Планирование Маршрутов Судов На Основе Кластеризации Ретроспективных Данных Трафика Акватории

Abstract

Статья посвящена проблеме обеспечения безопасности движения судов на морских акваториях. Одним из элементов организации движения в районах интенсивного судоходства является система установления путей движения судов, которая представляет собой набор ограничений, накладываемых определённой схемой движения судов, правилами движения, принятыми на конкретной акватории. Суда, нарушающие правила движения на акватории, с точки зрения классических представлений могут не представлять опасности в настоящий момент, однако способны при-вести к трудноразрешимой опасной навигационной ситуации через некоторое время. В работе рассматривается задача планирования маршрута перехода судна через акватории с интенсивным движением. Задача актуальна в свете перспективного развития беспилотных морских транспортных средств. При движении через акватории с установленными путями планирование маршрута перехода судна следует осуществлять с учётом заданных ограничений. Возможным путём идентификации этих ограничений является выделение паттернов движения конкретной морской акватории из ретроспективной информации о её трафике. Модельные представления такой задачи могут быть сформулированы на основе идеи о кластеризации параметров движения судов. В основу модели задачи планирования маршрута поло-жен поиск кратчайшего пути на взвешенном графе. Предлагается несколько способов построения такого графа: регулярная сетка вершин и рёбер, слоистая сетка вершин и рёбер, случайная сетка вершин и рёбер, вершины и рёбра на основе ретроспективных данных. Вес ребер предлагается задавать как функцию «желательности» того или иного курса судна для каждой точки акватории с учётом выявленных паттернов движения. Для этого акватория разбивается на участки и для каждого из них выполняется кластеризация курсов и скоростей. В работе обсуждаются возможные методы кластеризации, делается выбор в пользу субтрактивной кластеризации, не требующей предварительного задания количества кластеров. Источником данных о трафике акватории могут служить сервисы Автоматической идентификационной системы. В работе показана возможность использования данных АИС, доступных на специализированных интернет-ресурсах. Несмотря на «разреженность» этих данных, они хорошо отражают сводные особенности трафика акваторий. В работе приведены примеры планирования маршрутов перехода через Токийский залив.