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トピックモデルを用いたAISデータからの船舶航行パターンの獲得と異常事象の検出

使用主题模型从 AIS 数据中获取船舶航行模式并检测异常事件

基本信息

批准号：
20K04943
负责人：
藤野巖
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04943/
关键词：
AISデータ航跡航行パターンベクトル量子化トピックモデル DBSCANアルゴリズム Gaussianモデル軌跡の可視化 AIS TF-IDF コサイン類似度データクレンジング航路データマイニング航行パターン抽出異常行動事象検出

项目摘要

今年度では、ほぼ当初の計画通り、コード文書集合にトピックモデルを適用して、船舶コースの抽出と船舶コースの可視化の二つの研究作業を行った。１）船舶コースの抽出：トピックモデルというのは、大量の文書データからトピックを発掘するAI的な手法である。これまで研究において、船舶のAISデータ(経度、緯度、針路と速度のベクトル）をコードに変換することで、船舶の航跡データセットをコード文書集合に置き換えることができた。そうすることで、船舶の航跡データに対して、トピックモデルを適用することができた。その結果、コード文書集合から深層に隠されているトピックが抽出され、トピック別によく出現するコードが分かるようになった。しかし、コードとは、経度、緯度、針路と速度の四つの要素の代表値を表すもので、コードから経度、緯度、針路と速度に復号することができ、それによって、トピックから船舶の行動情報が再現された。２）船舶のコースの可視化：１）で得られたトピックのデータを地図情報システムに描くことで船舶のコースが確認できた。具体的には、経度と緯度で示す位置に矢印を描くが、先端の向きを用いて針路を表し、矢印の色を用いて速度を表した。こうすることで、トピックモデルにより抽出した情報が地図に現れて、船舶のコースが視覚的に確認できた。上記１）と２）の作業において、できるだけ高い分解能力が得られるように、繰り返しパラメータの調整が行われた。結果としては、ベクトル量子化に使われるコードブックの長さの指標は24となり、トピックモデルのトピック数は20となった。また、提案手法の優位性を確認するために、従来のDBSCANアルゴリズムとガウシアンモデルを用いて、船舶のAISデータのクラスタリングを行った。実験の結果により、提案手法の方がより明確に意味のあるコースが抽出されることが確認できた。

This year, the original plan for communication, collection of documents, application, extraction and visualization of ships was carried out. 1) The extraction of ships: a large number of documents, a large number of documents, a large number of AI methods. This study focuses on the change of ship's AIS data (longitude, latitude, needle and speed) to ship's track data. The ship's trajectory is different. As a result, the collection of documents from the deep to the deep is extracted, and the collection of documents from the deep to the deep is extracted. The representative values of the four elements of latitude, longitude, altitude, needle and speed are displayed in the table. The ship's movement information is reproduced. 2) Visualization of ship's status: 1) Obtaining information about ship's status Specifically, the latitude and longitude indicate the position of the arrow print, the direction of the tip, the needle path, and the color and speed of the arrow print. The information is extracted from the ground and confirmed by the ship. Note 1) and 2) above: The operation is very difficult to resolve, and the adjustment is very difficult. The results show that the number of indicators for the length of the sample is 24 and 20 respectively. To confirm the superiority of the proposed method, the DBSCAN can be used for the identification of the ship's AIS. The result of the proposal is clear, and the method of proposal is clear.