基于GA-LSSVR模型的路网短时交通流预测研究

目前,很多短时交通流预测方法仅利用某一路段历史数据的时间相关性或者道路上下游路段的时空相关性进行交通流预测,未充分考虑路网所有路段之间的时空相关性.提出了一种基于稀疏混合遗传算法优化的最小二乘支持向量回归(LSSVR)模型,并应用于路网短时交通流预测.该预测模型不仅可以自动优化LSSVR模型参数,而且可以从高维路网交通流数据中选择有助于交通流预测的变量子集.实验结果表明,与LSSVR模型相比,所提方法具有更好的预测能力;而且,少量时空变量被选择出来构建预测模型,极大减少了信息冗余,改进了模型可解释性.     

短时交通流预测模型

针对短时交通流变化周期性与随机性的特点,提出了新的混合预测模型,包含非参数回归模型与BP神经网络模型2种单项模型。非参数回归模型利用相关历史交通流数据,通过数据库匹配操作,确定预测结果,以充分体现交通流的周期稳定性。采用3层BP神经网络模型反映交通流的动态与非线性特点。采用模糊控制算法确定各单项模型的权重,并按不同权重有效组合成新的混合模型。采用西安市某路段30d的交通流量数据验证混合模型的预测效果。试验结果表明:该混合模型的平均相对误差为1.26%,最大相对误差为3.53%,其预测精度明显高于单项模型单独预测时的精度,能较准确地反映交通流真实情况。     

基于时空特征分析的短时交通流预测模型

交通流预测的实时性和准确性直接影响到交通流诱导系统的高效性,是智能交通领域研究的热点。为了进一步提高短时交通流预测的精度,提出一种基于时空特征分析的短时交通流预测模型。在分析路段时空相关性的基础上,利用云模型改进的遗传算法对支持向量机的参数进行优化,得到最优的支持向量机模型,并实现短时交通流预测。以长春市局部路网的实测数据为基础,验证了所提出模型的有效性和可行性。     

K近邻短期交通流预测

从分析短时交通流特性入手,利用非参数回归中K近邻的方法,对道路交通流量进行短期预测;采用贵阳市道路交通流量的实际数据进行验证。结果表明:K近邻非参数回归预测模型能较为准确的进行道路短期交通流预测,该方法可用于短期交通流预测。     

基于改进灰狼算法优化BP 神经网络的短时交通流预测模型

准确的短时交通流预测是交通控制和交通诱导的依据. 提出一种基于改进灰狼算法(TGWO)优化BP 神经网络的短时交通流预测模型(TGWO-BP),有效提高短时交通流预测精度. 针对标准灰狼算法(GWO)收敛速度慢,容易陷入局部极值的问题,提出一种自适应递减的收敛因子,使灰狼算法区分全局搜索和局部搜索;改进灰狼个体的位置更新公式,引入惯性权重,调节惯性权重大小使灰狼算法具有跳出局部极值的能力;对比分析TGWO-BP、GWOBP 、PSO-BP、BP这4 种短时交通流预测模型,结果显示,TGWO-BP的短时交通流预测模型误差为10.03%,达到较好的预测精度.     

基于改进遗传卡尔曼算法的短时路段行程时间估计

为进一步提高城市道路行程时间短时预测的准确性,利用城市浮动车全球定位系统(global positioning system,GPS)数据,提出基于遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的卡尔曼滤波(kalman filtering,KF)模型估计短时道路行程时间的方法。利用高斯滤波器对异常数据进行有效剔除,基于城市道路地理信息系统(geographic information system,GIS)数据提出道路地图匹配算法,利用卡尔曼滤波器预测匹配道路的行程时间,并通过遗传算法优化卡尔曼滤波的误差参数。实际算例表明:预测路段的行程时间误差均小于0.5 min,基于GA优化的KF算法能有效提高路段行程时间估计的精度。根据预测行程时间对上海市外环路各个路段不同时间的拥堵情况进行预测识别,预测结果有助于交通管理部门及时掌握城市道路运行状态信息。     

时空因素影响下在线短时交通量预测

考虑交通流的时空因素进行短时交通流预测,能够提高预测的精度.为此,引入径向基核函数,将复杂的预测问题转化为高维空间的回归问题;然后,基于支持向量回归机并考虑时空因素影响作用建立在线的短时交通量预测模型,通过网格搜索的方法对模型参数进行优化;最后,构造时间-空间状态向量,通过不同的状态向量对时间和空间维度的影响进行了分析.利用高速公路检测器数据,对比不同模型的精度,对在线短时交通量预测模型的有效性和可行性进行了验证.结果表明：在线模型精度优于传统的支持向量回归模型,考虑时空因素影响后交通量预测模型具有更高的精度和稳定性.     

基于混沌时间序列的道路断面短时交通流预测模型

为了提高道路断面短时交通流预测的精确性,本文对道路断面的短时交通流数据进行混沌时间序列分析,并对多维交通流时间序列数据进行了相空间重构,建立基于混沌时间序列分析的道路断面短时交通流预测模型,利用粒子群优化算法优化模型的参数选择．最后应用本文的方法对城市快速路采集的断面交通流数据进行分析,对道路断面短时交通流建立预测模型并验证其有效性．     

基于时空模型的交通流故障数据修正方法

为了提高交通流数据的准确性,从时间相关性、空间相关性和历史相关性三方面分析了交通流大数据的特点,建立了基础交通流时空模型。为保证数据处理的精度和速度,进行了时空模型的简化和标定。将时空模型简化,抽象为双层规划模型,上层模型通过控制时空相关参数的数量实现运算速度的优化,下层模型通过控制误差实现计算精度的优化。应用数据驱动法进行双层规划模型的求解,完成时空模型的标定。在时空模型的基础上,提出了交通流故障数据修正方法。以北京市某路段为例,对交通流故障数据修正方法进行有效性和可行性验证。验证结果表明:基于历史趋势、空间相关与时间序列的交通流故障数据修正方法的精度分别为79.65%、85.16%、89.84%,基于时空模型的交通流故障数据修正方法的精度为90.91%,具有较高的精度,而且可准确描述交通流大数据的特点。     

基于FFOS-ELM和PF的短时交通流自适应预测模型

为提高短时交通流预测精度,提出了一种基于遗忘因子极限学习机(FFOS-ELM)和粒子滤波(PF)的自适应交通流实时预测模型.首先,引入遗忘因子,推导带遗忘因子的极限学习机,通过增量学习方法实时更新预测模型参数,避免由于交通流时变性导致早期数据对预测精度的影响.其次,利用粒子滤波消除随机噪声对预测精度的影响,经迭代计算达到系统状态最优估计与预测能力,实现未来交通量预测精度的提高.最后,利用桂林市某主干路检测器数据进行仿真,将预测结果与基础的极限学习机、带遗忘因子的极限学习机等在线模型以及时间序列(ARIMA)、支持向量机(SVM)、长短期记忆神经网络(LSTM)等离线模型进行比较.结果 表明:自适应预测模型预测误差指标明显下降,均方误差变化维度下降到0～2.5之间,模型在路段整体的交通流拟合情况及具体的预测精度上均得到有效提高.     

道路网短期交通流预测方法比较

介绍了用于短期交通流预测的两大类模型:统计预测算法和人工神经网络模型.对其中各种模型的特征进行了比较,将历史平均模型、求和自回归滑动平均模型(ARIMA)、非参数回归模型、径向基函数(RBF)神经网络模型与贝叶斯组合神经网络模型,应用于一个真实路网的短期流量预测,比较了各模型的预测结果.结果表明,组合神经网络模型预测误差最小,可靠性最高,是一种对短期交通流预测的有效方法.     

基于混沌理论和神经网络的交通量预测

针对目前交通量预测不能很好地满足智能交通管理需求的现状,分析交通量数据内在混沌特性,主要包括时间延迟、嵌入维数、关联维数及Lyapunov指数的计算,并将此分析耦合人工神经网络模型进行预测,最后给出北京环路上某车道交通量预测的实例,结果显示基于混沌时间序列分析的神经网络交通量预测在数据动力特征刻画及误差控制上有显著优势。     

基于少数据云推理的短时交通流预测模型

针对短时交通流所存在的不确定性即模糊性与随机性特点和准周期规律,提出基于灰色关联分析和少数据云推理的短时交通流预测模型.首先,针对短时交通流的准周期规律,运用灰色关联分析提取不同日期相同时段历史序列中最相似序列;其次,提出少数据逆向云算法,建立交通流序列一维云推理机制;最后综合利用历史云及当前云生成预测云,用于短时交通流实时预测.实例分析表明,预测精度良好,能够有效实现短时交通流的实时预测.该模型解决了少数据条件下正向云参数确定问题,降低了数据处理工作量,开拓了云模型在短时交通流中的应用.     

考虑多特征的高速公路交通流预测模型

为准确预测高速公路交通流,缓解高速公路交通拥堵现象,本文提出一种考虑多特征的高速公路交通流预测模型.首先将高速公路当前道路与上下游的交通流、天气等数据转化为一个二维矩阵,并利用滑动窗口模型获得输入样本的最佳长度;然后将样本数据输入集成深度学习模型训练并提取交通流数据的特征,随后输出预测结果;最后,将某高速公路交通流数据...     

基于CNN-SVR混合深度学习模型的短时交通流预测

精准且快速的短时交通流预测是智能交通发展的重要组成部分.本文针对当前交通流预测模型不能充分提取交通流数据的时空特征、预测性能容易受到外界干扰因素影响的问题,提出一种基于深度学习的短时交通流预测模型,该模型结合卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与支持向量回归分类器(Support Vector Regression,SVR)的特点:在网络底层应用CNN进行交通流特征提取,并将提取结果输入到SVR回归模型中进行流量预测.为验证模型的有效性,取G103国道的实际交通流量数据进行试验.结果表明,提出的预测模型与传统的预测模型相比具有更高的预测精度,预测性能提高了11%,是一种有效的交通流预测模型.     

基于非参数回归的短时交通流预测研究综述

短时交通流预测是实现交通控制和诱导的关键问题之一。综述了基于非参数回归的短时交通流预测方法,指出了状态向量的选取没有考虑天气环境等存在的问题,提出了改进思路和方法,即基于动态聚类和决策树的历史数据组织方式、时空一天气环境相结合的状态向量选取方法以及基于密集度和状态向量的自适应变K机制等,期望通过这些改进能提高基于非参数回归短时交通流的预测精度,为交通控制和交通诱导建立基础。     

城市交叉口交通流特征与短时预测模型

时间尺度大于15 min的城市交通流预测模型已无法满足交通信号实时控制和交通信息实时发布的需求,通过对广州市中心区交叉路口交通流长期观察和数据采集,分析了各种时间尺度的交通流特性,提出以路口信号周期作为时间尺度,绿灯流率作为变量的ARIMA(p,d,q)短时交通预测模型。以1个和3个信号周期的时间尺度为例,对城市交叉路口不同时间段交通流进行建模和预测。结果表明ARIMA(p,d,q)预测模型结构稳定,算法简单,时间尺度为3个信号周期的预测模型可以很好地保持交通流特征,均方根误差为0.015 9,预测精度较高。     

城市道路交通流短时预测及可靠性分析

为了捕捉交通流随机波动导致的交通流短时预测的不确定性,利用反映预测波动的异方差对可靠性进行量化预测;基于时间序列及其异方差理论,构建了以单整自回归滑动平均ARIMA(0,1,1)模型为均值方程的城市道路交通流短时预测的广义自回归条件异方差GARCH(1,1)模型. 通过ARCH LM检验证实,GARCH(1,1)模型能够有效捕捉并消除ARIMA(0,1,1)模型的异方差性.结果表明:基于GARCH(1,1)模型的城市快速路流量预测的MAPE值不高于10%,城市快速路及主干道速度预测的MAPE值为7.86%~10.24%;与ARIMA(0,1,1)模型预测的固定置信区间相比,在自由流交通状况下,GARCH(1,1)模型在有效预测前提下的预测置信区间更窄;在交通拥挤状况下,GARCH(1,1)模型能够通过放大预测置信区间宽度减少无效预测.