[发明专利]一种航线规划方法、装置及存储介质在审
申请号: | 202310840299.0 | 申请日: | 2023-07-11 |
公开(公告)号: | CN116592894A | 公开(公告)日: | 2023-08-15 |
发明(设计)人: | 苏鑫;周慧情;安超;李成星 | 申请(专利权)人: | 天津中远海运散运数字科技有限公司 |
主分类号: | G01C21/20 | 分类号: | G01C21/20;G06F18/23;G06F16/29;G06F18/22 |
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地址: | 300450 天津市*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 航线 规划 方法 装置 存储 介质 | ||
本申请公开了一种航线规划方法、装置及存储介质,包括根据历史航迹数据集生成历史航迹之间的欧氏距离矩阵;将所述历史航迹数据集分为若干聚类簇,根据所述欧式距离矩阵获取每个聚类簇内的典型航迹。本申请无需人工干预和实验调参即可完成对历史航迹的自动聚类和各聚类簇内的典型航线提取,实现了航线的自动规划。
技术领域
本申请涉及航线规划领域,尤其是涉及一种航线规划方法、装置及存储介质。
背景技术
随着世界经济增长和贸易的发展,航运发展日益繁荣。海上交通运输业快速发展,船舶数量在不断的增多,船舶航线优化设计技术对海上运输的安全性和经济性具有非常重要的意义。
目前关于航迹的聚类应用主要停留在对历史的轨迹的关键点、关键区域的判断,例如事先根据经验划定若干个区域,然后判断一条轨迹是否经过这些区域,标记轨迹经过的区域。用户需要的时候,可以根据区域筛选符合对应条件的航迹。此种方式一方面需要人工干预,另一方面针对世界不同的海域进行关键区域标记的标注成本较高。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种航线规划方法、装置及存储介质,无须人工干预,能够实现船舶航迹的自动规划。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
一种航线规划方法,包括以下步骤:
根据历史航迹数据集生成历史航迹之间的欧氏距离矩阵;
将所述历史航迹数据集分为若干聚类簇,根据所述欧式距离矩阵获取每个聚类簇内的典型航迹。
进一步地,上述将所述历史航迹数据集分为若干聚类簇包括:
设定候选的聚类簇数量的集合;
通过凝聚层次聚类遍历所述聚类簇数量的集合,得到若干个凝聚层次聚类结果;
通过平均轮廓系数评价若干个所述凝聚层次聚类结果,得到最佳聚类簇数量;
根据最佳聚类簇数量将所述历史航迹数据集分为若干聚类簇。
进一步地,上述欧式距离矩阵的生成方法包括:
将历史航迹数据集中每条历史航迹的AIS数据点进行排序;
通过动态时间规整算法遍历历史航迹之间的最佳对齐方式;
生成历史航迹之间的最佳对齐方式下的欧氏距离矩阵。
进一步地,上述凝聚层次聚类具体包括以下步骤:
步骤S1:将每条所述历史航迹初始化为一个聚类簇;
步骤S2:通过欧氏距离矩阵得到距离最近的两个聚类簇,将距离最近的两个聚类簇合并为一个聚类簇,所述聚类簇之间的距离为两个聚类簇之间平均距离最小的两条历史航迹之间的平均距离;
步骤S3:计算合并后的新聚类簇与其它聚类簇之间的平均距离,将距离最近的两个聚类簇合并为一个聚类簇;
步骤S4:重复步骤S2-S3,直到聚类簇的数量达到目标聚类簇数量。
进一步地,上述平均轮廓系数为每条历史航迹的轮廓系数的平均值,历史航迹p的轮廓系数s(p)的计算公式为:
;
其中,b(p)为历史航迹p与其它聚类簇之间的分离度,a(p)为历史航迹p与所在聚类簇内其它历史航迹之间的内聚度。
进一步地,当所述聚类簇内的历史航迹的内聚度小于预设的内聚度阈值,且相邻所述聚类簇之间的分离度大于预设的分离度阈值时,选取对应平均轮廓值最大的聚类簇数量作为最佳聚类簇数量。
进一步地,上述根据所述欧式距离矩阵获取每个聚类簇内的典型航迹包括:
通过欧氏距离矩阵,分别计算每个历史航迹与所在聚类簇内其它所有航迹之间各自的平均距离;
计算所述历史航迹与所在聚类簇内其它所有航迹之间的平均距离的平均值,记为航迹均值;
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