[發(fā)明專利]基于LSTM編解碼模型的海洋浮標(biāo)軌跡預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011392272.2
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112364119B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁建峰;宋曉;韓璐遙;岳心陽;陳萱;陳若冰;李雨森;韋廣昊;韓春花;寧鵬飛;劉志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋信息中心
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06Q10/04;G06N3/0442;G06N3/0464;G06N3/084
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于LSTM編解碼模型的海洋浮標(biāo)軌跡預(yù)測方法，其特征在于，包括：

獲取海洋浮標(biāo)的軌跡序列，所述軌跡序列中的每個軌跡點包括海洋浮標(biāo)的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)，所有海洋浮標(biāo)的軌跡序列構(gòu)成數(shù)據(jù)集，并將所述數(shù)據(jù)集分成訓(xùn)練集和測試集；

編碼器每一個時間步讀取所述訓(xùn)練集中一個軌跡點周期性編碼標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，并結(jié)合上一時間步的隱層輸出生成該步的輸出，延時間軸方向不斷讀取最終轉(zhuǎn)換成固定長度的全局向量表示，將海洋浮標(biāo)的所述經(jīng)度坐標(biāo)和所述緯度坐標(biāo)進(jìn)行周期性編碼：

式中，x_lgt、x_lat分別表示海洋浮標(biāo)原始的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)，x′_lgt、x′_lat分別表示編碼后的二維經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)；

解碼器基于所述全局向量表示輸出預(yù)測經(jīng)度和緯度；

計算輸出的上述經(jīng)度和緯度分別與預(yù)測值之間的誤差，更新權(quán)重直至LSTM模型收斂；

將所述測試集輸入至訓(xùn)練好的所述LSTM模型中，得到海洋浮標(biāo)預(yù)測坐標(biāo),

模型選用均方誤差作為損失函數(shù)，采用反向傳播算法計算每個權(quán)重的梯度，使用梯度優(yōu)化算法更新權(quán)重：

其中，N表示訓(xùn)練集中樣本個數(shù)，和y_i分別表示模型預(yù)測值和真實值，MSE表示均方誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LSTM編解碼模型的海洋浮標(biāo)軌跡預(yù)測方法，其特征在于，所述編碼器和所述解碼器均采用單層的LSTM網(wǎng)絡(luò)，隱層神經(jīng)元個數(shù)為10，輸入維度為2。