【技术实现步骤摘要】
一种基于航迹数据的耙吸挖泥船施工轨迹识别方法
[0001]本专利技术涉及挖泥船监控管理领域,尤其涉及一种基于航迹数据的耙吸挖泥船施工轨迹识别方法。
技术介绍
[0002]随着国家生态文明建设的飞速发展,社会民众的绿色环保意识逐渐加强,许多地区纷纷出台规范土方疏浚工程方面的文件,明确禁止将土方抛弃在航道、河流、农田等区域。然而由于巨大利益驱使以及疏浚施工过程监控管理困难,导致随意抛泥的现象屡禁不止。因此,加强疏浚船舶监控管理迫在眉睫。疏浚施工过程之所以存在监管问难问题,是因为疏浚船舶众多且分布广泛,且采取船岸分离模式,无法做到疏浚过程全方位实时监管。
[0003]随着大数据及人工智能技术的高速发展,使得从海量的航行轨迹中辨识出疏浚船舶行为,实现疏浚工程的全方位实时监控成为可能。海量的航行轨迹数据蕴含着船舶丰富的施工作业信息,基于大数据及人工智能技术从中挖掘出耙吸船的运动模式,并跟踪其“挖、运、卸”三个关键施工过程,有助于实现疏浚施工过程全方位监控,从而有效制止疏浚淤泥乱抛、乱倒等现象,亦可以提高疏浚工程的质量、效率。
[0004]目前,在疏浚行业基于航迹数据辨识船舶行为的研究还比较少,主要集中在交通船领域。常规做法是基于DBSCAN算法或者其他聚类算法,对船舶轨迹进行一次聚类分析,实现船舶行为的识别。然而,耙吸船施工过程更为复杂,需要考虑因素众多,如果采用多参数一次聚类算法,聚类的效果主要取决于各参数的科学设置,而多参数权重设置非常困难且计算过程十分复杂,影响建模效率,且鲁棒性和适应性也较差。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于航迹数据的耙吸挖泥船施工轨迹识别方法,其特征在于,包括如下步骤:S1.从航迹数据库中提取耙吸船的航迹数据;S2.对航迹数据进行预处理;S3.基于经纬度信息进行第一层次聚类,用DBSCAN算法辨识出施工区;S4.对处于施工区的轨迹进行基于速度特征的第二层次聚类,用GMM算法辨识出“装舱”、“在抛泥区与装舱区之间往返”、“抛泥”这三种行为轨迹;S5.对所述“在抛泥区与装舱区之间往返”行为轨迹进行基于航向特征的第三层次聚类,用GMM算法辨识出“往抛泥区”、“返装舱区”轨迹;S6.对所有具有施工行为的簇进行重新打标签,分别为:装舱轨迹、往抛泥区轨迹、返装舱区轨迹、抛泥轨迹。2.如权利要求1所述一种基于航迹数据的耙吸挖泥船施工轨迹识别方法,其特征在于,所述S1步骤为:从航迹数据库中提取某耙吸船一段时期的航迹数据,将所有航迹点串联生成一条完整的航迹路径Tr,Tr为航迹点按时间顺序排列的轨迹点集合{x1,...x
i
,...x
n
},其中,x
i
=(lon
i
,lat
i
,sog
i
,cog
i
,t
i
),lon
i
为航迹点的经度,lat
i
为航迹点的纬度,sog
i
为航迹点的速度,cog
i
为航迹点的航向,t
i
为通过该航迹点的时刻,n为该耙吸船航迹点数量。3.如权利要求1所述一种基于航迹数据的耙吸挖泥船施工轨迹识别方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:S21异常值过滤对航迹路径中Tr,对任一时刻j,若sog
j
>20或者cog
j
<0或者cog
j
<360的异常航迹点x
j
进行剔除,形成新航迹路径Tr
new
,Tr
new
为剔除异常轨迹点后按时间顺序排列的轨迹点集合其中n
new
为新航迹路径中航迹点数量;S22异常时间间隔切断计算新航迹路径Tr
new
相邻两个轨迹点的时间间隔t
i,i+1
=(t
i+1
‑
t
i
)/3600,若t
i,i+1
>=2,则将航迹路径从i时刻断开,输出新的轨迹路径重复操作直至所有异常时间间隔被处理,输出航迹路径Tr
new2
,Tr
new2
由多条子轨迹路径构成{T1,...,T
j
,...,T
k
},k为子轨迹的数目,x
j,i
为第j条子轨迹中的第i个轨迹点,n
j
为第j条子轨迹的轨迹点数目;S23异常位置判断分别计算航迹路径Tr
new2
中各子轨迹的相邻两个轨迹点构成线段的平均速度其中t
j;i,i+1
为第j个子轨迹的第i个轨迹点与第i+1个轨迹点之间的时间间隔,d
j;i,i+1
为第j个子轨迹的第i个轨迹点与第i+1个轨迹点之间的轨迹线段距离;若V
j;i,i+1
>20,则判断轨迹点x
j,i+1
异常位置点;S24异常位置处理若x
j,i+1
判断异常位置轨迹点,计算x
j,i
,x
j,i+2
两个航迹点相连构成新的轨迹线段平均速度V
j;i,i+2
,若V
j;i,i+2
<=20则认为异常位置x
j,i
可以弥补,剔除航迹点x
j,i
;若V
j;i,i+2
>20,则
认为异常位置x
j,i
无法弥补,将航迹路径从x
j,i
断开,并剔除x
j,i
;重复操作,直至所有异常位置...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴文伯,徐婷,张晴波,周雨淼,杨波,季明,鲁嘉俊,
申请(专利权)人:中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司,
类型:发明
国别省市:
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