[發明專利]一種基于航跡數據的耙吸挖泥船施工軌跡識別方法

有效

• 申請號: 202111371544.5
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114118243B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 戴文伯;徐婷;張晴波;周雨淼;楊波;季明;魯嘉俊
• 申請（專利權）人: 中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G06F18/231
• 分類號: G06F18/231
• 代理公司: 上?？坡蓪＠硎聞账?特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

1.一種基于航跡數據的耙吸挖泥船施工軌跡識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.從航跡數據庫中提取耙吸船的航跡數據；

S2.對航跡數據進行預處理；

S3.基于經緯度信息進行第一層次聚類，用DBSCAN算法辨識出施工區；

S4.對處于施工區的軌跡進行基于速度特征的第二層次聚類，用GMM算法辨識出“裝艙”、“在拋泥區與裝艙區之間往返”、“拋泥”這三種行為軌跡；

S5.對所述“在拋泥區與裝艙區之間往返”行為軌跡進行基于航向特征的第三層次聚類，用GMM算法辨識出“往拋泥區”、“返裝艙區”軌跡；

S6.對所有具有施工行為的簇進行重新打標簽，分別為：裝艙軌跡、往拋泥區軌跡、返裝艙區軌跡、拋泥軌跡。

2.如權利要求1所述一種基于航跡數據的耙吸挖泥船施工軌跡識別方法，其特征在于，所述S1步驟為：從航跡數據庫中提取某耙吸船一段時期的航跡數據，將所有航跡點串聯生成一條完整的航跡路徑Tr，Tr為航跡點按時間順序排列的軌跡點集合{x₁，...x_i，...x_n}，其中，x_i＝(lon_i,lat_i,sog_i,cog_i,t_i)，lon_i為第i個航跡點的經度，lat_i為第i個航跡點的緯度，sog_i為第i個航跡點的速度，cog_i為第i個航跡點的航向，t_i為通過第i個航跡點的時刻，n為該耙吸船航跡點數量。

3.如權利要求2所述一種基于航跡數據的耙吸挖泥船施工軌跡識別方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟：

S21異常值過濾

對航跡路徑Tr中，對任一時刻，若sog_i20或者cog_i0或者cog_i360的異常航跡點x_i進行剔除，形成新航跡路徑Tr_new，Tr_new為剔除異常軌跡點后按時間順序排列的軌跡點集合其中n_new為新航跡路徑中航跡點數量；

S22異常時間間隔切斷

計算新航跡路徑Tr_new相鄰兩個軌跡點的時間間隔t_i，i+1＝(t_i+1-t_i)/3600，若t_i，i+1＝2，則將航跡路徑從i時刻斷開，輸出新的軌跡路徑重復操作直至所有異常時間間隔被處理，輸出航跡路徑Tr_new2，Tr_new2由多條子軌跡路徑構成{T₁,...,T_j,...,T_k}，k為子軌跡的數目，x_j，i為第j條子軌跡中的第i個軌跡點，n_j為第j條子軌跡的軌跡點數目；

S23異常位置判斷

分別計算航跡路徑Tr_new2中各子軌跡的相鄰兩個軌跡點構成線段的平均速度其中t_j；i，i+1為第j個子軌跡的第i個軌跡點與第i+1個軌跡點之間的時間間隔，d_j；i，i+1為第j個子軌跡的第i個軌跡點與第i+1個軌跡點之間的軌跡線段距離；若V_j；i，i+120，則判斷軌跡點x_j，i+1為異常位置點；

S24異常位置處理

若x_j,i+1判斷為異常位置軌跡點，計算x_j，i,x_j，i+2兩個航跡點相連構成新的軌跡線段平均速度V_{j；i，i+2}，若V_{j；i，i+2}＝20則認為異常位置x_j,i可以彌補，剔除航跡點x_j,i；若V_{j；i，i+2}20，則認為異常位置x_j,i無法彌補，將航跡路徑從x_j,i斷開，并剔除x_j,i；重復操作，直至所有異常位置軌跡點被處理，輸出最終航跡路徑Tr_new3，Tr_new3由多條子軌跡構成{T₁,...,T_j,...,T_m}，x_j，i為第j條子軌跡中的第i個軌跡點，m為子軌跡的數目，n_j為第j條子軌跡的數目；

S25有效軌跡片段提取

輸入S24步驟得到航跡路徑Tr_new3，計算各軌跡片段的持續時間Dru_j，剔除Dru_j20min的子軌跡，得到有效的軌跡路徑Tr_final，Tr_final由多條子軌跡構成{T₁,...,T_j,...,T_final}，x_j,i為第j條子軌跡中的第i個軌跡點，final為子軌跡的數目，n_j為第j條子軌跡的數目。