系统工程与电子技术 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (4): 871-877.doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.04.18

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基于循环神经网络的船舶航迹预测

胡玉可1,2(), 夏维1,2(), 胡笑旋1,2(), 孙海权1,2(), 王云辉1,2()   

  1. 1. 合肥工业大学管理学院, 安徽 合肥 230009
    2. 过程优化与智能决策教育部重点实验室, 安徽 合肥 230009
  • 收稿日期:2019-05-05 出版日期:2020-03-28 发布日期:2020-03-28
  • 作者简介:胡玉可(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为决策理论与方法。E-mail:1169042802@qq.com|夏维(1983-),男,讲师,博士,主要研究方向为智能决策。E-mail:xiawei@hfut.edu.cn|胡笑旋(1978-),男,教授,博士,主要研究方向为空间信息网络任务规划与资源调度。E-mail:xiaoxuanhu@hfut.edu.cn|孙海权(1993-),男,博士研究生,主要研究方向为卫星智能规划。E-mail:sunhaiquan2015@163.com|王云辉(1986-),男,博士研究生,主要研究方向为卫星任务规划。E-mail:97069570@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(71671059);国家自然科学基金(71521001);国家自然科学基金(71871079)

Vessel trajectory prediction based on recurrent neural network

Yuke HU1,2(), Wei XIA1,2(), Xiaoxuan HU1,2(), Haiquan SUN1,2(), Yunhui WANG1,2()   

  1. 1. School of Management, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China
    2. Key Laboratory of Process Optimization and Intelligent Decision-Making, Ministry of Education, Hefei 230009, China
  • Received:2019-05-05 Online:2020-03-28 Published:2020-03-28
  • Supported by:
    国家自然科学基金(71671059);国家自然科学基金(71521001);国家自然科学基金(71871079)

摘要:

在海事搜救、海关缉私等应用中,对目标船舶进行航迹预测是一个关键问题。为提高预测的精度和效率,提出了一种基于循环神经网络的船舶航迹预测方法,该方法包含数据预处理和神经网络预测两个部分。在数据预处理中,设计了一种基于对称分段路径距离的数据预处理方法,消除了大量冗余数据及噪声的影响;在神经网络预测中,构建了基于门控循环单元的循环神经网络模型,实现船舶位置信息精准且高效的预测。通过大量船舶自动识别系统数据进行了对比实验,实验结果证明了方法的实用性和有效性。

关键词: 航迹预测, 船舶自动识别系统, 对称分段路径距离, 门控循环单元

Abstract:

In maritime search and rescue, customs anti-smuggling and other scenarios, it is often necessary to forecast vessels' trajectory. In order to improve the accuracy and efficiency of the prediction, a method for vessel trajectory prediction based on recurrent neural network is proposed. The method includes data preprocessing and neural network prediction. In data preprocessing, a data preprocessing method based on symmetric segmented-path distance is designed to eliminate the influence of a large number of redundant data and noise. In the prediction of neural network, the model of recurrent neural network with gated recurrent unit as the core is constructed to realize the accurate and efficient prediction of vessels'position information. Comparative experiment is made through a large number of data from the automatic identification system, and experiment results prove that the proposed method is practical and effective.

Key words: trajectory prediction, automatic identification system, symmetrized segment-path distance, gated recurrent unit

中图分类号: