[发明专利]一种基于海上交通流量的动态分区处理方法

权利要求书

1.一种基于交通流量的动态分区处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：任务单元初始化：将待处理的港口监视区域平均分为n个子区域，每个子区域为一个任务单元的处理范围，则共有n个任务单元，每个任务单元的处理范围为一个处理区域，第i个任务单元记为A_i，i＝1,2,...,n；

步骤2：进行处理任务的分配：为每个任务单元A_n分配独立的航迹数据处理进程P_n，根据接收的实时海情信息，对目标当前所处子区域位置进行判断，将隶属于任务单元A_i的目标数据，流转分配到相对应的航迹数据处理进程P_i；

步骤3：各任务单元交通流量预测：基于状态空间模型对各个任务单元的交通流量进行预测；

步骤4：根据交通流量对任务单元的处理范围进行调整；

步骤5：对目标标识进行同步处理；

步骤1包括如下步骤：

步骤1-1：确定任务单元个数：假设处理指标要求为N批实时目标每分钟，单个处理进程的处理能力为N₀批实时目标每分钟，则任务单元的个数至少为n＝N/N₀；

步骤1-2：划分任务单元范围：以纬度为分界线，将待处理的港口监视区域平均划分为n个互不重叠的子区域，子区域与子区域之间无缝连接，每个子区域为一个任务单元的处理范围，则共有n个任务单元，第i个任务单元记为A_i，i＝1,2,...,n，第i个任务单元包含的处理区域为从纬度B_i-1到B_i，B_i、B_i-1分别为第i个任务单元处理边界的纬度的上限和下限；

步骤2中，判断目标所属子区域位置的方法为：目标当前纬度B_T满足B_i-1＜B_T≤B_i，则将目标流转到第i个处理进程P_i处理；

步骤3包括如下步骤：

步骤3-1：建立多维自回归模型：假设在t时刻n个航迹数据处理进程的交通流量为{q_it,i＝1,2,...,n}，将其组成n维时间序列Q_t＝(q_1t,q_2t,...,q_nt)，q_it表示t时刻第i个航迹数据处理进程的交通流量，根据时间序列Q_t建立多维自回归模型，确定回溯系数p 后，得到：

Q_t＝C₁Q_t-1+C₂Q_t-2+...+C_pQ_t-p+W_t (1)

其中，C₁～C_p为n×n维系数矩阵，Q_t-p为t-p时刻n个处理区域的交通流量组成的时间序列，W_t为高斯白噪声序列；

步骤3-2：建立状态空间模型：令X_t＝(Q_t Q_t-1 ... Q_t-p+1)^T表示t时刻的状态向量，X_t-1＝(Q_t-1 Q_t-2 ... Q_t-p)^T表示t-1时刻的状态向量，Y_t＝Q_t表示观测向量，则式(1)表示的时间序列模型转化为如下状态空间模型：

Y_t＝[I₂ 0,...,0]X_t+V_t (3)

式(2)、(3)分别表示状态方程和量测方程，对应的状态转移矩阵F_t和观测矩阵H_t分别如下：

H_t＝[I₂ 0,...,0] (5)

其中，U_t为状态白噪声，V_t为观测白噪声，I₁为n(p-1)维单位矩阵，I₂为n维单位矩阵；

步骤3-3：卡尔曼滤波预测：应用标准卡尔曼滤波公式对式(2)、(3)进行滤波估计，得到n个任务单元的交通流量分别为{q_i,i＝1,2,...,n}，q_i表示第i个任务单元的交通流量；

步骤4包括如下步骤：

步骤4-1，以1整分的纬度为1个网格单元，则第i个任务单元的处理范围表示为ΔB_i：

ΔB_i＝B_i-B_i-1 (6)；

步骤4-2，假设各个子区域内对应任务单元的交通流量分布均匀，则第i个子区域内每个网格单元的交通流量为q_i/ΔB_i；

步骤4-3，从第1个任务单元A₁开始考虑，如果q₁＞N₀，则调整后的第1个任务单元处理范围ΔB₁'为：

ΔB₁'＝[N₀×ΔB₁/q₁] (7)

其中，[x]表示不大于x的最大整数，如果q₁≤N₀且q₁+q₂＞N₀，则需要将第2个处理区域的部分范围补充到第1个处理区域中，调整后的第1个任务单元处理范围ΔB₁'为：

ΔB₁'＝ΔB₁+[(N₀-q₁)×ΔB₂/q₂] (8)

直到调整后的处理范围ΔB₁'内的交通流量q₁'满足q₁'≤N₀，且(ΔB₁'+1)范围对应的交通流量大于N₀；

步骤4-4，从(B₀+ΔB₁')开始考虑第2个处理区域的调整，方法同步骤4-3，直到所有的交通流量平均分配到各个任务单元的处理范围；

步骤4-5，如果当前所有的交通流量未达到系统指标，即且：

则顺序激活m个航迹数据处理进程，其中m为不小于的最小整数，剩余的(n-m)个处理进程处挂起状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5包括如下步骤：

步骤5-1，为各个航迹数据处理进程分配不重叠的目标批号标识段，当第i个航迹数据处理进程出现新目标时，在对应的批号段寻找未使用的目标批号P_T对目标进行编批，并置上批号占用标记；

步骤5-2，当步骤5-1中所述新目标运动到第i+1个任务单元的处理范围时，第i+1个航迹数据处理进程通过访问TimesTen内存数据库获取该目标已有综合批号P_T时，不再进行编批处理，而是沿用P_T，保证目标标识的唯一性；当目标在所有任务单元的处理范围都不存在时，则删除批号P_T的占用标记，释放批号资源；

步骤5-3，当任务单元的处理范围重新划分后，根据调整后的处理区域将目标分发到对应的航迹数据处理进程。