一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法

本发明涉及海上交通安全，特别是涉及一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法。

背景技术：

1、航标作为一类重要的助航设备，可用来指示航海区域的方向以及范围，同时标识各种作业区域或危险水域等，为船舶安全、稳定地航行创造基础条件。在我国航标提供的基础功能包括船舶定位、导航或用于其他专用目的。随着航运管理需求的提高和技术的发展，航标功能日趋完善，由基础航标发展为多功能航标，除基本的功能外，还进一步包括了船舶立体监控、水域污染监测、预警辅助决策、历史信息查询以及趋势分析预测等功能。然而航标在提供助航保障的同时，经常受到过往船只的碰撞，各地区船舶－航标碰撞事故平均每年多达几十起，由此导致各地区航标每年应急修复费用达到数百万元。尤其在一些航运繁忙的港口，几乎每个月都会有船舶－航标碰撞事故的发生，对海上交通安全造成一定的不利影响。

2、航标碰撞，航标作为船舶进入沿海区域的引航标志，引导船舶航行进入目标区域，由于海上风浪、船舶视野限制等客观因素，船舶行驶到航标附近时，往往容易发生碰撞事故，导致航标主体结构受损，主要是航标助航标志油漆破损、太阳能板撞坏失效、航标灯器撞坏失效等，严重影响附近水域船舶航行安全，需要相关部门及时出船进行维修，占用海事系统的宝贵资源。

3、航标回旋半径，航标主体结构通过锚链固定在海底的水泥沉块上，由于锚链长度一般大于海底深度及海浪的作用，航标主体结构会以水泥沉块为圆点，在圆形区域内做往复运动，航标做往复运动的圆形区域的半径称为航标回旋半径。现有技术中对于目标海域内船舶和航标的预测精度较为低下，造成的安全隐患较大。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，本发明解决了现有技术中对于目标海域内船舶和航标的预测精度较为低下，造成的安全隐患较大的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，包括：

4、根据航标历史数据，确定航标回旋区域，所述航标历史数据：航标事故历史数据和航标历史经纬度信息；

5、获取待测船舶航行轨迹数据；

6、将所待测船舶航行轨迹数据输入至构建好的轨迹预测模型中，得到轨迹预测数据；

7、基于航标回旋区域，根据所述轨迹预测数据，判断待测船舶是否与目标航标发生碰撞，若是，则通过ais基站向待测船舶发送航标碰撞告警信号，驶离航标回旋区域。

8、优选地，所述根据航标历史数据，确定航标回旋区域，包括：

9、根据航标事故历史数据，确定目标航标；

10、根据航标历史经纬度信息，确定所述目标航标的历史轨迹；

11、根据所述历史轨迹确定所述目标航标的回旋半径和圆心；

12、基于所述目标航标的回旋半径和圆心，确定航标回旋区域。

13、优选地，所述轨迹预测模型的构建方法为：

14、获取样本数据集，所述样本数据集包括训练集和测试集；

15、基于行lstm和gru的算法，根据训练集构建初始模型；

16、根据所述测试集对所述初始模型进行验证，得到轨迹预测模型。

17、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

18、本发明提供了一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，包括：根据航标历史数据，确定航标回旋区域，所述航标历史数据：航标事故历史数据和航标历史经纬度信息；获取待测船舶航行轨迹数据；将所待测船舶航行轨迹数据输入至构建好的轨迹预测模型中，得到轨迹预测数据；基于航标回旋区域，根据所述轨迹预测数据，判断待测船舶是否与目标航标发生碰撞，若是，则通过ais基站向待测船舶发送航标碰撞告警信号，驶离航标回旋区域。本发明通过历史数据构建了航标的区域和船舶的预测数据，基于对预测数据和航标区域提升了风险预测的精确度。

技术特征：

1.一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，其特征在于，所述根据航标历史数据，确定航标回旋区域，包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，其特征在于，所述轨迹预测模型的构建方法为：

技术总结本发明提供了一种基于人工智能时间序列预测算法的航标碰撞预警方法，包括：根据航标历史数据，确定航标回旋区域，所述航标历史数据：航标事故历史数据和航标历史经纬度信息；获取待测船舶航行轨迹数据；将所待测船舶航行轨迹数据输入至构建好的轨迹预测模型中，得到轨迹预测数据；基于航标回旋区域，根据所述轨迹预测数据，判断待测船舶是否与目标航标发生碰撞，若是，则通过AIS基站向待测船舶发送航标碰撞告警信号，驶离航标回旋区域。本发明解决了现有技术中对于目标海域内船舶和航标的预测精度较为低下，造成的安全隐患较大的问题。技术研发人员：田洋,王化斌,封雷,甘孟兰,张华,田海,张添中,袁靖周,刘罕,陈灼波,刘国鑫,李巧娈,王阳,李辉,王志斌,田海彬,王美琪,洪毅君,温启锐受保护的技术使用者：中国科学院重庆绿色智能技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/29