Планирование маршрутов судов на основе кластеризации ретроспективных данных трафика акватории
- Гриняк Виктор Михайлович
д-р техн. наук, профессор кафедры информационных технологий и систем; Владивостокский государственный университет экономики и сервиса. Владивосток. Россия
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 пред-
ставляет собой набор ограничений, накладываемых определённой схемой движения судов, правилами движения, принятыми на конкретной акватории. Суда, нарушающие правила движения на акватории, с точки зрения классических представле-
ний могут не представлять опасности в настоящий момент, однако способны привести к трудноразрешимой опасной навигационной ситуации через некоторое время. В работе рассматривается задача планирования маршрута перехода судна че-
рез 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 представле-
ния такой задачи могут быть сформулированы на основе идеи о кластеризации параметров движения судов. В основу модели задачи планирования маршрута положен поиск кратчайшего пути на взвешенном графе. Предлагается несколько спосо-
бов 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.
Ключевые слова и словосочетания: безопасность судовождения, планирование маршрута, система установления путей движения судов, кластеризация, АИС.