[发明专利]一种基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐方法及系统

说明书

本发明提供了基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐方法及系统，该方法先采集AIS数据，并对采集的AIS数据进行预处理，然后基于预处理后的AIS数据，获取港口和关键节点构建网络节点，并将预处理过程中生成的航段按照关键节点划分得到节点航段，基于核密度估算法对节点航段进行计算得到推荐航段，以推荐航段的航行距离作为推荐航段的起始节点和结束节点之间边的权重进行构建航线网络，最后基于已构建的航线网络，通过推荐或预测算法计算得到最优航线路径，并展示给用户最优航线路径的计算结果。本发明通过利用对海量AIS数据处理后筛选出的高质量航线数据构建并存储全球范围的航线航段网络，能够有效提升动态航线的规划能力，并提供更多元的路径查询功能。

技术领域

本发明涉及航运信息化、智能化技术领域，尤其涉及一种基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐方法及系统。

背景技术

海运航线规划和最优航线推荐问题是航运产业的经典问题。一个传统思路是对目标海域进行栅格化、网格化，把航线设计问题转化为一般的图论和动态规划问题，如将最优航线问题模型化，利用改进的动态规划算法进行求解；另一个较新颖的思路是基于船舶历史航线数据，主要是AIS记录，进行最优航线的推荐。

但是，上述两种思路当前分别存在问题和缺陷：传统的路线规划方法具有模型抽取无法反映真实航线情况的问题：真实的航运场景受复杂因素影响，基于数学模型的航线规划算法，其输入因素无法做到全面兼顾，实际上不同船型、载重吨、气象、洋流、潮汐甚至季节因素都会影响推荐结果，尤其是在做国际航线、长途航线规划时。而现阶段的AIS历史航线推荐算法，受制于AIS海量数据的质量参差不齐、计算存储成本大等现实条件制约，往往停留于小规模理论性研究层面，尚没有成熟的商业级别应用技术方法诞生。同时，以上两种方法都往往着眼于对单一海域或地域的航运线路规划，不具备全球港口航线规划能力。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐方法，通过对海量AIS历史轨迹数据的整理、合并和高效检索，找出高质量的航线数据，再利用筛选出的高质量航线数据构建并存储全球范围的航线航段网络，能够有效提升动态航线的规划能力，提供更多元的路径查询功能。本发明还涉及一种基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐系统。

本发明的技术方案如下：

一种基于全球船舶历史航迹的智能航线推荐方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据采集及预处理步骤：采集AIS数据，并对采集的AIS数据进行预处理，所述预处理包括异常坐标的修正、船舶状态的形成、港口匹配和航段生成，以在船舶历史轨迹与港口节点之间建立准确关联；

航线网络构建步骤：基于预处理后的AIS数据，获取港口节点和关键节点构建网络节点，并将预处理过程中生成的航段按照关键节点划分得到节点航段，基于核密度估算法对节点航段进行计算得到推荐航段，以推荐航段的航行距离作为推荐航段的起始节点和结束节点之间边的权重进行构建航线网络；

人机交互步骤：获取用户输入的航线起点和终点位置信息，基于已构建的航线网络，通过推荐或预测算法计算得到最优航线路径，将最优航线路径绘制成电子地图，并展示最优航线路径的计算结果。

优选地，数据采集及预处理步骤中，所述异常坐标的修正是根据采集的AIS数据中相邻两点的经纬度数据计算得到两点间的球面距离，并根据AIS数据计算相邻两点的时间差，当船舶最大航速与时间差的乘积大于两点间的球面距离时，检测出异常坐标点，并将异常坐标点剔除。