Comparative analysis of trajectory similarity techniques for vessels in real time : a case study on maritime traffic monitoring

Abstract

Στόχος της παρούσας διατριβής είναι η σύγκριση των επιδόσεων των τεχνικών ομοιότητας τροχιάς για πλοία σε πραγματικό χρόνο. Η μελέτη παρουσιάζει μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση των πολλαπλών τεχνικών ομοιότητας τροχιάς και προσ διορίζει τις πιο ευρέωςχρησιμοποιούμενες μεθόδους. Οι μέθοδοι που επιλέχθηκαν για σύγκριση περιλαμβάνουντην Lock-Step Euclidean distance, την Dynamic Time Warping και την Longest CommonSubsequence.

Η μελέτη ξεκινά με μια ολοκληρωμένη εξέταση των υφιστάμενων τεχνικών ομοιότητας τροχιάς και των εφαρμογών τους στον θαλάσσιο τομέα. Στη συνέχεια, συγκροτείται ένα νέο σύνολο δεδομένων που αποτελείται από διάφορες τροχιές πλοίων, προκειμένου να αξιολογηθούν οι επιδόσεις και τα χαρακτηριστικά των επιλεγμένων προσεγγίσεων. Η αξιολόγηση αφορά κυρίως την υπολογιστική απόδοση.

Εκτός από βασικό στόχο στη σύγκριση των επιδόσεων και των ιδιοτήτων των τεχνικών ομοιότητας τροχιάς για τον εντοπισμό πλοίων σε πραγματικό χρόνο, η παρούσα διατριβή περιλαμβάνει επίσης μια διεξοδική ανάλυση των εργαλείων και των συμπληρωματικών τεχνικών που χρησιμοποιούνται στον αλγόριθμο που χρησιμοποιείται. Για τον υπολογισμό των αξιολογήσεων χρησιμοποιείται ένα κατανεμημένο σύστημα επεξεργασίας με τη χρήση του Spark, ιδίως του Spark Streaming για δεδομένα πραγματικού χρόνου. ́Οσον αφορά τις στρατηγικές κατάτμησης, έχει εφαρμοστεί ομοιόμορφη κατάτμηση πλέγματος.

Συνολικά, συλλέγεται ένα σύνολο δεδομένων με τροχιές πλοίων από ένα σύστημα παρακολούθησης AIS σε πραγματικό χρόνο και οι επιλεγμένες τεχνικές εφαρμόζονται στο σύνολο δεδομένων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η LSED αποδίδει καλύτερα από τις άλλες δύο μεθόδους όσον αφορά την ακρίβεια και την υπολογιστική αποδοτικότητα. Σε γενικές γραμμές, τα ευρήματα της παρούσας μελέτης συμβάλλουν στην πρόοδο της ανάλυσης τροχιών πλοίων και παρέχουν καθοδήγηση για την επιλογή κατάλληλων τεχνικών για την παρακολούθηση πλοίων σε πραγματικό χρόνο.