[發明專利]船舶軌跡實時預測方法

有效

• 申請號: 201410849496.X
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104484726B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 韓云祥;趙景波;李廣軍
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 陳曉君

本發明涉及一種船舶軌跡實時預測方法，包括如下幾個步驟，首先通過海面雷達獲得船舶的實時和歷史位置信息并做初步處理；然后在每一采樣時刻對船舶軌跡數據預處理，然后在每一采樣時刻對船舶軌跡數據聚類，再而在每一采樣時刻對船舶軌跡數據利用隱馬爾科夫模型進行參數訓練，然后在每一采樣時刻依據隱馬爾科夫模型參數，采用Viterbi算法獲取當前時刻觀測值所對應的隱狀態q，最后在每一采樣時刻通過設定預測時域W，基于船舶當前時刻的隱狀態q，獲取未來時段船舶的位置預測值O，從而在每一采樣時刻滾動推測到未來時段內船舶的軌跡。本發明滾動實時對船舶軌跡進行預測，準確性較好，從而為后續船舶沖突解脫提供有力保障。

技術領域

本發明涉及一種海域交通管制方法，尤其涉及一種基于滾動規劃策略的船舶軌跡實時預測方法。

背景技術

隨著全球航運業的快速發展，部分繁忙海域內的交通愈加擁擠。在船舶交通流密集復雜海域，針對船舶間的沖突情形仍然采用航行計劃結合人工間隔調配的管制方式已不能適應航運業的快速發展。為保證船舶間的安全間隔，實施有效的沖突調配就成為海域交通管制工作的重點。船舶沖突解脫是航海領域中的一項關鍵技術，安全高效的解脫方案對于增加海域船舶流量以及確保海運安全具有重大意義。

為了提高船舶的航行效率，船用雷達自動標繪儀目前已經被廣泛應用到船舶監控和避碰中，該設備通過提取船舶相關信息為船舶間沖突情形的判定提供參考依據。盡管此類設備極大降低了人工監控的負荷，但它并不具備船舶自動沖突解脫功能。而船舶沖突解脫是基于對船舶軌跡的預測的基礎上，在船舶實際航行中，受氣象條件、導航設備以及駕駛員操作等各種因素的影響，它的運行狀態往往不完全屬于某一特定的運動狀態，在船舶軌跡預測過程中需要考慮各種隨機因素的影響，通過獲取各類隨機因素的最新特性對其未來軌跡實施滾動預測并增強其軌跡預測的魯棒性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種魯棒性較好的船舶軌跡實時預測方法，該方法的船舶軌跡預測精度較高。

實現本發明目的的技術方案是提供一種船舶軌跡實時預測方法，包括如下幾個步驟：

①通過海面雷達獲得船舶的實時和歷史位置信息，各船舶的位置信息為離散二維位置序列x′＝[x₁′，x₂′，...，x_n′]和y′＝[y₁′，y₂′，...，y_n′]，通過應用小波變換理論對原始離散二維位置序列x′＝[x₁′，x₂′，...，x_n′]和y′＝[y₁′，y₂′，...，y_n′]進行初步處理，從而獲取船舶的去噪離散二維位置序列x＝[x₁，x₂，...，x_n]和y＝[y₁，y₂，...，y_n]；

②在每一采樣時刻對船舶軌跡數據預處理，依據所獲取的船舶原始離散二維位置序列x＝[x₁，x₂，...，x_n]和y＝[y₁，y₂，...，y_n]，采用一階差分方法對其進行處理獲取新的船舶離散位置序列Δx＝[Δx₁，Δx₂，...，Δx_n-1]和Δy＝[Δy₁，Δy₂，...，Δy_n-1]，其中Δx_i＝x_i+1-x_i，Δy_i＝y_i+1-y_i(i＝1，2，...，n-1)；

③在每一采樣時刻對船舶軌跡數據聚類，對處理后新的船舶離散二維位置序列Δx和Δy，通過設定聚類個數M′，采用遺傳聚類算法分別對其進行聚類；