一种基于历史AIS的特定船舶目标甄选方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种基于历史ais的特定船舶目标甄选方法。

背景技术：

海面船舶目标数量巨大，大部分船舶都安装了ais设备，可对外广播包括mmsi(船舶识别号)、船舶类型、船名、船长、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，也有非法船只、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历史ais的特定船舶目标甄选方法，利用长期积累的ais信息，通过对大数据的分析和排查，建立黑白名单库，并实时更新，达到有效识别典型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：

一种基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其特征是，包含以下步骤：

s1、根据船舶ais信息建立排查条件重要度排序；

s2、利用船舶历史ais信息数据得到待排查数据库，根据排查条件重要度排序，对待排查数据库按照黑、白名单生成流程甄选出白名单、黑名单、待排查船名单以及待其他手段排查船名单；所述的待排查船名单内包含可疑船名单和高度可疑船名单；

s3、对甄选出的待排查船名单内的可疑船名单和高度可疑船名单进行进一步的甄选，并更新黑名单以及待其他手段排查船名单。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，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。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中，所述的步骤s2中的按照黑、白名单生成流程甄选出白名单、黑名单、待排查船名单以及待其他手段排查船名单的过程为：

s21、判定待排查数据库中所有船舶的mmsi是否规范，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s22，对于判定结果为否的船舶将其归类为第1类可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s22、继续判定船舶有无船舶档案，对于判定结果为有的船舶继续执行步骤s23，对于判定结果为无的船舶将其归类为第2类可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s23、继续判定船舶是否特定船舶，对于判定结果为是的船舶将其归类为特定船舶并划入黑名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s24；

s24、继续判定船舶静态信息与档案是否相符，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s25，对于判定结果为否的船舶将其归类为第3类可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s25、继续判定船舶有无od记录，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s6，对于判定结果为无的船舶将其判定为第1类高度可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s26、继续判定船舶是否挂靠特殊港口，对于判定结果为是的船舶将其判定为第2类高度可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s27；

s27、继续判定船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判定结果为是的船舶将其归类为第4类可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s28；

s28、继续判定船舶回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s29，对于判定结果为否的船舶将其归类为第5类可疑船划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s29、继续判定船舶航行特征与商船是否一致，对于判定结果为是的船舶将其归类为未发现类似特定行为的船舶并划入白名单，对于判定结果为否的船舶将其划入待其他手段排查船名单。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中：

所述的待排查数据库包含船舶mmsi号码数据库、od记录数据库、特定船舶数据库、船舶航次信息数据库、船舶航行特征数据库。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中，所述的步骤s2中的利用船舶历史ais信息数据得到待排查数据库的方法为：

结合历史ais信息数据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，形成od记录数据库；

根据历史ais信息数据中的历史轨迹数据库，分析船舶航行特征，得到船舶航行特征数据库；

根据历史ais信息数据中的船舶资料库，筛选出特定船舶数据库；

利用历史ais信息数据中的船舶mmsi号码结合mmsi号码的编排规则，得到船舶mmsi号码数据库；

根据历史ais信息数据中的船舶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。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中，所述步骤s2中：

步骤s21、步骤s22、步骤s23、步骤s24是根据船舶mmsi号码数据库来进行判定的；

步骤s25、步骤s26是根据od记录数据库来进行判定的；

步骤s27是根据特定船舶数据库来进行判定的；

步骤s28是根据船舶航次信息数据库来进行判定的；

步骤s29是根据船舶航行特征数据库来进行判定的。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中，所述步骤s3具体包含：

对步骤s2中得到的5类可疑船进行进一步排查，继续归类进黑名单、待排查船名单中的高度可疑船名单以及待其他手段排查船名单；

对只剩高度可疑船名单的待排查船名单进行进一步排查，继续归类进黑名单以及待其他手段排查船名单。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，其中，步骤s3后还包含：

s4、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。

上述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，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；待排查船名单是指有类似特定行为的船舶，可分为可疑船名单和高度可疑船名单，须通过进一步排查。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、利用长期积累的ais信息，通过对大数据的分析和排查，建立黑、白名单库，可实时更新，达到有效识别典型特定船舶目标的目的；

2、解决了特定船舶目标甄选的问题，提高了对各类特定船舶目标的发现概率，用于长期对船舶目标的管理。

附图说明

图1为本发明的方法中所建立的排查条件重要度排序；

图2为本发明的方法流程图；

图3为本发明的实施例中的步骤s2的具体方法流程图；

图4为本发明的实施例中的步骤s3.a的具体方法流程图；

图5为本发明的实施例中的步骤s3.b的具体方法流程图；

图6为本发明的实施例中的步骤s3.c的具体方法流程图；

图7为本发明的实施例中的步骤s3.d的具体方法流程图；

图8为本发明的实施例中的步骤s3.e的具体方法流程图；

图9为本发明的实施例中的步骤s3.f的具体方法流程图。

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。

本发明提出了一种基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，如图2所示，其包含以下步骤：

s1、根据船舶ais信息建立排查条件重要度排序；

s2、利用船舶历史ais信息数据得到待排查数据库，根据排查条件重要度排序，对待排查数据库按照黑、白名单生成流程甄选出白名单、黑名单、待排查船名单以及待其他手段排查船名单；所述的待排查船名单内包含可疑船名单和高度可疑船名单；

s3、对甄选出的待排查船名单内的可疑船名单和高度可疑船名单进行进一步的甄选，并更新黑名单以及待其他手段排查船名单。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；所述的黑名单是指符合多项排查条件，可确定为特定船舶目标；所述的待排查船名单是指有类似特定行为的船舶名单，可分为可疑船名单和高度可疑船名单，须通过进一步排查。

步骤s3后还可以包含：

s4、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、带其他手段排查船，因此得出以下表格：

本实施例中，如图3所示，所述的步骤s2中的按照黑、白名单生成流程甄选出白名单、黑名单、待排查船名单以及待其他手段排查船名单的过程为(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)：

s21、判定待排查数据库中所有船舶的mmsi是否规范(即1mmsi规范性)，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s22，对于判定结果为否的船舶将其归类为第1类可疑船(可疑船1(1))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s22、继续判定船舶有无船舶档案，对于判定结果为有的船舶继续执行步骤s23，对于判定结果为无的船舶将其归类为第2类可疑船(可疑船2(2))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s23、继续判定船舶是否特定船舶，对于判定结果为是的船舶将其归类为特定船舶(黑名单(3))并划入黑名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s24；

s24、继续判定船舶静态信息与档案是否相符，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s25，对于判定结果为否的船舶将其归类为第3类可疑船(可疑船3(4))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s25、继续判定船舶有无od记录，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s6，对于判定结果为无的船舶将其判定为第1类高度可疑船(高度可疑船1(5))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s26、继续判定船舶是否挂靠特殊港口，对于判定结果为是的船舶将其判定为第2类高度可疑船(高度可疑船2(6))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s27；

s27、继续判定船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判定结果为是的船舶将其归类为第4类可疑船(可疑船4(7))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕，对于判定结果为否的船舶继续执行步骤s28；

s28、继续判定船舶回报目的港与航迹是否一致，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s29，对于判定结果为否的船舶将其归类为第5类可疑船(可疑船5(8))划入待排查船名单，步骤s2执行完毕；

s29、继续判定船舶航行特征与商船是否一致，对于判定结果为是的船舶将其归类为未发现类似特定行为的船舶并划入白名单，对于判定结果为否的船舶(待其他手段排查船(9))将其划入待其他手段排查船名单。

本实施例中，所述的待排查数据库包含船舶mmsi号码数据库、od记录数据库、特定船舶数据库、船舶航次信息数据库、船舶航行特征数据库。根据有关国际公约和法规要求，船舶均需要安装自动识别系统(ais)，该系统会按照公约和法规的要求，自动在公共频道上向外广播船舶的ais信息即本发明中使用的历史ais信息，该信息可通过安装在陆地或天基的接收设备接收到，再经过网络传输进入到本发明的接收处理程序中；

基于上述数据库，所述的步骤s2中的利用船舶历史ais信息数据得到待排查数据库的实现方法为：

通过od记录库生成模块结合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，形成od记录库；

通过船舶航行特征数据库生成模块根据历史ais信息数据中的历史轨迹数据库，分析船舶航行特征，得到船舶航行特征数据库；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。

通过特定船舶数据库生成模块根据历史ais信息数据中的船舶资料库，筛选出特定船舶数据库；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。

通过船舶mmsi号码数据库生成模块利用历史ais信息数据中的船舶mmsi号码结合mmsi号码的编排规则，得到船舶mmsi号码数据库；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。

通过船舶航次信息数据库生成模块利用历史ais信息数据中的船舶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。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。

本实施例中，步骤s21、步骤s22、步骤s23、步骤s24是根据船舶mmsi号码数据库来进行判定的(同样的，对后文中后续的排查条件1、2、3、4的排查也可以通过该方式完成)；步骤s25、步骤s26(同样的，对后文中后续的排查条件5、6的排查也可以通过该方式完成)是根据od记录数据库来进行判定的；步骤s27(同样的，对后文中的排查条件7后续的排查也可以通过该方式完成)是根据特定船舶数据库来进行判定的；步骤s28(同样的，对后文中的排查条件8后续的排查也可以通过该方式完成)是根据船舶航次信息数据库来进行判定的；步骤s29(同样的，对后文中后续的排查条件9的排查也可以通过该方式完成)是根据船舶航行特征数据库来进行判定的。

本实施例中，所述的基于历史ais的特定船舶目标甄选方法，所述步骤s3具体包含：对步骤s2中得到的5类可疑船进行进一步排查，继续归类进黑名单、待排查船名单中的高度可疑船名单以及待其他手段排查船名单；对只剩高度可疑船名单的待排查船名单进行进一步排查，继续归类进黑名单以及待其他手段排查船名单。具体的：

如图4～9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，黑名单(1/2/4、5)的含义是对应的是符合1、5或2、5或4、5的排查问题的船舶；待其他手段排查船(1/2/4)的含义是对应的是仅符合1或2或4的排查问题的船舶)，所述的步骤s3具体包含首先完成的步骤s3.a(s3.a1～s3.a5)、步骤s3.b(s3.b1～s3.b2)、步骤s3.c以及其次需要完成的步骤s3.d(s3.d1～s3.d3)、步骤s3.e(s3.e1～s3.e2)、步骤s3.f；

步骤s3.a1～s3.a5具体包含：

s3.a1、判断可疑船名单中的第1类可疑船(可疑船1(2))、第2类可疑船(可疑船2(2))、第3类可疑船(可疑船3(3))有无od记录，对于判定结果为无的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、5))，对于判定结果为有的船舶继续执行步骤s3.a2；

s3.a2、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.a3；

s3.a3、判断船舶轨迹是否存在“飞线”，对于判定结果为是的船舶将其划入黑名单(黑名单(1/2/4、7))，对于判定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，对于判定结果为否的船舶将其归类为第4类高度可疑船(高度可疑船4(1/2/4、8))，继续执行步骤s3.f，对于判定结果为是的船舶继续执行步骤s3.a5；

s3.a5、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、9))，对于判定结果为是的船舶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s3.b1～s3.b2具体包含：

s3.b1、判断可疑船名单中的第4类可疑船(可疑船4(7))的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判定为第5类高度可疑船(高度可疑船(7、8))，继续执行步骤s3.f，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划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(7))。

步骤s3.c具体包含：

s3.c、判断可疑船名单中的第5类可疑船(可疑船5(8))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(8、9))，对于判定结果为是的船舶划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(8))。

步骤s3.d1～s3.d3具体包含：

s3.d1、判断高度可疑船名单中的第1类高度可疑船(高度可疑船1(5))、第2类高度可疑船(高度可疑船2(6))的轨迹是否存在“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s3.d2；

s3.d2、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s3.d3；

s3.d3、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划入黑名单(黑名单(5/6、9))，对于判定结果为是的船舶划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(5/6))。

步骤s3.e1～s3.e2具体包含：

s3.e1、判断高度可疑船名单中的第3类高度可疑船(高度可疑船3(1/2/4、7))的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s3.e2；

s3.e2、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))，对于判定结果为否的船舶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s3.f具体包含：

s3.f、判断第4类高度可疑船(高度可疑船4(1/2/4、8))以及第5类高度可疑船(高度可疑船5(7、8))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、8、9或7、8、9))，对于判定结果为否的船舶划入待其他手段排查船名单(待其他手段排查船(1/2/4、8或7、8))。

上述步骤设计中可以看出，在步骤s3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。