Automatic Maritime Traffic Anomalous Behaviors Detection

Abstract

Maritime traffic plays a very important role in the world economy, with over 90% of global trading done through naval transportation. The high amount of vessel traffic, mainly due to cargo transportation, leads to several new risks, threats, and concerns, such as increased criminal activity in the sea. The OVERSEE project is proprietary software developed by Crit ical Software and used by Marinha Portuguesa, Irish Coast Guard, and Papua New Guinea’s Coast Guard. The OVERSEE project displays vessel information in real-time through AIS messages, which are mandatory for most cargo vessels to report consistently. Anomaly de tection and behavior monitoring tools are computer-based systems that analyse real-time data to detect anomalous behaviors. This project aims to develop a solution capable of detecting anomalous behaviors committed by vessels using AIS messages, which will be re ported in real-time automatically via e-mail and the extant OVERSEE graphical interface. The solution is developed with the use of Long Short-Term Memory Recurrent Neural Net works, and a deeper analysis is provided to compare the obtained results with the ideal results. The network training and testing are done with real data, with cross-classification techniques to improve the trustworthiness of the algorithm, hence providing more accurate results.O tráfego marítimo desempenha um papel muito importante na economia mundial, com mais de 90% do comércio global feito por meio do transporte naval. O grande volume de tráfego de embarcações, principalmente devido ao transporte de cargas, leva a vários novos riscos, ameaças e preocupações, como o aumento da criminalidade no mar. O projeto OVERSEE é um software proprietário desenvolvido pela Critical Software e usado pela Marinha Portuguesa, Guarda Costeira Irlandesa e Guarda Costeira da Papua Nova Guiné. O projeto OVERSEE exibe informações da embarcação em tempo real por meio de mensagens AIS, cuja maioria das embarcações de carga são obrigadas a relatar num período de tempo regular. As ferramentas de detecção de anomalias e monitoramento de comportamento são sistemas baseados em computador que analisam dados em tempo real para detetar comportamentos anómalos. Este projeto visa desenvolver uma solução capaz de detetar comportamentos anómalos cometidos por embarcações por meio de mensagens AIS, que serão reportados em tempo real automaticamente via e-mail e interface gráfica existente do OVERSEE. A solução está desenvolvida com o uso de Redes Neurais Recorrentes1 de Memória-Curta de Longo Prazo2 . Uma análise mais profunda é fornecida para comparar os resultados obtidos com os resultados ideais. O treinamento e teste da rede são feitos com dados reais, com técnicas de classificação cruzada para melhorar a confiabilidade do algoritmo, fornecendo resultados mais precisos

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