàn)場(chǎng)巡航，不僅資源耗費(fèi)巨大，而且效率低下，因此 通過(guò)智能巡航系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)一切執(zhí)法資源都在視線之內(nèi)、掌控之下和調(diào)度之中，一切執(zhí)法 過(guò)程都在監(jiān)督之下，一切執(zhí)法活動(dòng)都在指揮中心指揮之下完成，一切執(zhí)法效果都可預(yù)期、可 評(píng)價(jià)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種水上(海上)智能巡航系統(tǒng)，其不僅可以替 代現(xiàn)有的人工或者電子巡航系統(tǒng)完成巡航工作，而且能夠進(jìn)一步提尚海事監(jiān)管能力，提尚 服務(wù)水平，促進(jìn)水上交通安全，節(jié)省巡航成本。
[0007] 本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種水上(海上）智能巡航系 統(tǒng)，其特征在于，所述智能巡航系統(tǒng)包括集成多種水上(海上)數(shù)據(jù)采集單元與靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)， 利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理形成滿(mǎn)足巡航工作標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與信息資料 庫(kù)，建立一套集成數(shù)字虛擬巡航、異常處置、跟蹤盯防、實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)測(cè)分析與查詢(xún)回放等功 能模塊的智能巡航系統(tǒng)。
[0008] 優(yōu)選地，所述集成多種水上(海上)數(shù)據(jù)采集單元，包括VTS(船舶交通管理）系統(tǒng)、 CCTV(視頻監(jiān)控)視頻采集單元、AIS(船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))系統(tǒng)、以及衛(wèi)星遙感、直升機(jī)、無(wú)人 機(jī)、無(wú)人艇、水文氣象儀多種可以采集通航環(huán)境要素，船舶動(dòng)態(tài)信息的儀器與裝備中的一種 或者多種。
[0009] 優(yōu)選地，所述的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理是對(duì)源自不同數(shù)據(jù)采集 終端的數(shù)據(jù)，包括有文本、圖像、音頻、數(shù)字等不同結(jié)構(gòu)與類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則分析與 模式分類(lèi)，形成滿(mǎn)足巡航工作標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與信息資料庫(kù)。
[0010] 優(yōu)選地，所述的數(shù)字虛擬巡航模塊是指利用值班指揮人員可以在巡航可視化平臺(tái) 上根據(jù)工作需要按時(shí)間，巡航路徑，巡航區(qū)域，重點(diǎn)管控區(qū)域編制巡航計(jì)劃，周期性地虛擬 巡航，巡航過(guò)程中通過(guò)分析通航環(huán)境與船舶等的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)信息，發(fā)現(xiàn)巡航工作區(qū)域的異 常情況，并且將異常情況記錄與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)服務(wù)中心。
[0011] 優(yōu)選地，所述的異常處置模塊是指值班指揮人員可以了解出現(xiàn)異常的船舶、區(qū)域 與事件等，對(duì)異常情況進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)、審核與處置。
[0012] 優(yōu)選地，所述的跟蹤盯防模塊可以利用智能巡航可視化平臺(tái)查看與查詢(xún)當(dāng)前通航 環(huán)境與船舶情況，并且利用多種數(shù)據(jù)采集傳感器裝置對(duì)某些特定船舶、區(qū)域與事件進(jìn)行跟 蹤與盯防。
[0013] 優(yōu)選地，所述的實(shí)時(shí)預(yù)警模塊指在所管轄的范圍內(nèi)，根據(jù)事先設(shè)置的比對(duì)規(guī)則，當(dāng) 發(fā)現(xiàn)異常信息時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)報(bào)警并把報(bào)警信息進(jìn)入異常情況數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0014] 優(yōu)選地，所述的預(yù)測(cè)分析模塊系統(tǒng)以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合船舶航行計(jì)劃與氣象 預(yù)測(cè)信息等，以及船舶、船員與公司的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息，在基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)利用數(shù)據(jù)挖掘方 法對(duì)船舶或通航環(huán)境的未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)可能的情況進(jìn)行多方位預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存 在的潛在危險(xiǎn)。
[0015] 優(yōu)選地，所述的查詢(xún)回放模塊可以根據(jù)時(shí)間段、區(qū)域或者事件等對(duì)多源異構(gòu)傳感 器數(shù)據(jù)進(jìn)行同步回放。
[0016] 所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法包括以下步驟：
[0017] 1)通過(guò)日期與時(shí)間對(duì)所述多種水上(海上)數(shù)據(jù)采集單元采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)同 步；
[0018] 2)然后以空間網(wǎng)格形式，對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分類(lèi)；
[0019] 3)以網(wǎng)格區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，檢索覆蓋該區(qū)域的多元數(shù)據(jù)，包括VTS識(shí)別跟蹤的數(shù) 據(jù)、AIS報(bào)告的數(shù)據(jù)、CCTV圖像數(shù)據(jù)、以及無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感所采集的圖像數(shù)據(jù)；
[0020] 4)利用圖像處理算法實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的船舶目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤；
[0021] 5)對(duì)網(wǎng)格區(qū)域中AIS目標(biāo)、VTS目標(biāo)、以及圖像檢測(cè)目標(biāo)建立空間拓?fù)潢P(guān)系信息；
[0022] 6)設(shè)計(jì)如下多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)已知識(shí)別數(shù)據(jù)與未知數(shù)據(jù)的識(shí)別與 融合，即利用AIS數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)CCTV、以及無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感所采集的圖像數(shù)據(jù)中的目標(biāo)的識(shí)別 與信息融合；
[0023] 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)模型:假設(shè)某時(shí)刻某區(qū)別Μ個(gè)子網(wǎng)格的CCTV、無(wú)人機(jī)載攝像 數(shù)據(jù)、直升機(jī)載攝像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)所獲取的未知(待識(shí)別)船舶目標(biāo)空間拓?fù)潢P(guān)系數(shù) 據(jù)集分別表示為父={父1，知，"_;}，其中每類(lèi)數(shù)據(jù)；^ =丨#，;#^~義)；^ = 1，2廣_，111，其服 從空間分布關(guān)聯(lián)關(guān)系？(心，辦，一4^)415、￥了5等已知（已識(shí)別跟蹤)的船舶目標(biāo)空間拓?fù)潢P(guān) 系數(shù)據(jù)集為Υ={Υι，Υ2,…，Ym}，其中1·1 ，i = l，2,…，m，其服從空間分布 關(guān)聯(lián)關(guān)系？(￥1，￥2，，._，￥^)，并且？(父1，父2，，._，父^)*?(￥1，￥2，·^^);
[0024]為了求解所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)模型中的空間分布比較問(wèn)題，借助機(jī)器學(xué)習(xí) 中的再生核希爾伯特空間（RKHS)理論;假設(shè)'M為一希爾伯特空間定義在數(shù)據(jù)領(lǐng)域尤上，那 么其可以稱(chēng)為再生核希爾伯特空間，需要滿(mǎn)足以下條件:對(duì)于任意函數(shù)/6 H，f(x)可以表 示為一個(gè)內(nèi)積形式，即f(x) =〈f，Φ (X)〉，其中Φ (X)為從尤到Η的映射，并且任意兩個(gè)映 射函數(shù)之間的內(nèi)積可以通過(guò)核函數(shù)kU，，）=〈 Φ (Υ )，Φ (X)〉計(jì)算得到；
[0025]然后在基于二維或者三維地理信息可視化平臺(tái)把各類(lèi)通航環(huán)境信息，多源異構(gòu)融 合處理后的船舶信息，以及從遠(yuǎn)程獲取的氣象、水文、視頻等信息以比較友好的方式展示出 來(lái)，讓值班人員可以直觀觀察需要巡航水域的情況。
[0026]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種智能巡航系 統(tǒng)，其不僅可以替代現(xiàn)有的人工或者電子巡航系統(tǒng)完成巡航工作，而且能夠進(jìn)一步提高海 事監(jiān)管能力，提高服務(wù)水平，促進(jìn)水上交通安全，節(jié)省巡航成本。本發(fā)明通過(guò)集成多種水上 (海上)數(shù)據(jù)采集單元與靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，利用多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理形成滿(mǎn) 足巡航工作標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)與信息資料庫(kù)，建立一套集成數(shù)字虛擬巡航、異常處置、跟蹤盯防、 實(shí)時(shí)預(yù)警、預(yù)測(cè)分析與查詢(xún)回放等功能模塊的智能巡航系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)各類(lèi)信息高度融 合，執(zhí)行程序標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)，信息流轉(zhuǎn)便捷高效，執(zhí)法行動(dòng)快速有效