[发明专利]一种基于船舶类型的船舶航行轨迹预测方法

说明书

一种基于船舶类型的船舶航行轨迹预测方法。方法包括：获取待预测船舶的AIS数据，所述AIS数据包括航行轨迹点序列以及所述待预测船舶的船舶类型；根据预先划分的海域网格，将所述航行轨迹点序列转化为海域网格编号序列；根据所述待预测船舶的船舶类型以及预先建立的船舶类型字典矩阵，确定所述待预测船舶的船舶类型特征向量；将所述海域网格编号序列以及所述船舶类型特征矩阵输入预先训练得到的序列到序列模型，以获取预测结果序列；确定所述预测结果序列中的各个海域网格的中心点的经纬度坐标，以得到所述待预测船舶的预测轨迹点序列。本发明可以提高船舶航行轨迹的预测精度，并且可以针对不同类型的船舶生成不同的轨迹预测结果。

技术领域

本发明涉及船舶航行领域，特别涉及一种基于船舶类型的船舶航行轨迹预测方法。

背景技术

船舶轨迹预测，即基于船舶的当前轨迹预测其未来的航行轨迹，有着广泛的应用。例如，轨迹预测信息可以用于船舶调度，有效避免船舶间的碰撞，确保船舶航行安全，提高海上航行效率，还可以用于检测船舶的异常行为，对异常的船舶进行监测，进而对我国的岸防、边海防能力有所帮助。

为了对船舶轨迹进行预测，通常需要借助船舶自动识别系统(AutomaticIdentification System，AIS)，AIS是一套利用网络、通信和电子信息显示技术的数字设备和导航设备系统，能够提供包括船舶编号、船舶位置、吃水深度、速度、船首向、船舶类型、船舶长宽、载人数目等信息，这些信息都可以作为船舶轨迹的特征属性，从而为实现船舶航迹预测提供数据来源。

目前，已有不少针对船舶轨迹预测的研究，但是由于船舶的种类多种多样，不同种类的船舶拥有不同的航行特点，例如小型船舶航迹多变，转向灵活，航速较快，经常进行近海航行；大型船舶轨迹单调，转向迟钝，航速较慢，经常进行远洋航行。现有的方法无法区分不同类型的船舶，因此无法针对不同种类的船舶分别进行轨迹预测，难以获得准确的航行轨迹。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于船舶类型的船舶航行轨迹预测方法，以提高船舶航行轨迹的预测精度。

为达到上述目的，本发明实施例提供一种基于船舶类型的船舶航行轨迹预测方法，方法包括：

获取待预测船舶的AIS数据，所述AIS数据包括航行轨迹点序列以及所述待预测船舶的船舶类型；

根据预先划分的海域网格，将所述航行轨迹点序列转化为海域网格编号序列；

根据所述待预测船舶的船舶类型以及预先建立的船舶类型字典矩阵，确定所述待预测船舶的船舶类型特征向量；

将所述海域网格编号序列以及所述船舶类型特征矩阵输入预先训练得到的序列到序列模型，以获取预测结果序列；

确定所述预测结果序列中的各个海域网格的中心点的经纬度坐标，以得到所述待预测船舶的预测轨迹点序列。

由以上本公开实施例提供的技术方案可见，本发明提供的船舶航行轨迹预测方法至少具有以下有益效果：

本发明通过划分海域网格，将精准轨迹预测的回归问题转化为分类问题，降低了船舶航行轨迹预测的难度，提高了准确性，并且可以对船舶进行实时跟踪和预测，通用性高，适用范围广。

相较于传统的LSTM模型，本发明可以一次性预测船舶的多个航行轨迹点，而不是进行结果的迭代预测，从而保证了预测精度不会呈指数递减。

本发明通过在序列到序列模型中结合注意力机制，可以着重关注具有代表性的历史轨迹点，比如识别航迹拐点，避开危险的触礁区等重要特征，克服了输入轨迹序列增长后，导致模型精度发生下降的缺陷。

本发明可以区分不同船舶类型的轨迹特征，从而针对不同类型的船舶生成不同的轨迹预测结果，从而实现个性化预测。

附图说明