[发明专利]一种基于AIS轨迹操纵单元拼接的船舶轨迹规划方法

权利要求书

1.一种基于AIS轨迹操纵单元拼接的船舶轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：收集待操纵船舶的既往AIS数据并进行清理，得到当前船舶的时间、MMSI、IMO号、船名、船长、船宽、船速、航迹向数据，导入到数据库内；

步骤S2：采用改进后滑动窗口压缩算法对数据库进行AIS轨迹片段的分割，得到当前船舶可用的AIS轨迹操纵单元集合，每一AIS轨迹操纵单元是七元组序列，其特征参数集为：轨迹长度、轨迹起点处船舶运动方向、轨迹终点处船舶运动方向、AIS数据的速度、轨迹起点处漂角、轨迹终点处漂角和轨迹片段时间；

所述步骤S2中，采用改进后滑动窗口压缩算法对数据库进行AIS轨迹片段的分割，包括以下步骤：

S21：在数据库中，选择当前船舶某一航次的航行数据，获取其航行的数据点为pi，其中i为数据点序号；

S22：初始窗口为i,i+1和i+2三个数据点，计算i+1点到两端点连线i和i+2的垂直距离，如果距离小于阈值，进入下一步骤，否则进入步骤S24；

S23：计算i+1相对与i的方位角C1,i的航向为C0，计算C1-C0的绝对值是否小于角度阈值，如果满足，则删除i+1，并将i+3点纳入窗口并回到步骤S22中，否则进入步骤S24；

S24：在窗口中删除i点并纳入i+3点，并回到步骤S22中，直到完成所有分割计算；

步骤S3：在本次航行开始前，收集本次航行的信息，包括但不限于航行计划、水文要素信息，生成预定航线；

步骤S4：在航行过程中，按照如下步骤确定下一步的操作：

步骤S41：确定当前位置的航向、航速，判断是否偏离预定航线；

步骤S42：采用优化算法，以步骤S2中得到的当前船舶可用的AIS轨迹操纵单元集合为优化问题自变量集合，优化选择后续的AIS轨迹操纵单元；

步骤S43：根据上一步骤中确定的AIS轨迹操纵单元，寻找对应的操作动作，并汇报给操作人员，供其结合其它操作要求进行选择；

步骤S5：在船舶抵达目的地结束本次航行前，重复步骤S4的过程。

2.根据权利要求1所述的基于AIS轨迹操纵单元拼接的船舶轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S42中，采用的优化算法为蚁群算法或遗传算法。

3.根据权利要求1所述的基于AIS轨迹操纵单元拼接的船舶轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S42中，优化算法的约束条件包括以下指标的一个或多个：两个AIS轨迹操纵单元连接点的漂角拼接差值均小于所设定的拼接阈值、两个AIS轨迹操纵单元连接点的速度拼接差值均小于所设定的拼接阈值、全程的轨迹片段与障碍物保持一定安全距离。

4.根据权利要求1所述的基于AIS轨迹操纵单元拼接的船舶轨迹规划方法，其特征在于，所述步骤S42中，优化算法的优化目标为以下指标的一个或多个：全程耗时最短，全程路程最短。