水上（海上）智能巡航系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种巡航系统，特别是涉及一种对水上(海上）智能化动态巡航执法系 统。
【背景技术】
[0002] 海事部门面临着巨大的水上交通安全监管压力。传统的巡航在长江海事的安全监 管中发挥了重要的作用，但传统巡航模式工作量大、成本高、效率低，即使巡航频度大，但也 不能巡查所有的重点部位，同时，只能通过肉眼或望远镜查看水域环境，凭经验做出判断， 非巡航时间不能实时了解辖区内通行状况。
[0003] 开发智能巡航系统的目的在于适应简政放权工作需要，进一步转变海事监管模 式，整合信息资源，规范信息化执法装备配置，形成一个中枢（以指挥中心为中枢）、两个中 心（指挥中心、监控中心：基层站点）、三级运行（指挥中心、基层站点、信息化海巡艇三级运 行）、四类装备(数据采集类、网络传输类、指挥协调类、支持保障类装备）、五个阶段(异常情 况发现判明阶段、执法处置决策制定阶段、执法处置信息流转阶段、执法处置行为实施阶 段、执法处置信息反馈阶段)的标准化智能巡航系统运行模式。
[0004] 智能巡航系统是以指挥平台为中枢，利用GIS(地理信息系统）、￥了5、0：1^15等信 息化装备，以及海事数据系统，发现、记录、处置违法行为的智能化动态执法系统。智能巡航 系统不是狭义的巡航巡查系统，而是一种标准化的信息化动态执法系统，它在装备配备、执 法流程等方面都拥有标准化的管理模式，不仅有助于实现对通航环境和船舶等外部信息的 动态掌控，也有助于实现对内部执法资源的动态掌控;不仅有助于提供更为全面、真实、可 靠的执法信息，有助于制定科学的执法决策，也有助于实现对执法处置过程的全程跟踪和 现场信息的实时采集，大大提升执法活动的针对性，提高执法资源的利用率和执法处置工 作效率。
[0005] 目前我国各类数字巡查，电子巡航系统已经得到初步应用，但是还尚未开发出智 能巡航系统，这使得我国依然大量依靠现场巡航，不仅资源耗费巨大，而且效率低下，因此 通过智能巡航系统从而实现一切执法资源都在视线之内、掌控之下和调度之中，一切执法 过程都在监督之下，一切执法活动都在指挥中心指挥之下完成，一切执法效果都可预期、可 评价的目标。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种水上(海上)智能巡航系统，其不仅可以替 代现有的人工或者电子巡航系统完成巡航工作，而且能够进一步提尚海事监管能力，提尚 服务水平，促进水上交通安全，节省巡航成本。
[0007] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种水上(海上）智能巡航系 统，其特征在于，所述智能巡航系统包括集成多种水上(海上)数据采集单元与静态数据库， 利用多源异构数据融合方法实现对数据的处理形成满足巡航工作标准的数据与信息资料 库，建立一套集成数字虚拟巡航、异常处置、跟踪盯防、实时预警、预测分析与查询回放等功 能模块的智能巡航系统。
[0008] 优选地，所述集成多种水上(海上)数据采集单元，包括VTS(船舶交通管理）系统、 CCTV(视频监控)视频采集单元、AIS(船舶自动识别系统)系统、以及卫星遥感、直升机、无人 机、无人艇、水文气象仪多种可以采集通航环境要素，船舶动态信息的仪器与装备中的一种 或者多种。
[0009] 优选地，所述的多源异构数据融合方法实现对数据的处理是对源自不同数据采集 终端的数据，包括有文本、图像、音频、数字等不同结构与类型的数据进行关联规则分析与 模式分类，形成满足巡航工作标准的数据与信息资料库。
[0010] 优选地，所述的数字虚拟巡航模块是指利用值班指挥人员可以在巡航可视化平台 上根据工作需要按时间，巡航路径，巡航区域，重点管控区域编制巡航计划，周期性地虚拟 巡航，巡航过程中通过分析通航环境与船舶等的动态与静态信息，发现巡航工作区域的异 常情况，并且将异常情况记录与存储在数据服务中心。
[0011] 优选地，所述的异常处置模块是指值班指挥人员可以了解出现异常的船舶、区域 与事件等，对异常情况进行进一步确认、审核与处置。
[0012] 优选地，所述的跟踪盯防模块可以利用智能巡航可视化平台查看与查询当前通航 环境与船舶情况，并且利用多种数据采集传感器装置对某些特定船舶、区域与事件进行跟 踪与盯防。
[0013] 优选地，所述的实时预警模块指在所管辖的范围内，根据事先设置的比对规则，当 发现异常信息时，系统自动实时报警并把报警信息进入异常情况数据库。
[0014] 优选地，所述的预测分析模块系统以历史数据为基础，结合船舶航行计划与气象 预测信息等，以及船舶、船员与公司的静态与动态信息，在基于大数据平台利用数据挖掘方 法对船舶或通航环境的未来较长一段时间内可能的情况进行多方位预测，及时发现可能存 在的潜在危险。
[0015] 优选地，所述的查询回放模块可以根据时间段、区域或者事件等对多源异构传感 器数据进行同步回放。
[0016] 所述多源异构数据融合方法包括以下步骤：
[0017] 1)通过日期与时间对所述多种水上(海上)数据采集单元采集的多源异构数据同 步；
[0018] 2)然后以空间网格形式，对多源异构数据进行空间分类；
[0019] 3)以网格区域为研究对象，检索覆盖该区域的多元数据，包括VTS识别跟踪的数 据、AIS报告的数据、CCTV图像数据、以及无人机、卫星遥感所采集的图像数据；
[0020] 4)利用图像处理算法实现图像数据的船舶目标检测与跟踪；
[0021] 5)对网格区域中AIS目标、VTS目标、以及图像检测目标建立空间拓扑关系信息；
[0022] 6)设计如下多源异构数据融合数据模型实现已知识别数据与未知数据的识别与 融合，即利用AIS数据实现CCTV、以及无人机、卫星遥感所采集的图像数据中的目标的识别 与信息融合；
[0023] 多源异构数据融合数据模型:假设某时刻某区别Μ个子网格的CCTV、无人机载摄像 数据、直升机载摄像数据、卫星遥感数据所获取的未知(待识别)船舶目标空间拓扑关系数 据集分别表示为父={父1，知，"_;}，其中每类数据；^ =丨#，;#^~义)；^ = 1，2广_，111，其服 从空间分布关联关系？(心，办，一4^)415、￥了5等已知（已识别跟踪)的船舶目标空间拓扑关 系数据集为Υ={Υι，Υ2,…，Ym}，其中1·1 ，i = l，2,…，m，其服从空间分布 关联关系？(￥1，￥2，，._，￥^)，并且？(父1，父2，，._，父^)*?(￥1，￥2，·^^);
[0024]为了求解所述多源异构数据融合数据模型中的空间分布比较问题，借助机器学习 中的再生核希尔伯特空间（RKHS)理论;假设'M为一希尔伯特空间定义在数据领域尤上，那 么其可以称为再生核希尔伯特空间，需要满足以下条件:对于任意函数/6 H，f(x)可以表 示为一个内积形式，即f(x) =〈f，Φ (X)〉，其中Φ (X)为从尤到Η的映射，并且任意两个映 射函数之间的内积可以通过核函数kU，，）=〈 Φ (Υ )，Φ (X)〉计算得到；
[0025]然后在基于二维或者三维地理信息可视化平台把各类通航环境信息，多源异构融 合处理后的船舶信息，以及从远程获取的气象、水文、视频等信息以比较友好的方式展示出 来，让值班人员可以直观观察需要巡航水域的情况。
[0026]本发明的积极进步效果在于:本发明所要解决的技术问题是提供一种智能巡航系 统，其不仅可以替代现有的人工或者电子巡航系统完成巡航工作，而且能够进一步提高海 事监管能力，提高服务水平，促进水上交通安全，节省巡航成本。本发明通过集成多种水上 (海上)数据采集单元与静态数据库，利用多源异构数据融合方法实现对数据的处理形成满 足巡航工作标准的数据与信息资料库，建立一套集成数字虚拟巡航、异常处置、跟踪盯防、 实时预警、预测分析与查询回放等功能模块的智能巡航系统。本发明实现各类信息高度融 合，执行程序标准严谨，信息流转便捷高效，执法行动快速有效