渔船行为分类识别报警方法、设备及存储介质

本发明涉及智能识别系统，尤其是涉及一种基于船舶自动识别系统的渔船行为智能分类识别报警方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国加快建设海洋强国及全球海洋经济重心下移，用于获取海洋信息、资源、能源的海底基础设施逐渐增多，其中包括海底广域观测网、水下油气生产系统、海洋能发电装备等。这些海底设施建设和运维成本很高，但面临被各类船舶拖网、抛锚、拖锚损坏的风险。其中，渔船船型相对较小，种类较多，捕捞工作行动各异，相比其他类型的船舶抛锚行为更为频繁。抛锚与拖锚破坏海底设施，切断海底光电缆，不仅造成极大的经济损失，同时也可能给海域生态安全带来威胁。因此，识别渔船风险行为，对渔船风险行为进行及时预警，是降低海底基础设施运行风险的有效手段。然而，现有渔船分类识别程序，通常只能分类识别渔船的捕捞类别，而无法识别渔船的行为状态，因此无法为保障海底基础设施运行安全提供足够的技术支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于船舶自动识别系统的渔船行为智能分类识别报警方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、作为本发明的第一方面，提供一种渔船行为分类识别报警方法，包括以下步骤：

4、获取渔船数据；

5、对获取数据进行预处理；

6、对预处理后的数据进行特征工程，提取统计特征；所述特征工程对象包括船舶速度特征、船舶航向特征和经纬度特征；

7、根据特征工程中提取到的统计特征，进行渔船行为识别，所述渔船行为识别包括锚定、转向和直行；

8、根据特征工程中提取到的统计特征，通过lightgbm模型对渔船轨迹特征进行分类；

9、将设定时间内频繁转向和直行的记录时段标记，根据标记时段的渔船轨迹特征，确定渔船种类；

10、输出渔船种类以及渔船行为状态的分类识别结果；

11、判断渔船抛锚与拖锚行为是否出现在存在海底设施的范围内，若是发出警报。

12、进一步的，所述渔船数据格式采用csv格式；识别报警前后所述csv格式文件的原渔船数据对应不变。

13、进一步的，所述预处理包括：统一为浮点数类型；速度、方向保留一位小数；经纬度保留设定位数的小数；以连续的设定天数为单位分割数据集；转化为one-hot标签。

14、进一步的，所述特征工程中：

15、所述船舶速度特征包括：速度的偏度与峰度；

16、所述经纬度特征包括：经纬度的偏度、峰度、众数以及锚点、锚点个数与停船率。

17、进一步的，所述渔船的行为识别具体步骤为：

18、将速度、速度的一阶差分的绝对值和经纬度的一阶差分绝对值的取值均小于阈值的记录点标注为锚定；对于速度、速度的一阶差分的绝对值和经纬度的一阶差分绝对值的取值均大于阈值的记录点，将方向的一阶差分的绝对值小于阈值的记录点标注为转向，否则标注为直行。

19、进一步的，所述渔船抛锚与拖锚行为判断具体过程如下：

20、若渔船行为识别为锚定，则为判定渔船进行抛锚行为，若渔船被判定为锚定后仍长时间存在速度特征则判定渔船进行拖锚行为。

21、进一步的，若经过经纬度比较与渔船行为状态确认，渔船在存在海底设施海域而未进行抛锚、拖锚等行为，则发出安全提示。

22、进一步的，所述渔船行为分类识别报警方法在进行识别报警前，输入训练数据进行预训练；

23、在识别报警后，输出训练结果与识别报警结果的p-r曲线，对识别准确率进行检测。

24、作为本发明的第二方面，提供一种电子设备，包括：

25、一个或多个处理器；

26、存储器，用于存储一个或多个程序；

27、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的渔船行为分类识别方法。

28、作为本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述渔船行为分类识别方法的步骤。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明提供一种基于船舶自动识别系统的渔船行为智能分类识别方法，利用渔船的经纬度、航向航速等船舶自动识别系统数据，对渔船进行种类分类识别，并实时判断渔船的行进状态。面对可能造成海底设施损坏的渔船抛锚、拖锚行进等行为，行为分类识别系统将进行报警，提醒用户注意，及时对渔船进行警告驱离，可有效减少海底设施受损问题。

技术特征：

1.一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述渔船数据格式采用csv格式；识别报警前后所述csv格式文件的原渔船数据对应不变。

3.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述预处理包括：统一为浮点数类型；速度、方向保留一位小数；经纬度保留设定位数的小数；以连续的设定天数为单位分割数据集；转化为one-hot标签。

4.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述特征工程中：

5.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述渔船的行为识别具体步骤为：

6.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述渔船抛锚与拖锚行为判断具体过程如下：

7.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，若经过经纬度比较与渔船行为状态确认，渔船在存在海底设施海域而未进行抛锚、拖锚等行为，则发出安全提示。

8.根据权利要求1所述的一种渔船行为分类识别报警方法，其特征在于，所述渔船行为分类识别报警方法在进行识别报警前，输入训练数据进行预训练；

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述渔船行为分类识别方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种渔船行为分类识别报警方法、设备及存储介质，该方法包括：获取渔船数据并进行预处理；对预处理后的数据进行特征工程，提取统计特征；根据特征工程中提取到的统计特征，进行渔船行为识别，所述渔船行为识别包括锚定、转向和直行；根据特征工程中提取到的统计特征，通过LightGBM模型对渔船轨迹特征进行分类；将设定时间内频繁转向和直行的记录时段标记，根据标记时段的渔船轨迹特征，确定渔船种类；输出渔船种类以及渔船行为状态的分类识别结果并判断渔船抛锚与拖锚行为是否出现在存在海底设施的范围内，若是发出警报。该方法可有效识别渔船行为，并及时对渔船进行警告驱离，可有效减少海底设施受损问题。

技术研发人员：吕枫,王天之,袁子龙,陈超
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13