一种基于实时AIS的船舶目标黑白名单维护方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法。

背景技术：

海面船舶目标数量巨大，大部分船舶安装了ais设备，可对外广播包括mmsi(船舶识别号)、船舶类型、船名、船宽、主机、起始港和目的港、船舶位置、速度、转向速率等信息。但是个别非法船只、海盗船等采用关闭设备、修改ais基本信息、套用它船等手段，达到隐瞒自身船舶和航行信息的目标。因此，如何有效分析和逐步排查，来达到有效识别典型的特定船舶目标变的越来越重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，利用长期积累的ais信息，通过对大数据的有效分析和逐步排查，建立黑白名单库，并利用实时ais信息进行更新，达到有效识别典型的特定船舶目标的目的。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其特征是，包含以下步骤：

s1、根据ais信息建立排查条件重要度排序；

s2、当获得船舶目标单次更新的ais信息时，结合已有的黑名单、白名单按照排查条件中的静态排查条件进行初步甄选，以更新黑名单并得到灰名单和待排查船名单；此时待排查船名单包含一初步甄选出的可疑船名单；

s3、对灰名单和待排查船名单中的船舶进一步收集第一类多批次的ais信息，并结合该第一类多批次的ais信息按照排查条件中的动态排查条件进行进一步的甄选，以更新白名单和待排查船名单并同时得到待其他手段排查船名单；此时，更新后的待排查船名单包含一高度可疑船名单以及一更新后的可疑船名单；

s4、对可疑船名单和高度可疑船名单中的船舶进一步收集第二类多批次的ais信息，并结合该第二类多批次的ais信息进行进一步的甄选，以再次更新黑名单以及待其他手段排查船名单。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中，所述步骤s1的建立的排查条件重要度排序指：

设定9类排查条件：mmsi规范性、有无船舶档案、是否特定船舶、静态信息与档案是否相符、有无od记录、是否挂靠特殊港口、轨迹是否存在“飞线”、回报目的港与航迹是否一致、航迹特征与商船是否一致；

将所述9类排查条件按照先静态后动态，先即时评判后中长时间评判进行排序；

将排查条件区分为非常重要、比较重要、一般重要三个等级。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中，所述步骤s2中的静态排查条件指：

mmsi规范性、有无船舶档案、是否特定船舶、静态信息与档案是否相符。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中，所述步骤s3中的动态排查条件指：

有无od记录、是否挂靠特殊港口、轨迹是否存在“飞线”、回报目的港与航迹是否一致、航迹特征与商船是否一致。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中：

白名单是指通过所有排查条件筛选后，未发现其有类似特定行为的船舶；

黑名单是指符合多项排查条件，可确定为特定船舶目标；

待排查船是指有类似特定行为的船舶，可分为可疑船、高度可疑船，须通过进一步排查；

灰名单是指依据单次ais，不在现有黑名单、白名单列表内，且仅根据静态信息，无法确定其为可疑船、高度可疑船或黑名单的船舶。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中，步骤s4后还包含：

s5、对待其他手段排查船名单进行天基遥感的验证，继续归类进白名单或黑名单，并得到最终的白名单和黑名单。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中：

ais信息包含世界主要港口的位置数据、船舶的轨迹数据、历史轨迹数据库、船舶资料库、船舶mmsi号码、船舶ais系统播发的目的港和预计抵达时间。

上述的基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其中：

mmsi规范性、有无船舶档案、是否特定船舶、静态信息与档案是否相符均是利用ais信息中的船舶mmsi号码结合mmsi号码的编排规则所得到船舶mmsi号码数据库来进行判定的；

有无od记录、是否挂靠特殊港口均是根据ais信息中的世界主要港口的位置数据，利用船舶的轨迹数据，计算出船舶的挂靠港记录数据后形成的od记录数据库来进行判定的；

轨迹是否存在“飞线”是根据ais信息中的船舶资料库所筛选出特定船舶数据库来进行判定的；

回报目的港与航迹是否一致是根据ais信息中的船舶ais系统播发的目的港和预计抵达时间，得到船舶所处位置、海域、航向和速度特征，进而得到包含航次信息与船舶所处的位置的船舶航次信息数据库来进行判定的；

航迹特征与商船是否一致是利用ais信息中的历史轨迹数据库分析船舶航行特征，进而得到的船舶航行特征数据库来进行判定的。

本发明与现有技术相比具有以下优点：解决了船舶目标实时管理的问题，提高了对各类特性船舶目标的发现时效性，并对已有船舶目标黑白名单库的实时有效更新，有利于长期对船舶目标进行管理。

附图说明

图1为本发明方法中的静态排查条件；

图2为本发明方法中的动态排查条件；

图3为本发明的方法流程图；

图4为本发明的实施例中步骤s2的具体流程图；

图5为本发明的实施例中步骤s3.a的具体流程图；

图6为本发明的实施例中步骤s3.b的具体流程图；

图7为本发明的实施例中步骤s4.a的具体流程图；

图8为本发明的实施例中步骤s4.b的具体流程图；

图9为本发明的实施例中步骤s4.c的具体流程图；

图10为本发明的实施例中步骤s4.d的具体流程图；

图11为本发明的实施例中步骤s4.e的具体流程图；

图12为本发明的实施例中步骤s4.f的具体流程图；

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图3所示，本发明提出了一种基于实时ais的船舶目标黑白名单维护方法，其包含以下步骤：

s1、根据ais信息建立排查条件重要度排序；

s2、当获得船舶目标单次更新的ais信息时，结合已有的黑名单、白名单按照排查条件中的静态排查条件进行初步甄选，以更新黑名单并得到灰名单和待排查船名单；此时待排查船名单包含一初步甄选出的可疑船名单；

s3、对灰名单和待排查船名单中的船舶进一步收集第一类多批次的ais信息，并结合该第一类多批次的ais信息按照排查条件中的动态排查条件进行进一步的甄选，以更新白名单和待排查船名单并同时得到待其他手段排查船名单；此时，更新后的待排查船名单包含一高度可疑船名单以及一更新后的可疑船名单；

s4、对可疑船名单和高度可疑船名单中的船舶进一步收集第二类多批次的ais信息，并结合该第二类多批次的ais信息进行进一步的甄选，以再次更新黑名单以及待其他手段排查船名单；

s5、对待其他手段排查船名单进行天基遥感的验证，继续归类进白名单或黑名单，并得到最终的白名单和黑名单。

如图1、2所示，所述步骤s1的建立的排查条件重要度排序指：

设定9类排查条件：1mmsi规范性、2有无船舶档案、3是否特定船舶、4静态信息与档案是否相符、5有无od记录、6是否挂靠特殊港口、7轨迹是否存在“飞线”、8回报目的港与航迹是否一致、9航迹特征与商船是否一致；将上述9类排查条件按照先静态后动态，先即时评判后中长时间评判进行排序；并将排查条件区分为非常重要、比较重要、一般重要三个等级。非常重要：能直接判定船舶是否为特定船舶的排查条件，如3；比较重要：能判定船舶是否与特定船舶行为高度相似的排查条件，如5、6、9；一般重要：能判定船舶是否有类似特定船舶行为的排查条件，如1、2、4、7、8。通过依次的排查，最终将船舶归纳为白名单、黑名单、待其他手段排查船，因此得出以下表格：

所述步骤s2中的静态排查条件指：mmsi规范性、有无船舶档案、是否特定船舶、静态信息与档案是否相符。

所述步骤s3中的动态排查条件指：有无od记录、是否挂靠特殊港口、轨迹是否存在“飞线”、回报目的港与航迹是否一致、航迹特征与商船是否一致。

通过本发明方法得到的所述的白名单是指通过所有排查条件筛选后，未发现其有类似特定行为的船舶；黑名单是指符合多项排查条件，可确定为特定船舶目标；待排查船是指有类似特定行为的船舶，可分为可疑船、高度可疑船，须通过进一步排查；灰名单是指依据单次ais，不在现有黑名单、白名单列表内，且仅根据静态信息，无法确定其为可疑船、高度可疑船或黑名单的船舶。

ais信息包含世界主要港口的位置数据、船舶的轨迹数据、历史轨迹数据库、船舶资料库、船舶mmsi号码、船舶ais系统播发的目的港和预计抵达时间。

mmsi规范性、有无船舶档案、是否特定船舶、静态信息与档案是否相符均是利用ais信息中的船舶mmsi号码结合mmsi号码的编排规则所得到船舶mmsi号码数据库来进行判定的。具体的，船舶水上移动业务识别号(mmsi)随船舶注册登记而获得，国际海事组织和无线电联盟对该号码有相应的管理规则，各国海事主管机关根据该规则管理和分配船舶的mmsi号码，该号码具有明显的规则特征，且唯一。该号码是船舶ais设备的唯一识别号，通过ais信息对外播发，可被岸基或天基接收基站接收。利用该号码的规则特征，可以判断船舶的mmsi号码是否规范。当有两条或两条以上的船舶使用同一mmsi号码对外广播ais信息时，这些船舶的轨迹将会产生“飞线”现象，即当在地图或海图上显示这些船舶轨迹点时，船舶会在极短的时间内从一点移动到另外一个遥远的点，然后再移动回来，类似这样来回反复的移动。通过分析船舶的轨迹数据，获得这些产生“飞线”现象的船舶的mmsi号。

有无od记录、是否挂靠特殊港口均是根据ais信息中的世界主要港口的位置数据，利用船舶的轨迹数据，计算出船舶的挂靠港记录数据后形成的od记录数据库来进行判定的；

轨迹是否存在“飞线”是根据ais信息中的船舶资料库所筛选出特定船舶数据库来进行判定的。具体的：国际航行船舶均需要在国际海事组织登记注册，获得船舶的注册号即imo编号，该编号随船舶终身不变，且不重复。登记的信息主要有船舶类型，船舶尺度，船舶国籍，船籍港，船舶吨位等，船舶的注册登记资料也是公开的。该号码将通过船舶ais信息对外播发，可被陆基或天基接收基站接收。可以根据这些数据筛选出特定种类的船舶，建立特别种类船舶数据库。

回报目的港与航迹是否一致是根据ais信息中的船舶ais系统播发的目的港和预计抵达时间，得到船舶所处位置、海域、航向和速度特征，进而得到包含航次信息与船舶所处的位置的船舶航次信息数据库来进行判定的。具体的，船舶ais信息包含了船舶的航次信息，即本航次船舶的目的港，预计抵达时间等。根据这类信息，结合船舶所处的位置，航向和速度，为后续判断船舶ais系统播发航次信息与船舶所处的位置是否具有合理性构成依据。

航迹特征与商船是否一致是利用ais信息中的历史轨迹数据库分析船舶航行特征，进而得到的船舶航行特征数据库来进行判定的。具体的：船舶历史数据包含了船舶的运动信息，比如位置，速度，航向，事件等。可以根据这些信息计算船舶的航行特征，比如速度变化范围，该船舶经常航行的水域，该船舶吃水的变化范围等，形成船舶航行特征数据库。

本实施例中，如图4所示(值得注意的是附图中数字的含义，没有括号的数字表示的是船舶的类型，括号内的数字对应的是该类型船舶所对应的排查问题，例如，可疑船1(1)的含义是第1类可疑船，对应的是符合1mmsi规范性的排查问题的船舶；高度可疑船2(6)的含义是第2类高度可疑船，对应的是符合6是否挂靠特殊港口的排查问题的船舶；黑名单(3)的含义是对应的是符合3是否特定舰船的排查问题的船舶)，所述的步骤s2具体包含：

s21、判定传来的实时ais数据信息中的船舶是否在已有的黑名单内，对于判断结果为是的船舶继续保存在黑名单内，步骤s2执行完毕，对于判断结果为否的船舶继续执行步骤s22；

s22、判断船舶是否在已有的白名单内，对于判断结果为是的船舶继续保存在白名单内，步骤s2执行完毕，对于判断结果为否的船舶继续执行步骤s23；

s23、判断船舶的mmsi是否规范，对于判断结果为是的船舶继续执行步骤s24，对于判断结果为否的船舶将其归为第1类可疑船(可疑船1(1))并继续执行步骤s3；

s24、判断船舶有无船舶档案，对于判断结果为是的船舶继续执行不走s25，对于判断结果为否的船舶将其归为第2类可疑船(可疑船2(2))并继续执行步骤s3；

s25、判断船舶是否特定船舶，对于判断结果为是的船舶将其划入黑名单(黑名单(3))，对于判断结果为否的船舶继续执行步骤s26；

s26、判断船舶的静态信息与档案是否相符，对于判断结果为是的船舶将其划入灰名单，对于判断结果为否的船舶将其归为第3类可疑船(可疑船3(4))。

所述的步骤s3具体包含首先完成的步骤s3，具体包含如图5～6所示的，s3.a(s3.a1～s3.a5)、步骤s3.b(s3.b1～s3.b5)，以及其次需要完成的步骤s4，具体包含如图7～12所示的，步骤s4.a(s4.a1～s4.a2)、步骤s4.b、步骤s4.c(s4.c1～s4.c2)、步骤s4.d、步骤s4.4(s4.e1～s4.e3)、步骤s4.f，具体的：

步骤s3.a1～s3.a5包含：

s3.a1、判断灰名单中的船舶有无od记录，对于判断结果为是的船舶继续执行步骤s3.a2，对于判断结果为否的船舶将其归为第3类高度可疑船(高度可疑船3(5))；

s3.a2、判断船舶是否挂靠特殊港口，对于判断结果为是的船舶将其归为第4类高度可疑船(高度可疑船4(6))，对于判断结果为否的船舶继续执行步骤s3.a3；

s3.a3、判断船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判断结果为是的船舶将其归为第4类可疑船(可疑船4(7))，对于判断结果为否的船舶继续执行步骤s3.a4；

s3.a4、判断船舶回报目的港与航迹是否一致，对于判断结果为是的船舶继续执行步骤s3.a5，对于判断结果为否的船舶将其归为第5类可疑船(可疑船5(8))；

s3.a5、判断船舶航行特征与商船是否一致，对于判断结果为是的船舶将其划入白名单，对于判断结果为否的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(9))。

步骤s3.b1～s3.b5包含：

s3.b1、判断可疑船名单中的第1类可疑船(可疑船1(1))、第2类可疑船(可疑船2(2))、第3类可疑船(可疑船3(4))有无od记录，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、5))，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s3.b2；

s3.b2、判断船舶是否挂靠特殊港口，对于判定结果为是的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、6))，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s3.b3；

s3.b3、判断船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判定结果为是的船舶归为第1类高度可疑船(高度可疑船1(1/2/4、7))，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s3.b4；

s3.b4、判断船舶回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为否的船舶归为第2类高度可疑船(高度可疑船1(1/2/4、8))，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s3.b5；

s3.b5、判断船舶的航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、9))，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(1/2/4))。

步骤s4.a1～s4.a2包含：

s4.a1、判断第4类可疑船(可疑船4(7))回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为否的船舶归为第5类高度可疑船(高度可疑船5(7、8))，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s4.a2；

s4.a2、判断船舶航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(7、9))，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(7))。

步骤s4.b包含：

s4.b、判断第5类可疑船(可疑船5(8))航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(8、9))，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(8))。

步骤s4.c1～s4.c2包含：

s4.c1、判断第1类高度可疑船(高度可疑船1(1/2/4、7))回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、7、8))，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s4.c2；

s4.c2、判断船舶航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、7、9)，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(1/2/4、7))。

步骤s4.d包含：

s4.d、判断第2类高度可疑船(高度可疑船2(1/2/4、8))航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、8、9))，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(1/2/4、8))。

步骤s4.e1～s4.e3包含：

s4.e1、判断第3类高度可疑船(高度可疑船3(5))、第4类高度可疑船(高度可疑船4(6))船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判定结果为是的船舶将其划入黑名单(黑名单(5/6、7))，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s4.e2；

s4.e2、判断船舶回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(5/6、8)，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s4.e3；

s4.e3、判断船舶航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(5/6、9)，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(5/6))。

步骤s4.f包含：

s4.f、判断第5类高度可疑船(高度可疑船5(7、8))航行特征与商船是否一致，对于判定结果为否的船舶将其划入黑名单(黑名单(7、8、9)，对于判定结果为是的船舶将其划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(7、8))。

上述步骤设计中可以看出，在步骤s4的排查过程中，部分类型可疑船舶或部分类型高可疑船舶跳过了部分排查条件，起到了提高排查效率但又不失准确性的目的。

综合以上分析，下表给出了本发明方法中待排查船及黑、白名单判别条件，以及典型的欺骗方式的整体归类结果。欺骗方式判别为：符合排查条件3，真实ais信号；符合排查条件1或2，虚假ais信号；符合排查条件4或7，套用ais信号；其他为盗用ais信号。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。