[发明专利]一种目标轨迹相似性分析方法

说明书

本发明提出了一种目标轨迹相似性分析方法，制定目标轨迹相似性度量准则，包括：轨迹点空间位置特征相似性度量准则、轨迹曲线形状特征相似性度量准则、轨迹曲线点实时跟随特征相似性度量准则；计算基准轨迹与其它轨迹在三个相似度度量准则下的度量距离，通过相似性度量标准将度量距离转化为相似度数值，使用0‑1的数值刻画两轨迹的相似程度。本发明通过轨迹相似性空间位置、形状以及实时跟随的特征定义了两轨迹的相似性，为研究人员提供度量两目标轨迹相似的准则。

技术领域

本发明涉及地理信息领域，特别涉及一种目标轨迹相似性分析方法。

背景技术

目标轨迹数据监测手段众多、数据来源广泛，使得数据量大、数据繁杂程度高。轨迹数据包含不同手段监测的同一时刻目标状态数据，其中包括地理空间三维坐标、目标行动速度等，通过三维数字地球等可视化工具虽然能有效展示多维时空的目标轨迹数据、直观显示目标的行动轨迹但无法获取目标的行动规律、各目标行动的关系。现有对目标轨迹数据的处理一般针对数据的降噪去异常值、研究单个目标轨迹的数据规律，无法对多目标的轨迹数据进行分析处理、无法通过各目标轨迹数据获取各目标之间的行为关系。为揭示各目标轨迹数据之间的行动规律，以便分析目标历史状态、探索各目标跟踪变化和分析各目标的协同关系，需对多目标轨迹数据进行联合分析处理，形成对目标的轨迹相似分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种目标轨迹相似性分析方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种目标轨迹相似性分析方法，包括如下步骤：

步骤1，制定目标轨迹相似性度量准则，包括：轨迹点空间位置特征相似性度量准则、轨迹曲线形状特征相似性度量准则、轨迹曲线点实时跟随特征相似性度量准则，其中：

轨迹点空间位置特征相似性度量准则采用两轨迹在空间上的最近距离作为空间位置特征的度量，通过最近距离刻画两目标出现在空间位置的特点；

轨迹曲线形状特征相似性度量准则采用匹配轨迹在空间上形成的矢量在目标轨迹上的投影为形状特征的度量，通过矢量投影反应目标轨迹路径在空间上的平行、交叉特征；

轨迹曲线点实时跟随特征相似性度量准则采用两轨迹在空间上同一时刻点的距离为实时跟随特征度量为实时跟随特征的度量，通过同时刻距离反应两目标跟随的距离、跟随的时长，从而判定两目标的运动关系；

步骤2，计算基准轨迹与其它轨迹在三个相似度度量准则下的度量距离，通过相似性度量标准将度量距离转化为相似度数值，使用0-1的数值刻画两轨迹的相似程度。

进一步的，基于轨迹点空间位置特征相似性度量准则，计算两轨迹在空间位置特征上的度量距离，具体计算方法为：

S1，选择两目标轨迹数据的经纬度、高度数据，对数据进行最大最小归一化，具体计算方法如下：

1)取两目标轨迹的经纬度、高度数据组成数据集其中轨迹1有n₁个数据点，轨迹2有n₂个数据点：

2)对经度、纬度、高度进行数据归一化，归一化采用最大最小归一化，方法如下：

其中：(long*,lat*,alt*)为数据集数据中的某一点原始数据，经度、纬度、高度最大最小值为：

S2，两目标轨迹数据空间位置特征相似性度量准则为：以为基准，计算的每个点到轨迹最近点距离和；

1)使用归一化后的数据计算的每个点到轨迹的每个点的距离矩阵为：

其中距离计算方法为欧式距离，的任意两点p,q点的欧式距离d_p,q为：