1．目的及意义

1.1.目的及意义

在世界经济全球化的大环境下，随着海上交通的快速增长，航运业发生了巨大的变化，越来越多的船舶轨迹在各种海上活动中出现。这使得水域航道的负载增加，通道拥塞。这样的复杂海上环境是对我国海上管理的严峻考验。在船舶行驶的过程中，导致航迹出现异常的状况有很多，如:硬件故障(罗经、GPS、雷达等失准)，恶劣天气影响(台风等)，甚至来自海盗劫持等恐怖事件都可能导致船舶偏航或完全脱离预定航线的航迹异常情况发生。这些因素可能会导致灾难性后果，这是不言而喻的。因此，加强海上交通监测管理，追踪和发现异常安全隐患，并采取相应措施，是保障船舶安全航行，港口正常生产作业的迫切需要，同时也要防止各种海上违法活动，维护安全水域和保护我国的主权。有关海事部门和船舶交通服务体系提高决策水平势在必行。因此，有关海事部门在航运业管理中，准确、及时地获取船舶交通信息，并及时发现和解决船舶异常轨迹情况，实现海上智能交通管理具有重要意义。在这样的情况下，船舶交通服务(Vessel Traffic Dervice,VTS)系统应运而生。VTS利用船舷自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)、雷达、闭路电视监控系统(Closed Circuit Television,CCTV)、无线电话，以及船载终端等通讯设备监控船舶的航向、速度等，并给航行船舶提供航行中所需安全信息。利用这些数据为海上交通管理部门获取海上交通信息，船舶导航信息进行有效的管理和监控，为VTS等管理系统提供了新的途径。

AIS系统的快速的发展己经在海事领域得到了很广泛的应用，它是一套利用网络、通信和电子信息显示技术的数字设备和导航设备系统。它通过其接口板GPS定位器、测深仪和陀螺罗经收集各种船舶航行等动态信息，通过操纵，为船舶提供实时导航信息。通过该系统传输设备也会将静态和动态信息传输到岸上的基站或卫星，在此过程中，周围的船舶和VTS中心可以收到这些信息。AIS发送的信息包括船舶编号、船舶位置、吃水深度、速度、船首向、船舶类型、船舶长宽、载人数目等。AIS信息内部包含着丰富的海上船舶轨迹特征属性，这些信息为实现船舶航迹预测提供了重要的数据来源，合理利用这些信息将会对船舶的航迹分析处理有很好的帮助。

1.1.2.国内外研究现状

目前国内外的研究追踪陆上交通的应用范围很广，主要用于异常情况，如规划一条检测车辆的道路。但由于海事技术和设备管理的发展，海上轨迹的研究相对落后于陆路运输研究，所以对于海上船舶轨迹方面的研究目前还比较少。跟随着相关AIS技术的不断发展，尤其是现在的AIS数据己经完全实现了网络共享，海上船舶研究己经融入了这个大数据的时代背景。海事管理人员和研究人员可以通过挖掘和调查AIS信息的使用来更轻松地进行研究工作，从而使航迹成为海上船只的特征，同时也为实现船舶航迹预测模型提供了丰富的数据来源。AIS的应用现状包括：AIS配合卫星监测技术、AIS技术用于船舶间的避碰、AIS与雷达的结合使用、船舶在VTS系统中的探测与追踪的相关研究、对港口交通流规律的相关研究、船舶轨迹预测及异常轨迹检测研究等。

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2. 研究的基本内容与方案

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2.1.研究的基本内容

研究船舶自动识别系统（AIS）、电子海图系统、数据库技术的相关理论和标准的基础。通过AIS数据提供的信息，针对船舶轨迹预测问题，研究基于BP神经网络的船舶轨迹预测模型。

2.2.研究的目标

设计一种以AIS为数据来源的船舶航行轨迹分析系统。实现对AIS信息电文解析处理后在电子海图中的显示和存储，并采用神经网络方法对异常轨迹进行分析识别。