[发明专利]一种基于特定区域的船舶轨迹挖掘分析与监控方法

摘要

本发明涉及海洋运输中船舶轨迹挖掘分析与监控领域，提供一种基于特定区域的船舶轨迹挖掘分析与监控方法，该方法对特定区域内的船舶轨迹的挖掘聚类分析，提取特定区域内的船舶模式轨迹，同时将船舶模式轨迹作为区域船舶监控与异常分析中的重要参考依据，实现对船舶的区域监控与异常分析。

主权项

一种基于特定区域的船舶轨迹挖掘分析与监控方法，其特征在于该方法包括以下步骤：（1）解析轨迹数据，建立轨迹数据库；（2）轨迹数据预处理参数配置，包括设置航速变化率与航向变化率阈值；（3）原始轨迹特征抽取处理，用p表示多维点<pos,t,v,c>，其中 pos 代表地理坐标，t 代表时间，v 代表航速，c 代表航向，用psi表示原始轨迹点，表示原始轨迹集，下标si代表原始轨迹集中原始轨迹点的顺序，i为自然数，用pfj表示特征轨迹点，下标fj代表特征轨迹集中特征轨迹点的顺序，j为自然数，用由特征轨迹点构成的特征轨迹来拟合原始轨迹；所述的特征抽取具体步骤为：步骤3.1，将原始轨迹的起始点作为轨迹的特征点加入至特征点集；步骤3.2，计算下一原始轨迹点与最新的特征点之间的航向变化率，若航向变化率超出阈值，则视为航向变化特征点，加入至特征点集，若未超出阈值则转入步骤3.3；步骤3.3，计算原始轨迹点与上一特征点之间的航速变化率，若航速变化率超出阈值，则视为航速变化特征点，加入特征点集，若未超出转入步骤3.4；步骤3.4，判断是否为轨迹终止点，若为终止点，则直接保存为特征点，完成轨迹特征抽取处理，特征点集中的特征点构成特征轨迹；若不为终止点，则转入步骤3.2；（4）划定准备进行轨迹挖掘分析与监控的区域；（5）对划定区域内的空间轨迹数据进行挖掘分析，通过对轨迹数据的一系列预处理，采用基于密度的OPTICS聚类算法与Hausdorff距离度量方法实现对区域内的特征轨迹聚类挖掘分析, 得到规则轨迹集，规则轨迹集是在监控区域内挖掘所有船舶轨迹而产生的船舶轨迹规则集合，存储于规则轨迹库中；（6）对划定区域内的船舶实现实时定位追踪与异常检测分析，通过规则轨迹集，结合监控区域监控参数阈值，实现对监控区域内异常船舶识别以及预警显示。