AIS是船舶安全系統(tǒng)中的一個重要子系統(tǒng),能夠?yàn)楹Ｉ辖煌ü芾硇畔⒒峁┍匾拇办o態(tài)與動態(tài)數(shù)據(jù)。但是AIS系統(tǒng)受多種因素的影響會產(chǎn)生大量的異常數(shù)據(jù),誤導(dǎo)船舶避碰決策,難以滿足海事監(jiān)管要求,所以必須對AIS系統(tǒng)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù),以保證AIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性、連續(xù)性和可靠性。本文闡述了AIS系統(tǒng)的工作原理與異常數(shù)據(jù)的成因,基于最小二乘向量機(jī)算法構(gòu)建起AIS系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)修復(fù)模型,并對模型進(jìn)行優(yōu)化,建立PSO-LSSVM模型,提高了異常數(shù)據(jù)修復(fù)的準(zhǔn)確性。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(14)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

基于LSSVM的數(shù)據(jù)修復(fù)流程Fig.4DatarepairprocessbasedonLSSVM

現(xiàn)系統(tǒng)失效、數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)損壞等問題，或在數(shù)據(jù)傳輸過程中存在錯誤、噪聲、不完整等質(zhì)量問題，上述情況均屬于異常AIS數(shù)據(jù)的界定范疇。在船舶航行過程中，AIS系統(tǒng)具備基本的安全保障功能，這種功能是每種船舶都必須配置的。但是，AIS系統(tǒng)的覆蓋范圍孝信號衰減嚴(yán)重、信道容量不足，使得原始數(shù)據(jù)在傳輸中可能會發(fā)生差錯和丟失現(xiàn)象。針對這種現(xiàn)象，AIS系統(tǒng)會加入抗干擾功能，通過濾波、校準(zhǔn)、修復(fù)，可以大大降低異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)概率[5–6]。圖1AIS系統(tǒng)的工作原理示意圖Fig.1SchematicdiagramofAISsystem2AIS系統(tǒng)的最小二乘向量機(jī)數(shù)據(jù)修復(fù)算法異常數(shù)據(jù)修復(fù)是為了獲取更加準(zhǔn)確的AIS數(shù)據(jù)，即目標(biāo)船舶在某一時間點(diǎn)上的航速、航向和經(jīng)緯度等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可針對不同的異常數(shù)據(jù)類型采用不同的算法，其異常數(shù)據(jù)修復(fù)的總流程如圖2所示。由流程圖可以看出，通過采用插值修復(fù)法，可以快速建立起修復(fù)模型，從而避免了出現(xiàn)長時間的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。下面將結(jié)合最小二乘向量機(jī)算法（LSSVM），對AIS數(shù)據(jù)的采集過程進(jìn)行進(jìn)一步分析。圖2不同類型AIS異常數(shù)據(jù)修復(fù)流程圖Fig.2FlowchartofdifferenttypesofAISabnormaldatarepair2.1采集數(shù)據(jù)樣本首先利用LSSVM對丟失數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，建立修復(fù)模型。然后經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)實(shí)測，對該模型中的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行修正，優(yōu)化LSSVM模型。在數(shù)據(jù)修復(fù)流程運(yùn)行之前，需要構(gòu)造數(shù)據(jù)樣本，樣本信息包括日期時間、經(jīng)度、緯度、對地速度和對地航向。船舶在航道運(yùn)行過程中，航行的動態(tài)信息與通航環(huán)境的變化存在著高度關(guān)聯(lián)，為保證數(shù)據(jù)修復(fù)的準(zhǔn)確性，需要采集數(shù)據(jù)所處于環(huán)境的相關(guān)信息，這些信息應(yīng)為水文歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，包括洪水期、枯水期、水位、流速以及航

[5–6]。圖1AIS系統(tǒng)的工作原理示意圖Fig.1SchematicdiagramofAISsystem2AIS系統(tǒng)的最小二乘向量機(jī)數(shù)據(jù)修復(fù)算法異常數(shù)據(jù)修復(fù)是為了獲取更加準(zhǔn)確的AIS數(shù)據(jù)，即目標(biāo)船舶在某一時間點(diǎn)上的航速、航向和經(jīng)緯度等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可針對不同的異常數(shù)據(jù)類型采用不同的算法，其異常數(shù)據(jù)修復(fù)的總流程如圖2所示。由流程圖可以看出，通過采用插值修復(fù)法，可以快速建立起修復(fù)模型，從而避免了出現(xiàn)長時間的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。下面將結(jié)合最小二乘向量機(jī)算法（LSSVM），對AIS數(shù)據(jù)的采集過程進(jìn)行進(jìn)一步分析。圖2不同類型AIS異常數(shù)據(jù)修復(fù)流程圖Fig.2FlowchartofdifferenttypesofAISabnormaldatarepair2.1采集數(shù)據(jù)樣本首先利用LSSVM對丟失數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)，建立修復(fù)模型。然后經(jīng)過多次的數(shù)據(jù)實(shí)測，對該模型中的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行修正，優(yōu)化LSSVM模型。在數(shù)據(jù)修復(fù)流程運(yùn)行之前，需要構(gòu)造數(shù)據(jù)樣本，樣本信息包括日期時間、經(jīng)度、緯度、對地速度和對地航向。船舶在航道運(yùn)行過程中，航行的動態(tài)信息與通航環(huán)境的變化存在著高度關(guān)聯(lián)，為保證數(shù)據(jù)修復(fù)的準(zhǔn)確性，需要采集數(shù)據(jù)所處于環(huán)境的相關(guān)信息，這些信息應(yīng)為水文歷史環(huán)境數(shù)據(jù)，包括洪水期、枯水期、水位、流速以及航道地理特征等方面數(shù)據(jù)。在得到船舶AIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)列表后，需要對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，提取出每組數(shù)據(jù)的特征量，再根據(jù)時間順序進(jìn)行重新排列。對錯誤AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，進(jìn)而可以構(gòu)建起完整AIS軌跡庫。修復(fù)模型的工作流程如圖3所示。圖3修復(fù)模型的工作流程Fig.3Workflowforrepairingthemodel2.2建立模型xδ2針對AIS系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選擇徑向基內(nèi)核（RBF）建立起LSSVM數(shù)據(jù)修復(fù)模型，該模型可將對象

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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