[发明专利]一种基于航位推测法的多阈值船舶轨迹简化方法

说明书

本发明公开了一种基于航位推测法的多阈值船舶轨迹简化方法，该方法通过有效地利用欧式距离、速度、方向等多个阈值对轨迹点是否需要保留进行判定，从而使得简化后的轨迹相能保留更大的相似性和更高的压缩率。解决航位推测法因仅保留轨迹点位置而丢失了轨迹点的速度、方向和一些具有关键信息的特征点。该发明使得轨迹保留了更多关键信息点，解决了设备在直线运动中在经过停靠点的信息丢失。另外，若考虑一种极端情况，船舶大多时候是均速直航，若按航位推测法则最终只会保留两个轨迹点而不利于对船舶轨迹数据分析挖掘，而本发明提出的简化算法可以克服这一缺限。

技术领域

本发明涉及计算机应用领域，具体涉及一种基于航位推测法的多阈值船舶轨迹简化方法。

背景技术

随着各种智能设备的发展，基于全球定位系统服务支持的设备(如移动电话、智能手环和车载导航系统等)数量显著增加。由此产生的移动设备轨迹的数据急剧增加。随之而来带来了诸多挑战：数据存储、传输和分析等。若数据不被简化，存储4000个移动设备在一天的轨迹，以每十秒采集一次的频率的话，则需内存1000M。因此对采集的轨迹数据进行压缩相当有必要。目前已有许多轨迹压缩的方法，根据压缩后数据损失与否，可分为有损压缩和无损压缩。无损压缩可使轨迹在不丢失信息的情况下重构轨迹，而有损压缩是在保持轨迹误差在一定范围的同时保证压缩后的轨迹与压缩前的轨迹有较大的相似度。根据压缩情景区分，则可分为在线压缩和离线压缩。在线压缩即在设备运行时压缩轨迹并采集新轨迹点。离线压缩在轨迹数据收集完成后才能进行压缩。离线压缩相比在线压缩有着较小的压缩误差。但不支持实时压缩。

现阶段该领域许多研究者提出诸多算法进行轨迹简化，如基于垂直欧式距离的Douglas-Peucker算法速度快，但是却只保留轨迹的几何轮廓；基于同步欧式距离的Top-Down Time-Ratio算法，虽添加了时间信息，却丢失了速度、方向等信息；基于速度的Top-down Speed-Based算法，主要保留了速度信息，但缺少时间和方向信息。基于方向的Angular算法只能线下对轨迹进行压缩，且由于使用累计角度偏差误差度量方式，压缩率并不高。

实际移动设备产生的轨迹数据保存着大量重要信息，如轨迹的位置(经纬度)、运行速度、运行方向以及各种关键地理位置。目前诸多轨迹简化算法只是进行了单一信息的考虑，并没有将轨迹的多方面信息同时考虑在内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于航位推测法的多阈值船舶轨迹简化方法，该方法为在线的船舶轨迹简化算法，该算法通过有效地利用欧式距离、速度、方向等多个阈值对轨迹点是否需要保留进行判定，从而使得简化后的轨迹相能保留更大的相似性和更高的压缩率。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于航位推测法的多阈值船舶轨迹简化方法，该方法包括：

S1、将智能移动设备在最初点p₁的位置信息及处于该最初点p₁时的速度信息保存至设定位置；

S2、判断定位是否结束，若是，进行步骤S5，若否，进行步骤S3；

S3、判断所述智能移动设备在t_i时刻的位置p_i与其对应预测点位置p_i′的欧式距离是否超过设定距离阈值，其中，i＝1，2，3...n；

或，判断所述智能移动设备在位置p_i和其前一个信息点p_i-1的速度差值是否超过设定速度阈值；

或，判断所述智能移动设备在位置p_i的速度方向和其前一个信息点p_i-1的速度方向的方向差值是否超过设定角度阈值；