一种海上接驳实时预警方法、装置及存储介质与流程

1.本发明涉及海上边防预警技术领域，尤其是指一种海上接驳实时预警方法、装置及计算机存储介质。


背景技术：

2.海上接驳是一种在海上进行的货物、设备或人员从一艘船转移到另一艘船的操作。这种操作广泛应用于油轮、集装箱船、散货船等不同类型的船舶之间。
3.发明专利cn201910189a批露了一种船舶搭靠智能检测算法，该方法通过对船舶目标的运动位置及行驶轨迹特点来进行自动智能分析，来监测是否有船舶非法搭靠于风险等级较高的国际船舶。
4.该方法仅关注国际航行船舶与无搭靠许可证的船舶之间的搭靠行为。然而，在实际海防过程中，合作目标（已知身份的船舶）从事非法活动的概率远小于未知身份的非合作目标。因此，仅关注上述搭靠行为可能难以发现真实非法搭靠行为；该方法综合考虑两船位置、航向、航速等因素来进行船舶搭靠行为检测。然而，由于海上环境复杂，其仅依赖于瞬时特征来进行触发搭靠预警检测和解除搭靠预警检测，可能会导致较高的误报率；该方法通过定时遍历历史轨迹进行搭靠行为检测，因此可能会存在延时问题。


技术实现要素：

5.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中漏警率高、虚警率高和延时高的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种海上接驳实时预警方法，包括：利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务中；识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。
7.优选地，所述轨迹数据包括船舶唯一标识，unix时间戳、经度、纬度、对地航速、对地航向、船长和数据来源。
8.优选地，所述异常轨迹数据处理包括：将经纬度超出预设正常范围的数据、对地航速超过指定阈值的数据、对地航向不在0~360
°
范围内的数据以及乱序的数据进行过滤。
9.优选地，所述识别当前船舶接驳角色包括：当当前船舶船长大于第一预设阈值，且为停航状态时，所述当前船舶为接驳母船，所述检测船舶为监听子船；当当前船舶船长不大于第一预设阈值时，所述当前船舶为监听子船，所述检测船舶为接驳母船。
10.优选地，所述根据检测结果触发或解除接驳预警包括：步骤1：当当前船舶与检测船舶已进行过接驳预警时，判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤3，否则执行步骤6；步骤3：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤5；步骤4：判断检测船舶航速是否不小于第二预设阈值，若是，则执行步骤5；步骤5：更新接驳监听关系，计算解除接驳持续时长，并判断所述解除接驳持续时长是否不小于第三预设阈值，若是，则执行步骤7；步骤6：计算检测船舶消失时长，判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则执行步骤7；步骤7：解除接驳预警，清除接驳监听关系。
11.优选地，所述根据检测结果触发或解除接驳预警包括：步骤a：当当前船舶与检测船舶未进行过接驳预警时，判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤b，否则执行步骤c；步骤b：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤c，否则执行步骤f；步骤c：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤d；否则，清除接驳监听关系；步骤d：判断检测船舶航速是否小于第二预设阈值，若是，则执行步骤e，否则，清除接驳监听关系；步骤e：更新接驳监听关系，计算疑似接驳持续时长，并判断所述疑似接驳持续时长是否不小于第五预设阈值，若是，则触发接驳预警，并更新接驳监听关系；步骤f：更新接驳监听关系，计算检测船舶消失时长，并判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则清除接驳监听关系。
12.优选地，所述根据检测结果触发或解除接驳预警后还包括：根据当前船舶接驳角色查找当前新增接驳监听关系列表，并追加到已有接驳监听关系列表。
13.优选地，所述根据当前船舶接驳角色查找当前新增接驳监听关系列表包括：当当前船舶为接驳母船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳子船列表，并根据新发现的接驳子船列表构建所述新增接驳监听关系列表。
14.当当前船舶为监听子船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳母船列表，并根据新发现的接驳母船列表构建所述新增接驳监听关系列表。
15.本发明还提供了一种海上接驳实时预警装置，包括：实时轨迹数据获取模块，用于利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；
船舶航行状态识别模块，用于根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；地图栅格化模块，用于利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务中；接驳监听关系查找模块，用于识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；接驳预警模块，用于遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。
16.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种海上接驳实时预警方法的步骤。
17.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的海上接驳实时预警方法，以有状态的流式数据处理flink为基础技术架构，通过geohash对地图栅格化，并通过keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务，在具体网格任务中综合监听满足条件的任意两条船舶的位置、航速、状态持续时长等因素，以达到降低接驳预警检测的漏警率、虚警率及延时。
附图说明
18.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：图1是本发明所提供的一种海上接驳实时预警方法的实现流程图；图2是预警解除流程图；图3是预警触发流程图；图4为本发明实施例提供的一种海上接驳实时预警装置的结构框图。
具体实施方式
19.本发明的核心是提供一种海上接驳实时预警方法、装置及计算机存储介质，有效降低了漏警率、虚警率和检测延时。
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参考图 1，图1为本发明所提供的一种海上接驳实时预警方法的实现流程图；具体操作步骤如下：s101:利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；s102:根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；船舶航行状态包括在航状态和停航状态。
22.s103:利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据
划分到具体网格任务中；s104:识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；s105:遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。
23.基于以上实施例，本实施例对步骤s101进行详细说明：所述轨迹数据为全局有序数据，包括船舶唯一标识，unix时间戳、经度、纬度、对地航速、对地航向、船长和数据来源。
24.所述异常轨迹数据处理包括：将经纬度超出预设正常范围的数据、对地航速超过指定阈值（50节）的数据、对地航向不在0~360
°
范围内的数据以及乱序的数据进行过滤。
25.基于以上实施例，本实施例对步骤s103进行详细说明：根据船舶实时轨迹中经度和纬度计算轨迹geohash值，并采用flink中的keyby算子将其划分到具体海上接驳网格算子，并进行海上接驳行为检测。
26.基于以上实施例，本实施例对步骤s104进行详细说明：船舶角色包括接驳母船、监听子船和其他船舶。
27.所述识别当前船舶接驳角色包括：当当前船舶船长大于第一预设阈值，且为停航状态时，所述当前船舶为接驳母船，所述检测船舶为监听子船；当当前船舶船长不大于第一预设阈值时，所述当前船舶为监听子船，所述检测船舶为接驳母船。
28.基于以上实施例，本实施例对步骤s105进行详细说明：判断接驳母船-监听子船是否已预警。若是，则根据接驳角色和接驳关系进行接驳预警解除；否则，根据接驳角色和接驳关系进行接驳预警触发。
29.如图2所示，解除预警流程包括：步骤s21：判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤s22，否则执行步骤s23；步骤s22：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤s23，否则执行步骤s26；步骤s23：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤s24；否则，执行步骤s25；步骤s24：判断检测船舶航速是否不小于第二预设阈值，若是，则执行步骤s25；步骤s25：更新接驳监听关系，计算解除接驳持续时长，并判断所述解除接驳持续时长是否不小于第三预设阈值，若是，则执行步骤s27；步骤s26：计算检测船舶消失时长，判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则执行步骤s27；步骤s27：解除接驳预警，清除接驳监听关系。
30.如图3所示，触发预警流程包括：步骤s31：当当前船舶与检测船舶未进行过接驳预警时，判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤s32，否则执行步骤s33；
步骤s32：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤s33，否则执行步骤s36；步骤s33：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤s34；否则，清除接驳监听关系；步骤s34：判断检测船舶航速是否小于第二预设阈值，若是，则执行步骤s35，否则，清除接驳监听关系；步骤s35：更新接驳监听关系，计算疑似接驳持续时长，并判断所述疑似接驳持续时长是否不小于第五预设阈值，若是，则触发接驳预警，并更新接驳监听关系；步骤s36：更新接驳监听关系，计算检测船舶消失时长，并判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则清除接驳监听关系。
31.基于以上实施例，所述根据检测结果触发或解除接驳预警后还包括：根据当前船舶接驳角色查找当前新增接驳监听关系列表，并追加到已有接驳监听关系列表：当当前船舶为接驳母船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳子船列表，并根据新发现的接驳子船列表构建所述新增接驳监听关系列表。
32.当当前船舶为监听子船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳母船列表，并根据新发现的接驳母船列表构建所述新增接驳监听关系列表。
33.与现有发明相比，本发明存在以下有益效果：本发明通过监听满足条件的任意两艘船舶，能够发现非合作目标之间的接驳行为，以降低漏警率；本发明在综合监听两船之间位置、航速等前提下，添加状态并对其持续时长监听、维护及检测，以便减少船舶轨迹瞬时波动导致的误预警，进而降低虚警率；本发明以有状态的流式数据处理flink为基础架构，通过多维空间点的编码方法和索引算法（geohash）对地图进行栅格化，采用keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务，提高船舶实时轨迹数据处理效率，降低船舶接驳行为检测延时，进而达到实时检测的效果。
34.请参考图4，图4为本发明实施例提供的一种海上接驳实时预警装置的结构框图；具体装置可以包括：实时轨迹数据获取模块100，用于利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；船舶航行状态识别模块200，用于根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；地图栅格化模块300，用于利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务中；接驳监听关系查找模块400，用于识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；接驳预警模块500，用于遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。
35.本实施例的海上接驳实时预警装置用于实现前述的海上接驳实时预警方法，因此海上接驳实时预警装置中的具体实施方式可见前文海上接驳实时预警方法的实施例部分，
例如实时轨迹数据获取模块100，船舶航行状态识别模块200，地图栅格化模块300，接驳监听关系查找模块400，接驳预警模块500，分别用于实现上述海上接驳实时预警方法中步骤s101，s102，s103，s104和s105，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
36.本发明具体实施例还提供了一种海上接驳实时预警设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种海上接驳实时预警方法的步骤。
37.本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种海上接驳实时预警方法的步骤。
38.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
39.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
40.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
41.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
42.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种海上接驳实时预警方法,其特征在于，包括：利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务中；识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。2.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述轨迹数据包括船舶唯一标识，unix时间戳、经度、纬度、对地航速、对地航向、船长和数据来源。3.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述异常轨迹数据处理包括：将经纬度超出预设正常范围的数据、对地航速超过指定阈值的数据、对地航向不在0~360
°
范围内的数据以及乱序的数据进行过滤。4.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述识别当前船舶接驳角色包括：当当前船舶船长大于第一预设阈值，且为停航状态时，所述当前船舶为接驳母船，所述检测船舶为监听子船；当当前船舶船长不大于第一预设阈值时，所述当前船舶为监听子船，所述检测船舶为接驳母船。5.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述根据检测结果触发或解除接驳预警包括：步骤1：当当前船舶与检测船舶已进行过接驳预警时，判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤3，否则执行步骤6；步骤3：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤4；否则，执行步骤5；步骤4：判断检测船舶航速是否不小于第二预设阈值，若是，则执行步骤5；步骤5：更新接驳监听关系，计算解除接驳持续时长，并判断所述解除接驳持续时长是否不小于第三预设阈值，若是，则执行步骤7；步骤6：计算检测船舶消失时长，判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则执行步骤7；步骤7：解除接驳预警，清除接驳监听关系。6.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述根据检测结果触发或解除接驳预警包括：步骤a：当当前船舶与检测船舶未进行过接驳预警时，判断检测船舶信号是否已消失，若是，则执行步骤b，否则执行步骤c；步骤b：判断检测船舶是否重新出现，若是，则执行步骤c，否则执行步骤f；
步骤c：判断检测船舶是否位于接驳圈，若是，则执行步骤d；否则，清除接驳监听关系；步骤d：判断检测船舶航速是否小于第二预设阈值，若是，则执行步骤e，否则，清除接驳监听关系；步骤e：更新接驳监听关系，计算疑似接驳持续时长，并判断所述疑似接驳持续时长是否不小于第五预设阈值，若是，则触发接驳预警，并更新接驳监听关系；步骤f：更新接驳监听关系，计算检测船舶消失时长，并判断所述检测船舶消失时长是否不小于第四预设阈值，若是，则清除接驳监听关系。7.根据权利要求1所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述根据检测结果触发或解除接驳预警后还包括：根据当前船舶接驳角色查找当前新增接驳监听关系列表，并追加到已有接驳监听关系列表。8.根据权利要求7所述的海上接驳实时预警方法，其特征在于，所述根据当前船舶接驳角色查找当前新增接驳监听关系列表包括：当当前船舶为接驳母船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳子船列表，并根据新发现的接驳子船列表构建所述新增接驳监听关系列表；当当前船舶为监听子船时，查找不在已有接驳监听关系列表中的接驳母船列表，并根据新发现的接驳母船列表构建所述新增接驳监听关系列表。9.一种海上接驳实时预警装置，其特征在于，包括：实时轨迹数据获取模块，用于利用消息中间件kafka实时获取当前船舶和检测船舶的轨迹数据，并进行异常轨迹数据处理；船舶航行状态识别模块，用于根据预设时长内船舶的滞留范围和航速信息识别当前船舶和检测船舶的船舶航行状态，并进行标记；地图栅格化模块，用于利用geohash算法将地图栅格化，采用flink中的keyby算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务中；接驳监听关系查找模块，用于识别当前船舶接驳角色，并根据所述当前船舶接驳角色查找已有接驳监听关系列表；接驳预警模块，用于遍历所述已有接驳监听关系列表，并根据当前船舶接驳角色在所述具体网格任务中进行接驳行为检测，根据检测结果触发或解除接驳预警。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述一种海上接驳实时预警方法的步骤。

技术总结
本发明涉及海上边防预警技术领域，尤其是指一种海上接驳实时预警方法、装置及存储介质。本发明所述的海上接驳实时预警方法，以有状态的流式数据处理Flink为基础技术架构，通过GeoHash对地图栅格化，并通过KeyBy算子将船舶轨迹数据划分到具体网格任务，在具体网格任务中综合监听满足条件的任意两条船舶的位置、航速、状态持续时长等因素，以降低接驳预警检测的漏警率、虚警率及延时。虚警率及延时。虚警率及延时。


技术研发人员：梁勋鸽
受保护的技术使用者：太极计算机股份有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/11