[发明专利]一种基于航迹时域差分的航迹分段方法

权利要求书

1.一种基于航迹时域差分的航迹分段方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提取原始航迹数据中包含必要信息的航迹点作为可用航迹数据，并进行插值拟合处理，减少因数据缺失或采样间隔差异对采样点空间密度分布的影响；

2)根据采样点的经纬度计算得到航迹点的航程数据，并采用差分法对航迹做多阶差分处理，在多阶差分数据的基础上通过归一化方法求得航程损失与航速标准差的平衡点，确定差分步长；

所述差分步长的确定方法如下：

对同一航迹不同差分步长的航速标准差和路程损失采用归一化方法处理后求交点，并在在航速标准差和路程损失带来的影响中求取一个平衡点，得到相对合理的差分步长值；航速的标准差公式为：

其中v_eql为原始航迹的速度平均值；

路程损失为：

S_dis＝S_p-S_n    (5)

其中S_p为当前路程值，S_n为实际路程值，S_dis为路程损失值；

将多阶差分步长的航速标准差和路程损失值归一化处理，即

Sta(h_i)/Sta_max＝S_dis(h_i)/S_dismax    (6)

其中，Sta_max为航速最大标准差，S_dismax为航迹最大路程损失值；当式(6)成立时，可求得h_i即为适用于当前航迹划分的差分步长值；

3)计算原始航迹数据的平均航速作为分段阈值，实现航迹分段。

2.根据权利要求根据权利要求1所述的基于航迹时域差分的航迹分段方法，其特征在于，所述步骤2)中航迹点的航程数据的计算公式如下：

dis＝R×(arccos(sin θ_latlsin θ_lat2+cos θ_latlcos θ_lat2cos(θ_lon1-θ_lon2)))    (1)

其中dis为航迹点之间的距离，R为地球半径，累加当前航迹点到起点之间距离值可得到路程数据D＝{d₁，d₂，d₃…d_n}，d_i为当前航迹点的路程；

以当前采样时间t为最小差分步长，改变步长值h，用差分法计算航迹不同单位时间内的速度值，得到差分数据V_d＝{v₁，v₂，v₃...v_n}，v_i为差分航速，公式如下：

v_i＝(d_i+1-d_i-1)/2h    (2)

h_i＝n×t    (3)

式(3)中n应满足的条件为：n∈N，n＞0。

3.根据权利要求2所述的基于航迹时域差分的航迹分段方法，其特征在于，所述步骤2)中的多阶差分处理的计算过程如下：

以原始航迹为航迹点，按采样时间顺序所构成的有序点集合，记为S＝{T，V，θ_lon，θ_lat}；其中T为采样时间，V为瞬时速率，θ_lon为采样点经度，θ_lat为采样点纬度；由于采样时间点T之间的间隔较小，船舶行驶过程中瞬时速率V通常波动频繁，单一采样点的航速值并不能代表当前的航速状态，因此需要重新确定合适的时间间隔来计算当前的行驶速度；所述时间间隔统称为差分步长。

4.根据权利要求1所述的基于航迹时域差分的航迹分段方法，其特征在于，所述航迹分段方法还包括对停留区的合并方法，其公式如下：

公式如下：

dis_i＝d_i-d_i-1

dis_inter＝d_i+1-d_i

diff_i＝dis_i-v_equlT_i

diff_inter＝dis_inter-v_equlT_inter

其中d_i为航迹点航程值，dis_i为停留区路程值，dis_inter为相邻停留区之间的行驶路程值，v_equl为平均速度，T_i为停留时间，T_inter为相邻停留区之间的行驶时间，diff_i为停留区行驶路程与平均速度行驶路程的差值，diff_inter为相邻停留区之间的行驶路程与平均速度行驶路程的差值；当diff_inter均小于两相邻停留区的diff_i时，合并两停留区。