[发明专利]一种基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测方法及装置

权利要求书

1.一种基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取航迹数据，数据经解码、提取和预处理后构建训练集、验证集和测试集；

步骤2：构建基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测模型，航迹预测模型包括依次设置的编码器模块、注意力模块、解码器模块、小波嵌入模块和小波包重构模块；

编码器模块用于将历史航迹点的特征映射为航迹嵌入向量，根据航迹嵌入向量建模输出每个历史时刻的状态向量；

注意力模块用于从每个历史时刻的状态向量中提取出多组小波系数的上下文信息；

解码器模块用于根据多组小波系数的上下文信息构建所有历史航迹点和下一时刻航迹点的多个小波系数嵌入向量；

小波嵌入模块用于对多个小波系数嵌入向量进行线性映射，得到航迹点特征各自对应的多组小波分量；

小波包重构模块用于根据多组小波分量重构所有历史航迹点和下一时刻航迹点的特征值；

步骤3：采用训练集和损失函数对步骤2构建的预测模型进行训练，采用验证集评估预测效果，根据评估结果调整预测模型的超参数，即可得到基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测模型；

步骤4：实时采集历史航迹数据，经解码和预处理后，输入步骤3训练和调整后的预测模型，即可得到预测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测方法，其特征在于，所述步骤1中数据解码为从航线的航迹数据进行解码得到明文信息，从明文信息中提取出有效信息；有效信息包括航线中各个航迹点的时间戳、经度、纬度、海拔、经度方向速度、纬度方向速度和垂直方向速度；航迹数据包括飞行器运动趋势、爬升、下降、保持、转弯；所述数据预处理包括以下过程：

S11：对于有缺失值的航迹片段，若缺失值个数大于设定阈值则抛弃该航迹片段，若缺失值个数不大于设定阈值则使用拉格朗日插值法进行插值；

S12：剔除含有离群值的航迹片段；

S13：对有效信息进行归一化；

训练集、验证集和测试集构建方法如下：

从预处理数据中以7:1:2的比例分别抽取出训练集、验证集和测试集；

数据集中构建数据对时，若使用N个历史航迹点进行预测，则针对航线集合中的每一条航线，使用窗口大小为N+1的滑动窗口，以1个航迹点为步长，截取出数据对；数据对包括N个历史航迹点和下一时刻的目标航迹点；N个历史航迹点和下一时刻的目标航迹点包含航迹点特征。

3.根据权利要求1所述的一种基于多分辨分析和小波包重构的航迹预测方法，其特征在于，所述编码器模块包括一个全连接层和一个LSTM神经网络。