伴随模式模型

一、需求分析

通过船只轨迹数据获取不同船只间是否存在伴随航行的现象，通过船只轨迹获取船只伴随航行的区间，以便后续分析。

二、主要功能

长时间伴随船只，护航伴随、通行船队船只检测、伴随捕鱼船只识别等等。模型对挖沙、运沙船之间的关系等类似行为，通过位置稀疏化进行过滤。

三、模型

3.1 模型主要思路

通过船只航迹数据来判断该船只在航行过程中是否存在伴随船只，根据船只间的距离、速度、航迹向来确定船只的伴随区间，即伴随的起始位置和时间。

3.2 模型流程框图

3.3 模型的详细说明

1. 数据预处理

考虑到船只发送AIS数据与位置之间的关系，对数据进行预处理。以基准船只轨迹数据点的初始点为起点，每个3海里记录一个点，包括该点经度、纬度、时间，直至结束。

2. 数据处理

计算需要处理的船只轨迹点与基准船只预处理得到的轨迹点间的距离，

1）判断航迹点间距离：相同时间（考虑到AIS发送时间间隔不同，相同时间取处理轨迹数据中离基准轨迹点时间最近点，且时间差不能长于10分钟）内航迹点间距离是否小于2海里；若大于2海里，则进行6）；若小于2海里，则进行2）。

2）判断航迹向偏差：判断两船只的航迹向偏差，如果航迹向偏差大于40°，将该点标记为可疑点；如果小于40°，则进行3）。

3）判断速度差阈值（计算方式见下文）：如果速度不在速度差阈值范围内，将该点标记为可疑点；如果在其中，则进行4）。

4）判断是否存在可疑数据：存在可疑数据则将可疑数据转为记录数据，可疑数据点作为伴随记录的起始点；如果不存在则直接将该点作为伴随记录的起始点。

5）伴随行为判断：统计记录起始点到当前记录点的累计时间和累计距离。如果累计时间大于2小时或者累计距离大于50海里，则计算该里程的平均速度（累计距离/累计时间），如果平均速度大于1.0m/s，则判定该记录为伴随行为，同时输出数据。

6）距离大于2海里数据判断：之前是否存在记录数据，存在记录数据则判断两条船是否分离进行7）；如果不存在记录数据则检测是否存在可疑数据，存在即清空。

7）伴随结束行为判断：连续三个点，距离都大于2海里。若连续3点距离大于2海里，则进行8）；若连续3点内距离仍有小于2海里，则之前数据确定为异常点，将其归入记录数据。

3. 数据循环

重复进行上步骤中1）~7），直到判断轨迹数据结束。

 

注：

1）速度差阈值计算：

A、B两点为基准轨迹的两个相邻点，A点判断为伴随点，则速度阈值为：[ ]

其中：L为A、B两点间距离，t为A、B两点时间间隔， 为两条船航迹向偏差角度， 。（相对位置关系可以见下图）

2）伴随平均速度：

伴随平均速度 = 累计伴随距离 / 上累计时间;