摘 要

近年来，我国航海信息技术迅猛发展，船舶上配备的自动识别系统会对船舶的航行状态记录记录，并且会自动生成大量非常有用的航行数据，即ＡIS数据，越来越多的船舶AIS数据呈现急剧増长。有了这些巨大的AIS数据背后反映了船舶航行的各个方面，包括了丰富的物流、航运、海上交通等有用的信息。现代航运业的飞速发展，已有的数据分析处理随着方法已不能满足其数据的需求，急需有效的理论与技术对这些大量的AIS数据进行分析和应用。

本文以船舶轨迹作为研究的样本对象。运用到数据收集技术和分析处理等多种方法，主要解决船舶碰撞事故的回溯，开展完成以AIS数据为基础的船舶碰撞事故取证分析。对涉事船舶的操纵动机、行为进行识别进而进行碰撞事故的回溯，并且判断涉事船舶决策的合理性。基于Dcmpstcr-Shafcr证据理论对船舶操纵质量进行了定量评价，利用时间滑动窗口对涉事船舶的行为进行多维分析，在以AIS数据为基础事故回溯中评判船舶的决策和操纵质量。传播碰撞事故的回溯就是通过对AIS数据的分析进行仿真模拟，能有效还原涉事船舶的操纵意图和操纵质量，从而减少人为因素中对于航线的判断错误。

关键词：AIS数据 船舶碰撞 证据理论

Abstract

With the rapid progress of nautical information technology, the voyage data generated by the automatic identification system (AIS) is explosive. These massive AIS data contain rich knowledge of logistics, shipping and maritime traffic. The traditional data analysis method can not meet the requirements of the rapid development of modern shipping industry, and it is urgent to analyze and apply the effective theory and technology to these large numbers of AIS data. Data mining and clustering, as a theory and method of mining useful and potential utility knowledge from mass data, has become the main analysis technology of massive AIS data. Such

In this paper, the ship trajectory is a skillful object. Data mining and clustering techniques are used as a method. Aiming at the related problems in the route planning, the paper is devoted to the analysis of the collision accident forensics based on AIS data. The rationality of the ship's decision is judged by identifying the motive and behavior of the vessel involved. Based on the Dcmpstcr-Shafcr evidence theory, the quality of ship handling is evaluated quantitatively. In view of the interaction between the two sides of the collision, the time sliding window is used to cross analysis the behavior of both sides, making the decision and handling quality of the ship can be judged in a more specific background. The simulation analysis of a typical ship collision case shows that the proposed algorithm can effectively extract the maneuvering intention of the involved ship and reduce the human error of the route.

Key Words: AIS data； ship collision； evidence theory.

目 录

第一章 绪 论 1

1.1船舶碰撞事故AIS分析的目的及意义 1

1.2国内外发展现状 1

1.3本文研究内容 2

第二章 船舶的AIS数据解析 4

2.1AIS信息分类及内容 4

2.1.1 AIS消息简介 4

2.1.2AIS信息分类及内容 4

2.2 AIS数据解码 5

2.3 AIS数据预处理 5

2.4 研究水域的AIS数据筛选 7

2.5本章小结 9

第三章 船舶的协同避碰和动机提取算法 10

3.1船舶避碰理论 10

3.1.1船舶避碰原理 10

3.1.1船舶避碰过程 11

3.2船舶动机提取算法 13

3.2.1证据理论基础 13

3.3本章小结 13

第四章 碰撞过程中的行为建模 1

4.1船舶碰撞事故的贝叶斯网络节点变量 1

4.2船舶碰撞事故贝叶斯网络结构学习 2

4.2.1网络结构的描述 2

4.2.2 网络结构的确定 3

4.3船舶碰撞事故中的贝叶斯网络推理 4

4.4 MATLAB中的贝叶斯网络工具箱 5

4.5本章小结 7

第五章 涉事船舶在事故中的行为合理性评估 1

5.1会遇船舶碰撞行为和最近会遇点分布数据提取 1

5.2事故行为合理性分析 2

5.3本章小结 2

第六章 结 论 1

致 谢 25

参考文献 26

第一章 绪 论

1.1船舶碰撞事故AIS分析的目的及意义

近年来，随着航运事业不断进步的条件下，船舶运输不断增加，由此也带来了许许多多的穿不碰撞事故的重大事件。疏忽瞭望，不使用安全航速，船吸，小船占用大船航道违章航行，在转向点处会船，超载航行，不遵守雾航及使用高频电话有关规定等等都是事故发生的直接导火索。

近年来商船与渔船之间的碰撞事故日益增多，导致人员死亡失踪等重大碰撞事故接连发生，造成了不可挽回的人命损失以及巨大的经济财产损失。而我国沿海地方的商船与渔船碰撞事故的数量甚多，有些碰撞事故是由于驾驶员玩忽职守，忽视了瞭望，也有些则是由于我国渔民现阶段的总体素质不高，渔船的配置落后等多数造成，因此我们研究船舶碰撞事故，将其回溯，进行行为取证分析，还原碰撞事故真相，方可进一步减少居高不下的船舶碰撞事故的发生，意义重大。

我国目前是世界第一的渔船大国，然而现阶段更多的是木制的渔船以及小型渔船，再加上大量的渔船都存在着极为严重的老化现象，安全指数非常低，配置落后，技术陈旧，船型混杂，所以渔船的安全情况不容乐观，我国渔船船员死亡失踪率较高，相对于日本，韩国，以及欧美渔业发达国家落后甚远。而且频繁活动的渔船与高密度同行的商船，航线交叉重叠，木质渔船与小型渔船不易被发现。作业不规范。不同类型船舶之间的沟通存在着很多障碍，这也是我国沿海地带许多渔船与商船发生碰撞的事故的罪魁祸首之一。

分析商船与渔船碰撞事故，回溯根本原因，还原事故真相，有利于降低碰撞事故率，对于减少由于碰撞而导致的人员伤亡与失踪，财产的损失，存进航运事业与水上经济协调可持续发展都有着重大的战略意义。

1.2国内外发展现状

船舶领域理论是由滕井提出，从该理论提出以来，世界各国专家学者按照研究对象、方法的不同，提出了一系列的船舶领域模型。船舶领域的分析、提出和应用始终是航运事业上必须面对和解决的一个问题。下面将对多种船舶领域理论依次进行论述，并且对研究所采用的研究样本对象、数学处理方法和数据研究结果进行总结和比较。

福吉观测了日本某水道船舶交通量，获取了俯冲船的位置信息，并且对观测结果进行了分析，提出了椭圆形船舶领域模型。该模型中，被让路船位于椭圆中心，船首船尾方向就是对应的椭圆的长轴，船舶在横向上处于椭圆短轴。椭圆长短半轴与船的尺寸相关，短轴半径大约为船长的三倍，长轴半径大约为船长的0.8倍。后来，日本有许多其他研究人员也提出了不同形状的狭水道船舶领域模型，比如哈萨克族模型等。

对于海上船舶碰撞事故，国内外的研究重点基本一致，着重分析事故的发生因素、统计特性及影响规律等，而在船舶碰撞事故态势方面，国内学者的关注度还不多，研究成果也多体现在船舶碰撞事故风险及致因分析等方面。

纵观国内外学者近年来在海上船舶碰撞事故方面的研究可知，研究方面主要包括事故发生概率、风险预测、致因分析，而且研究方法不断成熟。但这大多是基于历史数据挖掘进行的船舶碰撞事故发生现状研究，没有实时表明整个事故的发展状况和演变趋势。在事故态势方面，研究多集中于道路交通领域，尚未将态势研究方法较广泛地应用于海上交通领域。总的来说，海上船舶碰撞事故态势研究还处于萌芽期，具有很大的研究潜力和空间，有待于加强和深化。因此，本文在参考道路交通事故态势研究的基础上，结合海上交通特点和环境因素，将其应用于船舶碰撞事故，扩展事故态势在海上交通的应用领域。

船舶领域的研究对象可以是交通调查中的样本对象，也可以是实际交通观测出来的样本对象、还可以是通过模拟器采集的样本对象。对于不同的研究对象的研究，可以采用船舶领域研究的不同方式，并且形成以交通观测法、航运调查法、船舶交通模拟器法为基础的研究方法和水动力学理论的研究方法等等。观测设备是一切交通观测法的基础，根据观测设备的不同观测方法又可以细致划分为观测、雷达扫描、航空摄影、卫星图像以及AIS系统。航运调查法则主要指通过调查问卷的方式进来收集数据和分析样本。

船舶领域的研究方法有多种分类，具体可分为：如统计、聚类分析所构成的统计方法、与对应参数关联的解析表达和 基于模糊集、神经网络等的动态船舶领域和智能技术。统计方法是以交通调查、模拟器数据为基础进行的数据处理方法。解析表达式又分为两种:一种是以某些因素和水上交通调查为基础的表达式、以流体力学和船舶操纵理论为基础的表达式。除此之外，还有很多船舶领域需要考虑到受限水域中的一些受限条件，比如该水域的水深等条件。第三种以智能技术为基础的船舶领域的技术已经炉火纯青。这一方面的研究是以现有的船舶领域模型、流体力学和船舶操纵理论为基础。

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：