系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 46 ›› Issue (1): 173-181.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.01.20

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基于改进多输出支持向量的船舶航迹预测

杨振亚, 张智, 尚晓兵, 曹择骏, 孙喆轩   

  1. 哈尔滨工程大学智能科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
  • 收稿日期:2022-11-03 出版日期:2023-12-28 发布日期:2024-01-11
  • 通讯作者: 张智
  • 作者简介:杨振亚(1998—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为船舶航迹预报、机器学习
    张智(1981—), 男, 教授, 博士研究生导师, 博士, 主要研究方向为智能控制理论及应用、控制理论与控制工程
    尚晓兵(1992—), 男, 讲师, 硕士研究生导师, 博士, 主要研究方向为实验设计、不确定性优化、不确定性量化
    曹择骏(1998—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为深度学习
    孙喆轩(1999—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为深度学习
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62173103);中央高校基本科研业务费专项资金(3072022JC0402);中央高校基本科研业务费专项资金(3072022JC0403)

Vessel trajectory prediction based on improved multi-output support vector

Zhenya YANG, Zhi ZHANG, Xiaobing SHANG, Zejun CAO, Zhexuan SUN   

  1. College of Intelligent Science and Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
  • Received:2022-11-03 Online:2023-12-28 Published:2024-01-11
  • Contact: Zhi ZHANG

摘要:

为保障智能船舶快速、安全、可靠地进行避碰工作, 提出了一种基于改进樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)的多输出支持向量的船舶航迹预测模型。本文采用的多输出支持向量模型可以对船舶进行整体建模, 所构建的模型可以对船舶航迹状态进行多输出预测, 对于模型中存在的超参数采用改进的SSA进行寻优, 算法加入了自适应权重与离群象算法, 避免了算法早熟与高维易陷入局部最优的问题。最后,实验选取了实测数据对所提方法进行验证, 并与其他常见模型进行对比实验, 结果表明了所提方法的可行性与有效性。

关键词: 多输出支持向量回归, 樽海鞘群算法, 船舶航迹预测, 数据驱动

Abstract:

In order to ensure the rapid, safe and reliable collision avoidance of intelligent vessel, this paper proposes a vessel track prediction model based on the improved salp swarm algorithm (SSA) multi output support vector is proposed. The multi output support vector model used in this paper can model the vessel as a whole, and the vessel model built can predict the changes of vessel track status at the same time. For the super parameters in the model, the improved SSA is used for optimization. The algorithm adds the characteristics of adaptive weight and outlier algorithm, avoiding the problem of premature algorithm and local optimization that is easy to get stuck in high-dimensional. Finally, the proposed method is validated by measured data and compared with other common models. The results show that the proposed method is feasible and effective.

Key words: multi-output support vector regression (SVR), salp swarm algorithm (SSA), vessel trajectory prediction, data driven

中图分类号: