面向战役级目标态势生成的航迹关联算法

针对战役级目标态势数据量大、信息源数量多、采样频率各异、探测误差差异大、目标属性特征存在误判等问题,基于多尺度航迹聚类提出了一种面向战役级目标态势生成的航迹关联算法.首先利用等距滑动窗口均值滤波剔除目标异常数据点、降低传感器误差引起的数据抖动,重新估计目标航速和航向;然后综合目标量测数据的多维特征提出了一种轨迹相似性距离;最后基于该距离,分阶段进行基于多粒度网格聚类的粗聚类和基于密度聚类的精聚类完成目标数据关联判断,综合聚类结果和离群点得到关联结果.实验表明:提出的方法在战役级目标数据环境下,数据处理容量、关联正确率、身份异常稳定性等方面较现有航迹关联算法有一定的提升,适用于战役级目标态势生成应用.     

融合特征熵的轨迹结构异常检测方法

从轨迹结构特征出发,分析轨迹内部及整体特征,提出融合特征熵的轨迹结构异常检测方法(TSAD-FE,trajectory structure anomaly detection method based on feature entropy)。根据开放角将轨迹划分为轨迹片段,运用线性回归模型对轨迹片段局部特征进行拟合,完成轨迹片段划分;引入轨迹结构框架描述轨迹内部特征属性,应用轨迹结构距离衡量轨迹片段之间的距离,并提出利用熵对特征权重赋值的方法,全面考虑轨迹内部特征对轨迹的影响;运用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)聚类算法将轨迹集划分为若干簇并提取代表轨迹;通过比较轨迹片段与代表轨迹的结构相似度,提取异常轨迹片段,从轨迹整体上考虑异常轨迹片段占比,进而挖掘出异常轨迹。使用多个数据集的实验表明,融合特征熵的轨迹结构异常检测方法能够从轨迹空间形态及内部特征属性上发现异常,可以全面地发现明显异常轨迹及其分段,使检测结果更具有实际意义。     

一种基于反向神经网络的航空器飞行轨迹预测

为了缓解终端区空域拥堵和降低航空器运行风险,提出一种基于反向神经网络(BP)的航空器飞行轨迹预测模型。首先,对航空器历史数据进行筛选和降噪处理,得到基准轨迹;其次,建立基于Hausdorff距离的轨迹相似性矩阵,采用模糊C-均值聚类(FCM)对所有轨迹进行自动分类;最后,综合考虑飞行轨迹的三维位置、速度和航向特征,利用BP神经网络对轨迹特征进行训练学习,建立飞行轨迹预测模型,用于对未来时刻的短期飞行轨迹多维特征进行预测。试验结果表明:该网络模型预测误差小、预测效果好,可以更加准确地进行航空器的飞行轨迹预测。     

航空器飞行轨迹表示方法及其应用

航空器飞行轨迹数据的质量和规模是提高民航运行规律分析效率的基础。为了在尽可能保留原始轨迹运动特征的情况下实现对轨迹的规则化表示,减少对内存空间的占用,提出了包括等间隔采样、固定点数采样、自适应采样的重采样方法和基于傅里叶描绘子的轨迹重构方法。通过对比重构轨迹与原始轨迹在运动特征等细节的差异,分析每种方法的优缺点。针对飞行轨迹簇的聚类问题,基于固定点数采样结果,利用层次聚类法实现对重构轨迹的聚类分析。实验结果表明,本文提出方法能够利用小规模数据有效表示航空器的飞行轨迹,并成功应用于轨迹聚类等问题。     

基于图谱归一化编辑距离的聚类算法

图之间的距离度量一直是研究的难点之一。文中提出了一种基于图谱归一化编辑距离的聚类方法。首先利用图的谱方法实现图中点的排序,再用串编辑距离进行两图之间的相似性度量,以此距离构成的不相似矩阵,应用基于矩阵理论的聚类算法实现序列图的聚类研究。考虑到图中点的多少差异,给出归一化串编辑距离的方法解决长短谱序列间距离差异误差问题。实验表明,基于图谱归一化编辑距离的聚类方法是有效的。     

基于RFID位置语义的室内移动轨迹聚类算法

面向室内空间的移动轨迹聚类有利于发现室内热点和用户移动模式.针对室内环境在定位技术、距离度量等方面的特殊性,充分考虑室内移动轨迹的空间和语义特征,提出一种基于无线射频识别(radio frequency identi-fication,RFID)位置语义的室内移动轨迹聚类方法.该方法对原始轨迹提取特征点,可简化轨迹以降低算法时间复杂度;从空间形状和位置语义2个方面加权计算轨迹相似度,其中,空间相似度通过定义适用于室内三维空间的距离函数来计算,语义相似度计算基于最长公共子序列思想,并引入移动对象在轨迹点的到达时间和停留时间;利用线性表存储轨迹相似度,采用改进的层次聚类方法对移动轨迹进行聚类.实验结果表明,该方法能够有效地进行室内轨迹聚类并具有较高的效率.     

基于形态特征的终端区进场中心航迹识别方法

为了挖掘终端区进场航空器交通流的分布特征,量化分析空中交通的复杂性,提出了一种基于多特征轨迹相似度和密度峰值聚类(Density-peak Clustering, DPC)的中心航迹提取方法。首先,采用单向距离(One Way Distance, OWD)计算轨迹之间的形状和物理距离,并结合空管实际运行航迹数据特征,考虑航迹之间的位置属性和航向属性,定义多特征航迹相似度模型。其次,使用密度峰值聚类算法对航迹数据进行聚类分析,提取聚类结果中每一簇中具有最高密度的真实轨迹作为中心航迹。最后,对双流国际机场终端区历史航迹数据进行实验分析,使用轮廓系数指标和基于密度的指标进行评价,并与层次聚类算法进行对比。结果表明,轨迹被划分为8个不同形态的类簇,该方法可以直观有效的识别出轨迹的整体运动特征并精确提取出真实的中心航迹。     

基于集体离群点挖掘的城市交通异常检测研究

针对时空数据环境下的城市交通异常检测问题，文章提出一种基于集体离群点挖掘的“线下拟合-线上检测”一体化检测模型。该模型采用以距离-密度-权重为度量的改进聚类(distance-density-weight k-medoids, DDWK-medoids)算法，根据城市交通态势自适应确定交通枢纽点的数量和位置，通过对数据进行不同分辨率拟合，将交通流量异常检测与交通轨迹异常检测相结合。在该检测模型中，数据的时间属性与空间属性均未以数值的形式直接参与计算，有效降低了运算复杂度。实验结果表明，该模型算法对于不同规模数据集的处理速度均显著优于对比算法，尤其是对于样本充足的大规模数据集，检测的准确率更具有明显优势。     

网络入侵的聚类算法研究与实现

入侵检测中对知入侵的检测主要由异常检测完成,传统的异常检测方法需要构造一个正常行为特征轮廓的参考模型,但建立该特征轮廓和确定异常性报警的门限值都比较困难,而且建立该特征轮廓使系统开销大.据此本文提出一种针对入侵检测的聚类算法和一种数据处理方法.该算法通过动态更新聚类中心和类内最大距离实现,收敛速度快,再结合对数据的预处理使聚类效果更好.实验结果表明,此算法用于以未知入侵检测为代表的特殊模式检测方面是可行和有效的.     

针对空中监控平台的异常行为检测方法

空中监控平台拍摄的视频具有背景移动、视距较远等特点,结合其特点提出适用于空中监控平台的人群异常行为检测方法。首先通过估计图像的深度信息,适当修正特征点的光流矢量,以减小透视现象导致的对特征点运动速度的估算误差;然后对特征点的光流矢量聚类,并结合背景运动一致性规律检测出前景特征点。通过双高斯混合模型检测异常特征点,用最大期望(EM)算法求取模型参数。最后采用一种时间队列机制检验误判;并通过简化的凝聚层次聚类算法对异常特征点的空间坐标进行聚类,去除孤立的异常特征点并标记出异常群体。多个场景下的实验结果验证了方法的有效性。     

基于多维时间序列形态特征的相似性动态聚类算法

由于时间序列数据具有高维度、动态性等特点,这就导致传统的数据挖掘技术很难有效的对其进行处理,为此,提出了一种基于多维时间序列形态特征的相似性动态聚类算法(similarity dynamical clustering algorithm based on multidimensional shape features for time series,SDCTS).首先,提取多维时间序列的特征点以实现降维,然后,根据多维时间序列的斜率、长度和幅值变化的形态特征定义了一种新的时间序列相似性度量标准,进而提出无需人为给定聚类个数的多维时间序列动态聚类算法.实验结果表明,与其他算法相比,此算法对时间序列具有良好的聚类效果.     

基于密度的噪声应用空间聚类算法的差分隐私轨迹保护机制

目前大多数的轨迹隐私保护方法对轨迹的形状相似性考虑并不充分,并且容易忽略各轨迹点之间的时序相关性,导致生成的干扰轨迹可用性不高。为了解决这些问题,提出了一种基于密度聚类算法(density based spatial clustering of application with noise, DBSCAN)的差分隐私轨迹保护机制。首先,使用DBSCAN算法对数据进行聚类分析,降低数据集中噪声点对聚类效果的影响;其次,根据用户活动轨迹点的时序关系,生成位置转移概率矩阵,利用差分隐私的方法确保生成的干扰轨迹点与真实轨迹点具有相似的位置转移概率;最后综合考虑差分隐私预算和弗朗明歇距离(Fréchet distance)对轨迹相似性的影响,选取位置干扰点。通过仿真实验分析,本文的方案在效率上具有明显的优势,并且生成的干扰轨迹与真实的位置轨迹相比具有较高的形状相似性。     

基于轨迹聚类的热点路径分析方法

随着智能终端、移动定位、无线通信等技术的快速发展,在交通、物流等应用领域,大量受路网约束的轨迹数据得以收集.利用轨迹数据分析热点路径,可以在时空和语义特征不变的前提下反映移动对象的运动和行为模式.在提取道路交叉点的基础上,引入轨迹的停留点语义,并将两者共同作为特征点进行轨迹划分,在轨迹聚类的基础上进行子轨迹权重分析,从...     

基于相似度模型耦合角度制约规则的图像匹配算法

为了克服当前图像匹配方法主要通过测量距离的方法来实现图像匹配,忽略了图像间的相似度,导致算法存在错误匹配较多以及鲁棒性较差的问题。本文提出了基于相似度模型耦合角度制约规则的图像匹配算法。采用FAST检测方法对图像特征进行检测,快速获取鲁棒特征点,以改善算法的匹配正确率。随后,利用SURF特征描述机制,通过计算特征圆域内的Haar小波响应值,对特征点进行描述。引入结构相似度SSIM(structural similarity index measurement)模型,将其与欧氏距离模型相结合,构造相似度模型,从结构相似度与测量距离两方面出发,将特征点进行粗匹配。最后,利用特征点的余弦关系,求取特征点间角度,建立角度制约规则,对粗匹配结果完成优化。实验结果显示:与典型的匹配方法相比,该算法具有更好的匹配性能较好,在多种几何变换下仍具有理想的匹配精度。     

组移动模式挖掘中轨迹聚类的置信区间法

在借鉴空间数据挖掘技术的基础上,定义了移动对象轨迹之间的时态距离和平均距离,提出了标准差法和置信区间法两种轨迹聚类算法。两种方法能够找出所有具有相似轨迹的对象对,在不同距离采样点数的基础上配合使用两种方法能够明显降低轨迹聚类算法的时间复杂度。基于标准差法和置信区间法的轨迹聚类算法在仿真数据集和真实数据集进行了验证。表明两种方法能够为其他轨迹聚类算法进行数据筛选,筛选后的数据量将大大减少,从而可提高算法效率。     

融合时序和空间特征的车辆异常轨迹检测方法

针对基于序列建模的车辆异常轨迹检测方法轨迹空间特征提取不够充分而降低了检测效果这一问题,提出融合时序和空间特征的车辆异常轨迹检测方法,充分提取轨迹的时间与空间特征以提升异常轨迹检测精度。采用融合自注意力机制的堆叠序列自编码器,从网格化后的映射轨迹中提取轨迹时序特征;引入全连接神经网络,提取轨迹偏转量和行驶距离等空间特征;融合轨迹的时间和空间特征,进行异常轨迹检测以提升检测效果。实验表明,提出的方法在真实出租车数据集上的异常轨迹检测准确率优于92%,F1评分优于80%,与XGBoost、IBAT、ATDC和ATD-RNN方法相比,检测性能提升较为明显。     

基于边缘特征点聚类的车道线检测

针对复杂的道路工况及实时性的需求,提出了一种基于边缘特征点聚类的车道线检测方法。首先结合车道线边缘的梯度分布和灰度分布提取边缘特征点;然后依据车道线特征点的连续性和梯度方向的一致性进行特征点聚类得到离散区域,并通过衡量各区域之间的相似度进行区域聚类;最后选出最优类内的点进行拟合。在多种环境的道路场景下对该车道线检测方法进行验证,验证结果表明,该方法检测速度快、鲁棒性强,有助于实际工程应用下的车道偏离预警系统的研究。