论文阅读:基于 LSTM 的船舶航迹预测

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1. 摘要

2. 预测模型结构和流程

3. 实验结果

4. 有趣的想法


1. 摘要

论文阅读:基于 LSTM 的船舶航迹预测_第1张图片

2. 预测模型结构和流程

(1)输入与输出

输出:(t+1 )时刻的经度和纬度(预测目标)

输入:t 时刻以及前(n-1)时刻的经度、纬度、航速、航向

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(2)数据预处理

采用“分箱”的方式实现异常值剔除:

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采用“三次样条插值”的方式,将非等时间间隔的数据插值成为等时间间隔的数据,实现时间对齐。

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对输入数据进行归一化处理:

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(3)预测模型结构

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(4)模型相关参数

  • 数据插值后时间间隔:10 s

  • 输入层节点数量:4

  • 隐含层节点数据量:100

  • 输出层节点数量:2

  • 学习率:0.001

  • 批处理大小:20

  • 优化函数:adam

  • 预测时间步长:5

  • 误差评价指标:RMSE 均方根误差

  • 模型参数初始化方式:Xavier

  • 经纬度预测最大误差不超过0.0005°

(5)训练过程

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3. 实验结果

实验测试使用不同的 n 取值(预测使用的历史时间长度)对预测结果的影响,结果是步长为5效果最好:

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直线类型航迹的预测结果、经度误差、纬度误差:

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转向类型航迹的预测结果、经度误差、纬度误差:

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和灰度预测、BP算法预测的结果对比:

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4. 有趣的想法

  • 采用分箱的方式进行异常值剔除

  • 对预测输入参数进行归一化处理、对输出数据进行反归一化处理

  • 使用Xavier的方法对网络权重初始化(这个方法我之前没有了解过)

  • 使用三次样条插值的方式,实现了对数据的时间对齐,将时间不均匀的数据构造成等事件间隔的数据

 

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