[发明专利]基于大数据的船舶航线自动生成方法

说明书

本发明公开了一种基于大数据的船舶航线自动生成方法，包括获取船舶航行轨迹的原始数据，建立船舶航行轨迹原始集合；提取船舶航行轨迹原始集合中航行轨迹的起始点和终止点，对航行轨迹进行分类，得到船舶航行轨迹聚类集合；给定航行计划及船舶信息，搜索相似的航行轨迹，确定转移概率最大的可航路径作为该航次的规划航线；重复执行步骤S3，建立船舶航线映射库；给定当前船舶航行计划的约束条件自动生成当前船舶的规划航线；本发明综合考虑了船舶航行的季节以及船舶信息等多个因素，建立船舶航线映射库，在后续的航线设计过程中，可直接根据约束条件在船舶航线映射库中进行动态查询，自动生成当前的规划航线，极大缩短了航线设计的时间。

技术领域

本发明涉及船舶航线自动生成技术领域，特别是涉及一种基于大数据的船舶航线自动生成方法。

背景技术

航运承担了世界上绝大多数的贸易运输任务，船舶航行事故时有发生，造成人员伤亡及重大财产损失，因此，如何保障船舶安全航行，对于提高生产效率、保障生命财产安全具有重要意义。船舶航线规划能够让船舶行驶在安全海域，远离危险区域；同时，优化后的航线能够缩短船舶航行时间，提高航行效率，对于节能减排也具有不可忽视的作用。目前，船舶航线规划主要由驾驶人员手工绘制，航线质量过分依赖驾驶人员的航行经验和专业背景，其规划的航线无法为驾驶人员提供科学的航线进行参考，生产力较低，且船舶航行安全不能得到很好的保障。

现有的航线自动生成技术包括动态航线规划和静态航线设计。动态航线规划主要针对船舶在航行过程中，移动目标随时间变化，从而结合避让算法进行航路规划。现有动态航线规划技术主要基于A*动态搜索、启发式遗传搜索、规划网格搜索等算法进行设计，要求实时获取移动目标的运动状态。不同于动态航线规划，静态航线设计是船舶在开航前需要设计出来的船舶航行路线，船舶在航行过程中参照该路线航行，途中经过机动避障后，主动回到该航行路线上。静态航线设计的现有技术主要是通过优化转向点，设置路径最短等目标函数来是实现，大多采用图论的方法来搜索最短路径，并未考虑船舶在海域中的适航性，无法适应船舶在海上航行固有的航行规律。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于大数据的船舶航线自动生成方法，以解决现有技术中航线规划过分依赖驾驶人员的航行经验和专业背景使得参考性不高、生产力较低、航行安全不能得到很好的保障以及无法适应船舶固有的航行规律等问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于大数据的船舶航线自动生成方法，包括以下步骤

S1：获取船舶航行轨迹的原始数据，并对该原始数据进行整理、清洗，建立船舶航行轨迹原始集合；

S2：提取船舶航行轨迹原始集合中所有航行轨迹的起始点和终止点，通过聚类算法对船舶航行轨迹进行分类，得到船舶航行轨迹聚类集合；

S3：给定船舶的航行计划及船舶信息，在船舶航行轨迹聚类集合中搜索相似的航行轨迹，基于相似的航行轨迹得到可航路径集合，并计算可航路径集合中每一可航路径对应的转移概率，确定转移概率最大的可航路径作为该航次的规划航线；

S4：多次重复执行步骤S3，计算并保存若干与给定船舶的航行计划对应的规划航线，并基于规划航线及对应的船舶信息设定约束条件，建立船舶航线映射库；

S5：给定当前船舶航行计划的约束条件，在所述船舶航线映射库中进行航线映射，自动生成当前船舶的规划航线。

进一步的，所述步骤S1的具体方法为：

获取预设时间、预设海域内每一船舶所有航次的航行轨迹形成原始数据，并对所述原始数据进行整理和清洗，剔除原始数据中的数据异常的航行轨迹，得到每艘船舶每一航次正常的航行轨迹，建立船舶航行轨迹原始集合。

进一步的，所述步骤S2包括以下步骤：