船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集方法与流程

本发明涉及水上交通安全技术领域，尤其涉及船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集方法。

背景技术：

船舶定线制作为“海上高速公路”，代表着水上船舶航行秩序管理的发展方向，世界上大部分的重要国际航行水域都已建立了船舶定线制。实践证明，船舶定线制在规范船舶航行，有效分隔相反的船舶交通流，降低船舶会遇率，等方面发挥了积极作用，使船舶定线制水域安全形势和航行秩序有了根本性的好转，取得了良好的安全效益和经济社会效益。

在船舶定线制领域，实施分道通航制虽可以使航段上的船舶会遇率降至极低的水平，但在航路交叉点附近，会遇率基本没有变化，这说明以分道通航制为主的船舶定线制方案并没有很好的解决各主要交通流汇集区域的船舶会遇问题。相反，由于船舶定线制对船舶交通流的约束和引导，多股交通流向交叉口集中，使得警戒区(多为航道交叉口)交通密度更大、流量更大、流向更复杂，船舶会遇问题更趋严重。船舶驾驶员在航道平面交叉口的操作任务较重，在短时间内要做出各种判断和完成必要的驾驶操作，船舶避碰操纵时的不确定性相应增加，所以造成船舶定线制警戒区事故频发，安全状况亟待提高的现状。

紧迫局面即为水上交通冲突，碰撞危险度反映了水上交通冲突的严重程度。交通冲突数据是进行交通冲突机理分析，交通安全评价，优化设计方案及制定安全改善措施等一系列工作的基础，因此一个合理规范的交通冲突数据采集方法显得尤为重要。道路交通冲突数据采集方法主要有人工调查、录像调查和数字图像处理技术，前两种方法劳动强度大，观测者的可靠性难以保证，第三种方法现阶段尚未发展成熟，数据采集的制约一定程度上阻碍了道路交通冲突技术的发展应用。此外，在水上交通领域，现有的船舶碰撞危险度的研究多是仅分析了两船的船舶碰撞危险度的求取方法，没有进一步进行局部水域的船舶碰撞危险的自动计算与统计，工程实践应用性不强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实时判断出两船之间的水上交通冲突危险程度，同时自动记录警戒区船舶交通流量、流向，水上交通冲突发生位置，发生冲突的船舶各项参数等船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集方法，包括以下具体步骤：

(1)、分析船舶碰撞危险度影响因素，并根据船舶自动识别系统AIS确定水上交通冲突参数，如：最短会遇距离D_CPA、最小会遇时间T_CPA、目标船方位、目标船舷角、本船与目标船的航速、会遇时两船的航速比等；

(2)、采集船舶定线制警戒区水上交通冲突数据样本，使用支持向量机SVM进行学习训练，选择核函数及其最优的参数，建立SVM分类模型；

(3)、在VC++6.0环境中，将libsvm软件包嵌入到电子海图信息显示系统ECDIS程序，导入SVM分类模型，实时两两判断并记录区域内船舶冲突危险程度数据，同时电子海图信息显示系统ECDIS完成警戒区船舶流量、流向统计，水上交通冲突发生时间、位置，发生冲突的船舶MMSI码、位置、航速、航向等数据的记录。

与现有技术相比，本发明的优点是本方法基于ECDIS、AIS、VC++6.0和libsvm平台，实现了水上交通冲突及其严重程度的判定，冲突发生的各项参数记录以及整个警戒区的交通流量、流向统计等。试验结果表明，该方法运行稳定，效果良好，数据可靠。本数据采集方法的实现为交通冲突技术应用于船舶定线制警戒区交通安全研究提供了基础数据，为进一步寻找交通改善措施，减少警戒区航行船舶交通冲突次数的发生，降低事故率和事故严重程度，提高船舶定线制设计与安全运行水平等奠定了良好的基础。同时，本数据采集方法也可用于其它交通密度较大水域的水上交通冲突数据采集。

附图说明

图1为长江口船舶定线制B警戒区24小时水上交通冲突分布图；

图2为对B警戒区水上交通冲突以时间统计的柱状图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

船舶定线制警戒区水上交通冲突数据自动采集方法，包括以下具体步骤：

(1)、分析船舶碰撞危险度影响因素，并根据船舶自动识别系统AIS确定水上交通冲突参数，如：最短会遇距离D_CPA、最小会遇时间T_CPA、目标船方位、目标船舷角、本船与目标船的航速、会遇时两船的航速比等；

(2)、采集船舶定线制警戒区水上交通冲突数据样本，使用支持向量机SVM进行学习训练，选择核函数及其最优的参数，建立SVM分类模型；

(3)、在VC++6.0环境中，将libsvm软件包嵌入到电子海图信息显示系统ECDIS程序，导入SVM分类模型，实时两两判断并记录区域内船舶冲突危险程度数据，同时电子海图信息显示系统ECDIS完成警戒区船舶流量、流向统计，水上交通冲突发生时间、位置，发生冲突的船舶MMSI码、位置、航速、航向等数据的记录。

以下是通过本方法对水上交通冲突数据的自动采集范例。

应用本方法对长江口船舶定线制B警戒区进行数据采集，并进行初步的数据处理与分析。B警戒区24小时水上交通冲突数据，如表1、表2、表3、表4所示，图1中三角形、矩形和圆形图标分别表示一般、中等和严重水上交通冲突，图2表示对应航道的交通流量统计，柱状图的方向表示交通流的方向。

表1 B警戒区24小时交通流量统计

表2 B警戒区水上交通冲突以时间统计

表3 B警戒区24小时水上交通冲突分区域统计

表4 B警戒区24小时水上交通冲突按航行轨迹分类

注：表4中冲突以单船计数，也即1次冲突计做了2次。