view in publisher's site

Tensor completion-based trajectory imputation approach in air traffic control

The flight trajectory in air traffic control systems usually misses some updating positions because of unexpected errors. In this paper, a tensor completion-based approach is proposed to recover missing positions from a whole trajectory dataset. Considering the trajectory dependencies among different operations, the flight trajectories with the same flight number are organized as a three-dimensional tensor. A trace norm minimizing based tensor completion method is performed on the trajectory tensor to achieve the imputation task, in which the Block Coordinate Descent algorithm is applied to optimize the tensor model. Unlike other data-driven algorithms, the proposed approach captures the global information (route similarity and transition patterns) from the whole tensor, which is further applied to estimate the missing values in a training-free manner. Several experiments are designed to validate the proposed approach, including the padding methods, the dataset size, and the imputation performance on different missing patterns and rates. Experimental results on real-world flight trajectories show that the proposed approach can (1) estimate missing positions with high accuracy even on a small dataset, (2) recover missing positions even if the random missing rate up to 90%, (3) overcome the situation of the flight chain missing and block missing, which are the barriers of existing methods. The proposed approach serves as a post-processing procedure of air traffic data and can further provide high-quality data to other air traffic studies.

رویکرد ایمپیوتیشن مسیر مبتنی بر تکمیل سنسور در کنترل ترافیک هوایی

مسیر پرواز در سیستم‌های کنترل ترافیک هوایی معمولا برخی موقعیت‌های به روز رسانی را به دلیل خطاهای غیرمنتظره از دست می‌دهد. در این مقاله، یک روش مبتنی بر تکمیل تانسور برای بازیابی موقعیت‌های از دست رفته از یک مجموعه داده مسیر کلی پیشنهاد شده‌است. با در نظر گرفتن وابستگی‌های مسیر در میان عملیات‌های مختلف، مسیرهای پرواز با تعداد پرواز یک‌سان به عنوان یک تانسور سه‌بعدی سازماندهی می‌شوند. یک روش تکمیل تانسور مبتنی بر کمینه‌سازی نرم ردیابی بر روی تانسور مسیر برای دستیابی به وظیفه ایمپیوتیشن اجرا می‌شود که در آن الگوریتم جداسازی هماهنگ بلوک برای بهینه‌سازی مدل تانسور به کار گرفته می‌شود. برخلاف سایر الگوریتم های برگرفته از داده، رویکرد پیشنهادی اطلاعات کلی (شباهت مسیر و الگوهای انتقال)را از تانسور کل می‌گیرد، که بعدا برای برآورد مقادیر از دست رفته به شیوه‌ای بدون آموزش اعمال می‌شود. چندین آزمایش برای تایید روش پیشنهادی طراحی شده‌اند، از جمله روش‌های لایه‌گذاری، اندازه مجموعه داده، و عملکرد ایمپیوتیشن بر روی الگوها و نرخ‌های مختلف از دست رفته. نتایج تجربی بر روی مسیرهای پرواز دنیای واقعی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند (۱)موقعیت‌های از دست رفته را با دقت بالا حتی در یک مجموعه داده کوچک تخمین بزند، (۲)موقعیت‌های از دست رفته را بازیابی کند حتی اگر نرخ از دست رفته تصادفی تا ۹۰ % باشد، (۳)بر وضعیت از دست رفته زنجیره پرواز و از دست رفتن بلوک غلبه کند، که موانع روش‌های موجود هستند. روش پیشنهادی به عنوان یک روش پس پردازش داده‌های ترافیک هوایی عمل می‌کند و می‌تواند داده‌های با کیفیت بالا را برای دیگر مطالعات ترافیک هوایی فراهم کند.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.