基于船舶自动识别系统数据的多时刻船位插值方法
文献发布时间：2024-01-17 01:27:33
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种基于船舶自动识别系统数据的多时刻船位插值方法。
背景技术
船舶自动识别系统(AIS)数据是通过卫星定位、海事监控、航海记录等途径，在船舶航行过程中收集和使用的重要数据，对于船舶的安全航行和导航有重要作用。这些数据通常含有船舶的位置、航速、航向、船位等详细信息，可以为海事执法部门和船舶驾驶人员提供重要的信息。
船舶AIS数据通常含有船舶的位置、航速、航向、船位等详细信息，但每一条AIS数据对应的时刻并非全部都是整点时刻的数据，在船舶数据分析中，需要获取船舶在整点时刻的船位。
现有方法只能够计算经纬度或在AIS数据的基础上进行轨迹筛选，无法将船位插值到指定时刻。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于船舶自动识别系统数据的多时刻船位插值方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种基于船舶自动识别系统数据的多时刻船位插值方法，其包括以下步骤：
步骤1，在船舶自动识别系统数据中，选定两点船位(lat
步骤2，先确定纬度渐长率mp的计算公式，mp的计算公式为
其中，e表示椭球模型第一偏心率；
并确定赤道到某点的纬度对应子午圈的弧长md的计算公式；md的计算公式为
其中，
接着，分别计算两点之间纬度渐长率差值d
计算公式为d
其中，mp
md
然后，计算两点航向c；
计算公式为
其中，
然后，计算两点间距离s；
计算公式为
步骤3，计算两点平均航速
计算公式为
步骤4，给定插值时间t
计算公式为
步骤5，根据该时刻的航行距离si计算在插值时间t
步骤6，由md
计算在插值时间t
计算公式为λ
其中，
由此计算出在插值时间t
步骤6中，反算回在插值时间t
本发明的有益效果在于：本发明的方法能够实现船舶自动识别系统船位指定时刻点的插值，并能够同时插值多个时刻点。本发明的方法，在实际应用中，可以用于船舶航行路线规划、船舶交通流量预测、船舶位置监控等方面，为后续的船舶数据分析提供了重要的数据基础。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，来更清楚完整地说明本发明。
一种基于船舶自动识别系统数据的多时刻船位插值方法，其包括以下步骤。
步骤1，在船舶自动识别系统数据中，选定两点船位(lat
步骤2，先确定纬度渐长率mp的计算公式，mp的计算公式为
其中，e表示椭球模型第一偏心率；
并确定赤道到某点的纬度对应子午圈的弧长md的计算公式；md的计算公式为
其中，
接着，分别计算两点之间纬度渐长率差值d
计算公式为d
其中，mp
md
然后，计算两点航向c；
计算公式为
其中，
然后，计算两点间距离s；
计算公式为
步骤3，计算两点平均航速
计算公式为
步骤4，给定插值时间t
计算公式为
步骤5，根据该时刻的航行距离si计算在插值时间t
步骤6，由md
计算在插值时间t
计算公式为λ
其中，
由此计算出在插值时间t
下表为一段船舶自动识别系统(AIS)数据插值到整10分钟的结果示例，其中，“类型”列中的“AIS”表示原始数据，“INTERP”表示插值数据。
上表中，“类型”为“INTERP”的各项数据，即为根据本发明的方法计算出的数据。
本发明的方法，通过建立椭球模型，根据相近船舶自动识别系统数据点的时间、船位，基于墨卡托投影坐标计算，将船位插值到给定时刻，从而得到整点时刻的船位。
本方法能够实现船舶自动识别系统船位指定时刻点的插值，并能够同时插值多个时刻点。
本发明的方法，在实际应用中，可以用于船舶航行路线规划、船舶交通流量预测、船舶位置监控等方面，为后续的船舶数据分析提供了重要的数据基础。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。