一种船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型技术

本发明专利技术公开的船舶行为预测模型建立方法，涉及计算机技术领域，船舶行为预测模型建立方法，通过人工对海图进行标注，建立中国水系网格系统，根据船舶历史航行数据集合及中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型，根据航线预测数据库和时间预测数据库，建立船舶位置预测模型，该船舶行为预测模型鲁棒性较好，计算效率高，人工成本及时间成本低，提高了预测船舶真实行为的精准度。另外，本发明专利技术实施例还提供了一种利用上述船舶行为预测模型建立方法得到的船舶行为预测模型。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型
本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型。
技术介绍
随着船舶历史航行数据的日益增多，如何有效地应用这些数据成为了重点难题。虽然船舶自动识别系统已经普及，但是船舶历史航行数据仍然没有发挥出足够的价值。船舶行为的预测与船舶运输供应链行业息息相关，但是目前市面上仍然是通过人为经验判断来对绝大部分船舶行为进行预测。当前虽然已经出现了一些相关船舶行为预测技术，但大都存在有几个问题：(1)基于固定轨迹，如果船舶有异常行为，只能发现异常而无法预测；(2)基于黑盒模型，研究内容无法与现实相联系且鲁棒性较差；(3)耗费大量运算力，但实际应用却少，成本较高；(4)对噪声十分敏感，在真实环境中应用时，误差很大。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术实施例提供了一种船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型。第一方面，本专利技术实施例提供的船舶行为预测模型建立方法包括以下步骤：S1通过人工对海图进行标注，建立中国水系网格系统，包括：S11通过H3算法，将整个中国区域分为面积大小相同的多个多边形网格，生成第一多边形网格集；S12从所述多边形网格集中选取含有水系的网格，生成第二多边形网格集；S13根据深度优先原则，对所述第二多边形网格集进行人工标注，建立河流走向索引；S14对处于不同水域的多边形网格进行划分，生成中国水系网格系统；S2根据船舶历史航行数据集合及所述中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型，包括：S21从所述船舶历史航行数据集合中选取连续的航行数据；S22根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内从始发港口所在的网格驶向目的港口所在的网格行驶过程中产生的行为数据；S23根据所述行为数据，建立航线预测数据库S1；S24根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内在各个网格内停留的时间，建立时间预测数据库S2；S3根据航线预测数据库S1和时间预测数据库S2，建立船舶位置预测模型，包括：根据公式计算各个船舶在某一时间到达网格w的概率，生成船舶行为预测模型，其中，Ei为航线预测数据库S1预测的航线与时间预测数据库S2预测的船舶在网格w停留的时间、所述航行数据中的航速、航速、航向、船舶首向组成的数据集合。优选地，在根据船舶历史航行数据集合及所述中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型之前，所述方法还包括：对所述船舶历史航行数据集合进行预处理，包括：根据层次聚类方法，更正所述船舶历史航行数据集合中的错误数据；基于连续的船舶历史行为数据建模，补全所述船舶历史航行数据集合中不连续的船舶历史行为数据。优选地，在生成船舶行为预测模型之后，所述方法还包括：利用所述船舶行为预测模型，预测各个船舶当前所在航线的拥堵状况、目标港口的吞吐量。优选地，所述船舶历史航行数据集合还包括：船舶的mmsi编号、通讯时间、所在的经度、所在的纬度、船舶类型。第二方面，本专利技术实施例提供了一种利用上述第一方面所述的船舶行为预测模型建立方法得到的船舶行为预测模型，该模型包括：航线预测模块，用于预测船舶当前所在的航线；时间预测模块，用于预测船舶在各个网格停留的时间；船舶位置预测模型，用于预测船舶在某一时间到达某个网格的概率。本专利技术实施例提供的船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型生成的船舶行为预测模型，最大化利用船舶历史航行数据计算船舶真实的行为，具有以下有益效果：(1)基于白盒模型，计算的内容可以被行业从业人员理解，鲁棒性较好；(2)计算效率高，人工成本及时间成本低；(3)对噪声以及船舶的人为异常情况容忍度极高，能够从海量数据里精准获得船舶的真实行为。说明书附图图1为本专利技术实施例提供的船舶行为预测模型建立方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的生成中国水系网格系统示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。如图1所示，本专利技术实施例提供的船舶行为预测模型建立方法及船舶行为预测模型包括以下步骤：S101，通过人工对海图进行标注，建立中国水系网格系统，包括：S1011通过H3算法，将整个中国区域分为面积大小相同的多个多边形网格，生成第一多边形网格集；S1012从所述多边形网格集中选取含有水系的网格，生成第二多边形网格集；S1013根据深度优先原则，对所述第二多边形网格集进行人工标注，建立河流走向索引；S1014对处于不同水域的多边形网格进行划分，生成中国水系网格系统。其中，船舶行为预测模型是基于航线建立的，将船舶从一个港口到另一个港口的路线称为航线，把船舶实际走完一条航线的行为成为一个航次。船舶的主要行为由航次决定。S102，根据船舶历史航行数据集合及中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型，包括：S1021从所述船舶历史航行数据集合中选取连续的航行数据；S1022根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内从始发港口所在的网格驶向目的港口所在的网格行驶过程中产生的行为数据；S1023根据所述行为数据，建立航线预测数据库S1；S1024根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内在各个网格内停留的时间，建立时间预测数据库S2；作为一个具体的实施例，其中，stt为始发港口所在的网格，end为目的港口所在的网格，W为网格集合，stay为船舶在各个网格停留的时间，船舶方向D包括-1和1，P是按照月或季度划分的时间段。S103，根据航线预测数据库S1和时间预测数据库S2，建立船舶位置预测模型，包括：根据公式计算各个船舶在某一时间到达网格w的概率，生成船舶行为预测模型，其中，Ei为航线预测数据库S1预测的航线与时间预测数据库S2预测的船舶在网格w停留的时间、上述航行数据中的航速、航速、航向、船舶首向组成的数据集合。其中，船首向是船舶头朝向，航向是船舶开往的方向。可选地，在根据船舶历史航行数据集合及中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型之前，该方法还包括：对船舶历史航行数据集合进行预处理，包括：根据层次聚类方法，更正船舶历史航行数据集合中的错误数据；基于连续的船舶历史行为数据建模，补全该船舶历史航行数据集合中不连续的船舶历史行为数据。可选地，在生成船舶行为预测模型之后，该方法还包括：利用船舶行为预测模型，预测各个船舶当前所在航线的拥堵状况、目标港口的吞吐量。其中，对于某一条航线，将当前航线所有的船舶位置写入船舶行为预测模型，可以获得该航线每个航段不同时间同方向行驶的船舶数目，从而预测航线拥堵程度。对于特定港口，通过船舶行为预测模型计算所有船舶可能到达这里的时间和概率，获得未来一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船舶行为预测模型建立方法，其特征在于，包括：/nS1通过人工对海图进行标注，建立中国水系网格系统，包括：/nS11通过H3算法，将整个中国区域分为面积大小相同的多个多边形网格，生成第一多边形网格集；/nS12从所述多边形网格集中选取含有水系的网格，生成第二多边形网格集；/nS13根据深度优先原则，对所述第二多边形网格集进行人工标注，建立河流走向索引；/nS14对处于不同水域的多边形网格进行划分，生成中国水系网格系统；/nS2根据船舶历史航行数据集合及所述中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型，包括：/nS21从所述船舶历史航行数据集合中选取连续的航行数据；/nS22根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内从始发港口所在的网格驶向目的港口所在的网格行驶过程中产生的行为数据；/nS23根据所述行为数据，建立航线预测数据库S1；/nS24根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内在各个网格内停留的时间，建立时间预测数据库S2；/nS3根据航线预测数据库S1和时间预测数据库S2，建立船舶位置预测模型，包括：/n根据公式

【技术特征摘要】
1.一种船舶行为预测模型建立方法，其特征在于，包括：
S1通过人工对海图进行标注，建立中国水系网格系统，包括：
S11通过H3算法，将整个中国区域分为面积大小相同的多个多边形网格，生成第一多边形网格集；
S12从所述多边形网格集中选取含有水系的网格，生成第二多边形网格集；
S13根据深度优先原则，对所述第二多边形网格集进行人工标注，建立河流走向索引；
S14对处于不同水域的多边形网格进行划分，生成中国水系网格系统；
S2根据船舶历史航行数据集合及所述中国水系网格系统，建立船舶行为预测模型，包括：
S21从所述船舶历史航行数据集合中选取连续的航行数据；
S22根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内从始发港口所在的网格驶向目的港口所在的网格行驶过程中产生的行为数据；
S23根据所述行为数据，建立航线预测数据库S1；
S24根据所述航行数据，获取各个船舶在设定时间段内在各个网格内停留的时间，建立时间预测数据库S2；
S3根据航线预测数据库S1和时间预测数据库S2，建立船舶位置预测模型，包括：
根据公式计算各个船舶在某一时间到达网格w的概率，生成船舶行为预测模型，其中，Ei为航线预测数据库S1预测的航线与时间预测数据库S2预测的船舶在网格w停留的时间、所述航行数据中的航速、航速、航向、船舶首向组成的数据集合。


2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周远鹏，陈震宇，姚易言，
申请(专利权)人：周远鹏，
类型：发明
国别省市：上海;31