[发明专利]基于球面扫描线的船舶三维特征航线提取方法

权利要求书

1.一种基于球面扫描线的船舶三维特征航线提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，数据预处理：对船舶的原始AIS数据进行预处理，获取压缩后的船舶轨迹；

S2，轨迹聚类：计算压缩轨迹的子轨迹集的结构相似性距离矩阵，根据结构相似性距离矩阵对压缩轨迹的子轨迹集进行密度聚类，获取若干个具有类内相似性的子轨迹簇；

S3，特征航线提取：采用球面三维扫描线从子轨迹簇中提取特征航线；

其中，步骤S1包括以下步骤：

S11，数据清洗：去除船舶的原始AIS数据中的错误数据和重复数据；

S12，数据压缩：采用道格拉斯-普克算法对清洗后的AIS数据中的原始船舶轨迹进行压缩处理，获取压缩轨迹；

其中，设定原始船舶轨迹为S＝{x₁,x₂…,x_n}，所述采用道格拉斯-普克算法对清洗后的AIS数据中的原始船舶轨迹进行压缩处理包括以下步骤：

S121，保留x₁、x_n构成的球面大圆弧作为初始轨迹，记为

S122，遍历S＝{x₁,x₂…,x_n}中x₁、x_n之间的点，确定到圆心角距离θ_m1最大的点x_m1；

S123，若θ_m1＞λ，保留x_m1；若θ_m1≤λ，舍去x_m1，λ表示设定阈值；

S124，以x_m1将分为两段圆弧，分别对划分的每段圆弧依次进行步骤S121-S124，直至遍历完S＝{x₁,x₂…,x_n}中所有点，得到所有保留点构成的压缩轨迹S_e＝{x₁,x_m1,…x_ml,x_n}。

2.根据权利要求1所述的基于球面扫描线的船舶三维特征航线提取方法，其特征在于，点x_m1到圆心角距离θ_m1利用以下方式1计算；

分别为x₁、x_m1、x_n由经纬度坐标计算得到的地心矢径单位向量，表示地心矢径单位向量，lon表示经度坐标，lat表示纬度坐标。

3.根据权利要求2所述的基于球面扫描线的船舶三维特征航线提取方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：

S21，计算相似度：计算压缩轨迹的子轨迹集的结构相似性距离矩阵；

S22，密度聚类：根据结构相似性距离矩阵，利用DBSCAN算法对压缩轨迹的子轨迹集进行密度聚类，获取若干个具有类内相似性的子轨迹簇。

4.根据权利要求3所述的基于球面扫描线的船舶三维特征航线提取方法，其特征在于，步骤S21包括以下步骤：

S211，确定子轨迹集中子轨迹间的空间距离、速度距离和方向距离；

S212，根据子轨迹间的空间距离、速度距离和方向距离确定子轨迹集的空间距离矩阵、速度距离矩阵和方向距离矩阵；

S213，根据子轨迹集的空间距离矩阵、速度距离矩阵和方向距离矩阵确定子轨迹集的结构相似度距离矩阵。