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原文传递一种船舶航行轨迹修复方法、电子设备及存储介质

专利名称：	一种船舶航行轨迹修复方法、电子设备及存储介质
摘要：	本发明公开一种船舶航行轨迹修复方法、电子设备及存储介质，首先，获取AI S轨迹数据，对AI S轨迹数据进行清洗后，基于清洗后的AI S轨迹数据确定缺失轨迹段；采用高斯投影方法，确定缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，其次，判断缺失轨迹段的起点和终点之间的距离是否大于预设值；当缺失轨迹段的起点和终点之间的距离不大于预设值时，基于缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用双向插值算法求取缺失轨迹数据，当缺失轨迹段的起点和终点之间的距离大于预设值时，基于缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用基于历史轨迹的聚类算法求取缺失轨迹数据；最后，基于缺失轨迹数据，进行缺失轨迹段的修复。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉理工大学
发明人：	余红楚;陈丰;方庆龙
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310948548.8
公开号：	CN117073680A
代理机构：	武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	姜婷
分类号：	G01C21/20;G06F16/29;G06F16/28;G;G01;G06;G01C;G06F;G01C21;G06F16;G01C21/20;G06F16/29;G06F16/28
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
主权项：	1.一种船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，包括如下步骤：获取AIS轨迹数据，对所述AIS轨迹数据进行清洗后，基于清洗后的AIS轨迹数据确定缺失轨迹段；采用高斯投影方法，确定缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，其中所述航行数据至少包括时间、位置、航向和航速；判断所述缺失轨迹段的起点和终点之间的距离是否大于预设值；当所述缺失轨迹段的起点和终点之间的距离不大于预设值时，基于所述缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用双向插值算法求取缺失轨迹数据，当所述缺失轨迹段的起点和终点之间的距离大于预设值时，基于所述缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用基于历史轨迹的聚类算法求取缺失轨迹数据；基于所述缺失轨迹数据，进行所述缺失轨迹段的修复。 2.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述当所述缺失轨迹段的起点和终点之间的距离不大于预设值时，基于所述缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用双向插值算法求取缺失轨迹数据，包括：基于所述起点以及终点的航行数据，利用双向插值算法，确定起点和终点之间的插值点，并计算出所述插值点的航行数据；基于预设的时间阈值，以迭代的方式采用双向插值算法依次确定若干个新的插值点以及新的插值点对应的航行数据；基于所述起点、终点以及各个插值点的航行数据，得到缺失轨迹数据。 3.根据权利要求2所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述基于所述起点以及终点的航行数据，利用双向插值算法，确定起点和终点之间的插值点，并计算出所述插值点的航行数据，包括：基于所述起点以及终点的时间，计算出起点和终点的时间差，确定第一插值点的时间；基于所述起点以及终点的航向，计算出起点和终点的航向均值，确定第一插值点的航向；基于所述起点以及终点的时间、位置、航速、航向，确定第一插值点的航速；基于所述起点、终点以及所述第一插值点的时间、航向、航速，确定所述第一插值点的位置。 4.根据权利要求3所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述基于所述起点以及终点的时间、位置、航速、航向，确定第一插值点的航速，包括：计算出所述起点以及终点的近似航行距离、航向差、起点终点的平均速度和近似航行的平均速度；当近似航行的平均速度介于起点和终点速度之间时，基于所述起点以及终点的航速，计算出起点和终点的速度均值，以作为第一插值点的航速；当近似航行的平均速度都大于或都小于起点和终点速度时，基于所述起点以及终点的时间、航速，计算出起点到终点所需要行驶的平均速度，以作为第一插值点的航速。 5.根据权利要求4所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述起点以及终点的近似航行距离的计算式为：其中：disAB为起终点AB之间所需要行驶的距离，dis0为起终点AB间的直线距离，dC为起终点AB的航向差，XA、XB为起终点AB在平面坐标中X轴的坐标，YA、YB为起终点AB在平面坐标中Y轴的坐标。 6.根据权利要求5所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述基于所述起点、终点以及所述第一插值点的时间、航向、航速，确定所述第一插值点的位置，包括：基于所述起点以及所述第一插值点的时间、航速，计算出起点到第一插值点的加速度并推算出第一插值点的第一预测坐标；基于所述终点以及所述第一插值点的时间、航速，计算出终点到第一插值点的加速度并推算出第一插值点的第二预测坐标；基于所述第一预测坐标和第二预测坐标，确定第一插值点的位置。 7.根据权利要求1所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述当所述缺失轨迹段的起点和终点之间的距离大于预设值时，基于所述缺失轨迹段的起点以及终点的航行数据，采用基于历史轨迹的聚类算法求取缺失轨迹数据，包括：基于所述缺失轨迹段的起点和终点的航行数据，从AIS历史数据库中查找出若干条AIS参考数据；确定船舶轨迹结构特征点个数，基于所述船舶轨迹结构特征点个数确定压缩阈值后，采用DP算法对所述AIS参考数据进行压缩，以获得每一条AIS参考数据的船舶轨迹结构特征点；基于所述船舶轨迹结构特征点个数，确定K均值聚类算法的簇的数量后，通过所述K均值聚类算法对所述每一条AIS参考数据的船舶轨迹结构特征点进行聚类，以聚类获得的每一簇的质心作为所述缺失轨迹段的航迹特征点；基于所述缺失轨迹段的起点、终点以及各个所述航迹特征点，生成多条缺失轨迹段的航迹特征线，并确定每条航迹特征线的两个端点的航行数据；基于各条所述航迹特征线的两个端点的航行数据，采用双向插值算法求取各条所述航迹特征线的轨迹数据。 8.根据权利要求7所述的船舶航行轨迹修复方法，其特征在于，所述船舶轨迹结构特征点个数的计算式为：其中：sum为船舶轨迹结构特征点个数；n为参考轨迹段数；dis0为缺失轨迹段起终点AB间的直线距离；6n miles为6海里。 9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-8任意一项所述的船舶航行轨迹修复方法中的步骤。 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存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-8任意一项所述的船舶航行轨迹修复方法中的步骤。
所属类别：	发明专利