[发明专利]一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法

权利要求书

1.一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，船舶轨迹由两两轨迹点之间组成的若干轨迹段组成，其特征在于，包括步骤：

S1：获取船舶轨迹集中的各轨迹段并归类为未归类轨迹段；

S2：获取当前轨迹段中的末端轨迹点与其对应船舶轨迹的首端轨迹点之间曲线长度归一化后的加权长度；

S3：根据当前末端轨迹点的加权长度在对应船舶轨迹中的比例，通过线性插值法获取其它船舶轨迹中相同加权长度比例处的轨迹点作为配对轨迹点；

S4：根据当前末端轨迹点与相应配对轨迹点处的目标函数计算曲线长度距离，并结合轨迹段的航行数据计算综合相似度度量；

S5：判断综合相似度度量是否大于预设度量阈值，若是，获取当前末端轨迹点对应轨迹段预设邻域范围内的轨迹段，并归类为聚类轨迹段；

S6：判断是否有新增聚类轨迹段，若是，根据新增的各聚类轨迹段返回并分别执行步骤S2，若否，根据当前的聚类轨迹段获取船舶轨迹聚类结果。

2.如权利要求1所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，所述S1步骤之前还包括步骤，

S0：筛选并剔除船舶轨迹中航向变化率或航速变化率小于预设变化率的轨迹点。

3.如权利要求1所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，所述综合相似度度量由曲线相似度度量、航速相似度度量和航向相似度度量归一化后按预设权值相加获得。

4.如权利要求3所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，所述S2步骤中，加权长度可用如下公式表示：

式中，i为当前轨迹段中的末端轨迹点在对应船舶轨迹中的轨迹点排序，l_i为第i个轨迹点处轨迹段的加权长度，第i个轨迹点处的坐标为(ε_i，σ_i)，k为大于等于1的常数，ε_|max|为当前轨迹段对应船舶轨迹中在ε坐标轴中坐标的最大绝对值，σ_|max|为当前轨迹段对应船舶轨迹中在σ坐标轴中坐标的最大绝对值。

5.如权利要求4所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，所述根据当前末端轨迹点与相应配对轨迹点处的目标函数计算曲线长度距离，其中，目标函数可以表示为如下公式：

式中，为轨迹a的总加权长度，为轨迹b的总加权长度，为轨迹a上第i个轨迹点的加权长度，为轨迹a中第i个轨迹点在轨迹b中配对轨迹点的加权长度，r_i为轨迹a中第i个轨迹点处与轨迹b中配对轨迹点之间目标函数的值，为轨迹a中第i个轨迹点的坐标，为轨迹a中第i个轨迹点在轨迹b中配对轨迹点的坐标。

6.如权利要求5所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，所述根据目标函数进行曲线相似度的获取，可表示为如下公式：

式中，N为轨迹上轨迹点总数，为轨迹a至轨迹b的单向曲线相似度度量，为轨迹b至轨迹a的单向曲线相似度度量，d_l(a,b)为轨迹a与轨迹b双向上的曲线相似度度量。

7.如权利要求3所述的一种基于曲线长度距离的船舶轨迹聚类方法，其特征在于，航速相似度度量可表示为如下公式：

式中，d_v为航速相似度度量，v_max(a,b)为轨迹a和轨迹b间最大航速差异值，v_min(a,b)为轨迹a和轨迹b间最小航速差异值，v_avg(a,b)为轨迹a和轨迹b间平均航速差异值，v_med(a,b)为轨迹a和轨迹b间中位数航速差异值。