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基于LCSS的目标航线规律快速匹配方法
基于LCSS的目标航线规律快速匹配方法
摘要：航线规律快速匹配在航空交通管理中具有重要的应用价值。本文提出了一种基于最长公共子序列（LCSS）的目标航线规律快速匹配方法。首先，通过将目标航线序列进行分割和抽象表示，将航线规律转化为多个子序列的匹配问题。然后，采用LCSS算法计算子序列之间的相似度，得到相似度矩阵。接下来，利用动态规划思想，基于相似度矩阵快速匹配目标航线规律。最后，通过实验证明该方法在准确性和速度方面都能得到有效的改善。
关键词：航线规律匹配、最长公共子序列、相似度矩阵、动态规划
1.引言
航线规律匹配是航空交通管理中的一个重要问题，其主要目标是通过比较不同航线之间的相似度，找出规律相近的航线，从而提高航空交通管理的效率与安全性。现有的航线规律匹配方法存在着计算复杂度高、准确性不高等问题，因此需要寻求一种快速而准确的航线匹配方法。
2.相关工作
早期的航线规律匹配方法主要采用基于一维时间序列的相似度计算方法，如动态时间规整算法（DTW）和线性规划算法等。然而，这些方法在计算复杂度和匹配准确性上存在一定的限制。近年来，基于多维时间序列匹配的方法逐渐兴起，其中最长公共子序列（LCSS）算法被广泛应用于航线规律匹配问题中。
3.LCSS算法原理
最长公共子序列是一种用于比较两个序列相似度的算法，其核心思想是找出两个序列中最长的公共子序列，并根据子序列的长度来计算相似度。LCSS算法通过动态规划的方式计算相似度矩阵，其中每个元素代表了两个序列对应位置的相似度得分。具体的计算过程如下：
1）初始化相似度矩阵M，将第一行和第一列的所有元素均设为0。
2）遍历两个序列的每个元素，如果元素相等，则将相似度矩阵对应位置的值设为前一个位置的值加1；否则，将相似度矩阵对应位置的值设为前一行和前一列中的较大值。
3）计算相似度得分，即相似度矩阵中最后一个元素的值除以最长公共子序列的长度。
4.目标航线规律快速匹配方法
本文提出的目标航线规律快速匹配方法主要包括以下几个步骤：
1）分割和抽象表示。将目标航线序列进行分割，得到多个子序列。然后，通过抽象表示方法，将子序列转化为字符串，以便后续的相似度计算。
2）相似度计算。利用LCSS算法计算子序列之间的相似度。根据相似度得分，可得到一个相似度矩阵。
3）目标航线规律匹配。根据相似度矩阵，采用动态规划的方式进行匹配，得到最终的匹配结果。在匹配过程中，可以设定一定的阈值，以过滤掉相似度较低的匹配结果。
5.实验结果与分析
为了验证本文提出的目标航线规律快速匹配方法的有效性，我们在一个真实的航空交通数据集上进行了实验。实验结果表明，该方法在准确性和速度方面都能得到有效的改善。与传统的匹配方法相比，该方法能够在更短的时间内找到规律相近的航线，并且准确性也得到了显著提高。
6.结论
本文提出了一种基于LCSS的目标航线规律快速匹配方法，通过将目标航线序列进行分割和抽象表示，利用LCSS算法计算相似度矩阵，并采用动态规划的方式进行匹配。实验结果表明，该方法在准确性和速度方面都能得到有效的改善。未来的研究方向可以进一步探索LCSS算法在其他领域的应用，以及进一步优化和改进目标航线规律匹配的方法。
参考文献：
[1]ChenA,etal.(2013).ShipTrajectoryBasedontheLCSSAl-gorithm.JournalofNavigation,66(6):835-850.
[2]WangM,etal.(2017).AFastAlgorithmofTrajectorySimilarityBasedonCoarseSimilarity.IEEEAccess,5:12766-12776.
[3]CuiC,etal.(2020).EvaluationofAirTrafficComplexityAwareDynamicSiteSelectionforRemoteOperation.JournalofAirTransportation,30(1):1-14.