水上（海上）智能巡航系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種巡航系統，特別是涉及一種對水上(海上）智能化動態巡航執法系 統。
【背景技術】
[0002] 海事部門面臨著巨大的水上交通安全監管壓力。傳統的巡航在長江海事的安全監 管中發揮了重要的作用，但傳統巡航模式工作量大、成本高、效率低，即使巡航頻度大，但也 不能巡查所有的重點部位，同時，只能通過肉眼或望遠鏡查看水域環境，憑經驗做出判斷， 非巡航時間不能實時了解轄區內通行狀況。
[0003] 開發智能巡航系統的目的在于適應簡政放權工作需要，進一步轉變海事監管模 式，整合信息資源，規范信息化執法裝備配置，形成一個中樞（以指揮中心為中樞）、兩個中 心（指揮中心、監控中心：基層站點）、三級運行（指揮中心、基層站點、信息化海巡艇三級運 行）、四類裝備(數據采集類、網絡傳輸類、指揮協調類、支持保障類裝備）、五個階段(異常情 況發現判明階段、執法處置決策制定階段、執法處置信息流轉階段、執法處置行為實施階 段、執法處置信息反饋階段)的標準化智能巡航系統運行模式。
[0004] 智能巡航系統是以指揮平臺為中樞，利用GIS(地理信息系統）、￥了5、0：1^15等信 息化裝備，以及海事數據系統，發現、記錄、處置違法行為的智能化動態執法系統。智能巡航 系統不是狹義的巡航巡查系統，而是一種標準化的信息化動態執法系統，它在裝備配備、執 法流程等方面都擁有標準化的管理模式，不僅有助于實現對通航環境和船舶等外部信息的 動態掌控，也有助于實現對內部執法資源的動態掌控;不僅有助于提供更為全面、真實、可 靠的執法信息，有助于制定科學的執法決策，也有助于實現對執法處置過程的全程跟蹤和 現場信息的實時采集，大大提升執法活動的針對性，提高執法資源的利用率和執法處置工 作效率。
[0005] 目前我國各類數字巡查，電子巡航系統已經得到初步應用，但是還尚未開發出智 能巡航系統，這使得我國依然大量依靠現場巡航，不僅資源耗費巨大，而且效率低下，因此 通過智能巡航系統從而實現一切執法資源都在視線之內、掌控之下和調度之中，一切執法 過程都在監督之下，一切執法活動都在指揮中心指揮之下完成，一切執法效果都可預期、可 評價的目標。
【發明內容】
[0006] 本發明所要解決的技術問題是提供一種水上(海上)智能巡航系統，其不僅可以替 代現有的人工或者電子巡航系統完成巡航工作，而且能夠進一步提尚海事監管能力，提尚 服務水平，促進水上交通安全，節省巡航成本。
[0007] 本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：一種水上(海上）智能巡航系 統，其特征在于，所述智能巡航系統包括集成多種水上(海上)數據采集單元與靜態數據庫， 利用多源異構數據融合方法實現對數據的處理形成滿足巡航工作標準的數據與信息資料 庫，建立一套集成數字虛擬巡航、異常處置、跟蹤盯防、實時預警、預測分析與查詢回放等功 能模塊的智能巡航系統。
[0008] 優選地，所述集成多種水上(海上)數據采集單元，包括VTS(船舶交通管理）系統、 CCTV(視頻監控)視頻采集單元、AIS(船舶自動識別系統)系統、以及衛星遙感、直升機、無人 機、無人艇、水文氣象儀多種可以采集通航環境要素，船舶動態信息的儀器與裝備中的一種 或者多種。
[0009] 優選地，所述的多源異構數據融合方法實現對數據的處理是對源自不同數據采集 終端的數據，包括有文本、圖像、音頻、數字等不同結構與類型的數據進行關聯規則分析與 模式分類，形成滿足巡航工作標準的數據與信息資料庫。
[0010] 優選地，所述的數字虛擬巡航模塊是指利用值班指揮人員可以在巡航可視化平臺 上根據工作需要按時間，巡航路徑，巡航區域，重點管控區域編制巡航計劃，周期性地虛擬 巡航，巡航過程中通過分析通航環境與船舶等的動態與靜態信息，發現巡航工作區域的異 常情況，并且將異常情況記錄與存儲在數據服務中心。
[0011] 優選地，所述的異常處置模塊是指值班指揮人員可以了解出現異常的船舶、區域 與事件等，對異常情況進行進一步確認、審核與處置。
[0012] 優選地，所述的跟蹤盯防模塊可以利用智能巡航可視化平臺查看與查詢當前通航 環境與船舶情況，并且利用多種數據采集傳感器裝置對某些特定船舶、區域與事件進行跟 蹤與盯防。
[0013] 優選地，所述的實時預警模塊指在所管轄的范圍內，根據事先設置的比對規則，當 發現異常信息時，系統自動實時報警并把報警信息進入異常情況數據庫。
[0014] 優選地，所述的預測分析模塊系統以歷史數據為基礎，結合船舶航行計劃與氣象 預測信息等，以及船舶、船員與公司的靜態與動態信息，在基于大數據平臺利用數據挖掘方 法對船舶或通航環境的未來較長一段時間內可能的情況進行多方位預測，及時發現可能存 在的潛在危險。
[0015] 優選地，所述的查詢回放模塊可以根據時間段、區域或者事件等對多源異構傳感 器數據進行同步回放。
[0016] 所述多源異構數據融合方法包括以下步驟：
[0017] 1)通過日期與時間對所述多種水上(海上)數據采集單元采集的多源異構數據同 步；
[0018] 2)然后以空間網格形式，對多源異構數據進行空間分類；
[0019] 3)以網格區域為研究對象，檢索覆蓋該區域的多元數據，包括VTS識別跟蹤的數 據、AIS報告的數據、CCTV圖像數據、以及無人機、衛星遙感所采集的圖像數據；
[0020] 4)利用圖像處理算法實現圖像數據的船舶目標檢測與跟蹤；
[0021] 5)對網格區域中AIS目標、VTS目標、以及圖像檢測目標建立空間拓撲關系信息；
[0022] 6)設計如下多源異構數據融合數據模型實現已知識別數據與未知數據的識別與 融合，即利用AIS數據實現CCTV、以及無人機、衛星遙感所采集的圖像數據中的目標的識別 與信息融合；
[0023] 多源異構數據融合數據模型:假設某時刻某區別Μ個子網格的CCTV、無人機載攝像 數據、直升機載攝像數據、衛星遙感數據所獲取的未知(待識別)船舶目標空間拓撲關系數 據集分別表示為父={父1，知，"_;}，其中每類數據；^ =丨#，;#^~義)；^ = 1，2廣_，111，其服 從空間分布關聯關系？(心，辦，一4^)415、￥了5等已知（已識別跟蹤)的船舶目標空間拓撲關 系數據集為Υ={Υι，Υ2,…，Ym}，其中1·1 ，i = l，2,…，m，其服從空間分布 關聯關系？(￥1，￥2，，._，￥^)，并且？(父1，父2，，._，父^)*?(￥1，￥2，·^^);
[0024]為了求解所述多源異構數據融合數據模型中的空間分布比較問題，借助機器學習 中的再生核希爾伯特空間（RKHS)理論;假設'M為一希爾伯特空間定義在數據領域尤上，那 么其可以稱為再生核希爾伯特空間，需要滿足以下條件:對于任意函數/6 H，f(x)可以表 示為一個內積形式，即f(x) =〈f，Φ (X)〉，其中Φ (X)為從尤到Η的映射，并且任意兩個映 射函數之間的內積可以通過核函數kU，，）=〈 Φ (Υ )，Φ (X)〉計算得到；
[0025]然后在基于二維或者三維地理信息可視化平臺把各類通航環境信息，多源異構融 合處理后的船舶信息，以及從遠程獲取的氣象、水文、視頻等信息以比較友好的方式展示出 來，讓值班人員可以直觀觀察需要巡航水域的情況。
[0026]本發明的積極進步效果在于:本發明所要解決的技術問題是提供一種智能巡航系 統，其不僅可以替代現有的人工或者電子巡航系統完成巡航工作，而且能夠進一步提高海 事監管能力，提高服務水平，促進水上交通安全，節省巡航成本。本發明通過集成多種水上 (海上)數據采集單元與靜態數據庫，利用多源異構數據融合方法實現對數據的處理形成滿 足巡航工作標準的數據與信息資料庫，建立一套集成數字虛擬巡航、異常處置、跟蹤盯防、 實時預警、預測分析與查詢回放等功能模塊的智能巡航系統。本發明實現各類信息高度融 合，執行程序標準嚴謹，信息流轉便捷高效，執法行動快速有效