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.     

改进小波包与长短时记忆组合模型的短时交通流预测

为克服非稳定交通流状态下短时交通流预测精度不高、过分依赖大样本历史数据的缺陷,提出一种改进小波包分析和长短时记忆神经网络组合(IWPA-LSTM)的短时交通流预测方法. 利用功率谱细化的思想改进小波包分析算法对小样本交通流时间序列进行多尺度分解和单支重构. 对低频序列和高频序列进行相空间重构,完成长短时记忆模型的逐层构建,实现本地保存并根据预测精度进行自适应更新,将重构的子序列输入模型训练和预测. 将各子序列的预测值叠加输出IWPA-LSTM最终预测值. 实验结果表明,提出的IWPA-LSTM模型在小样本情况下的预测精度优于经典深度学习模型,具有较强的实用性.     

改进支持向量回归机的短时交通流预测

短时交通流预测是实施智能交通控制的基础和保障.针对目前短时交通流预测方法拟合交通数据的能力偏弱，以及过分依赖历史数据的不足，提出一种基于深度学习回归机的短时交通流预测方法.首先构建深度学习回归机算法模型，包括受限玻尔兹曼机的显层节点输入端，受限玻尔兹曼机的若干中间层，以及径向基支持向量回归机输出端.通过实验将深度学习回归机预测方法与其他典型的短时交通流预测算法进行比较，结果表明，在相同的数据和计算平台下，本文提出的深度学习回归机预测方法精度更高，且预测实时性也能满足实际的需求.     

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．     

基于深度学习的短时交通流预测研究

针对交通流时间序列,在深度学习的理论框架下,构建基于LSTM-RNN的城市快 速路短时交通流预测模型.根据交通流的时空相关性完成时间序列的重构,依靠模型训练对时 空关联特性进行识别和强化,兼顾精度和时效性确定神经网络深度,完成短时交通流预测模 型搭建.基于TensorFlow 的Keras 完成LSTM-RNN的逐层构建和精细化调参,利用路网实测数 据样本完成算法验证,实现模型本地保存并根据预测精度进行自适应更新.结果表明,本文所 采用的预测算法精度高,受训练样本量的限制较小,实时性、扩展性和实用性均得到有效提高.     

改进支持向量回归机的短时交通流预测

短时交通流预测是实施智能交通控制的基础和保障.针对目前短时交通流预测方法拟合交通数据的能力偏弱,以及过分依赖历史数据的不足,提出一种基于深度学习回归机的短时交通流预测方法.首先构建深度学习回归机算法模型,包括受限玻尔兹曼机的显层节点输入端,受限玻尔兹曼机的若干中间层,以及径向基支持向量回归机输出端.通过实验将深度学习回归机预测方法与其他典型的短时交通流预测算法进行比较,结果表明,在相同的数据和计算平台下,本文提出的深度学习回归机预测方法精度更高,且预测实时性也能满足实际的需求.     

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.     

数据挖掘技术在固定型交通检测器配置优化中的应用

结合固定型交通检测器空间配置的四条原则和配置密度优化步骤，提出固定型交通检测器配置优化的数据挖掘方法。设计6种高速公路出口匝道的固定型交通检测器配置密度方案作为实例研究对像，运用数据挖掘技术的时间序列指数平滑方法、ARIMA方法和神经网络方法分别建立高速公路出口匝道小时交通量Winters预测模型，ARIMA预测模型及神经网络预测模型。采用网络搜索技术确定Winters模型参数，设计一种比传统ARIMA模型参数估计方法更精确的算法程序估计ARIMA模型参数，采用三项误差指标评价模型预测效果，根据预测结果及高速公路事件管理交通参数精度要求确定可行方案及最佳方案，研究结果表明：在保证满足ITS对交通参数精度要求的同时，通过数据挖掘技术降低了交通流信息采集固定型检测器的配置密度及成本，为固定型交通检测器配置密度的优化提供了一种简单可行的新方法。     

基于XGBoost的短时交通流预测研究

针对短时交通流预测模型复杂度与预测精度的矛盾,提出基于集成学习的XGBoost(eXtreme gradient boosting)模型预测交通流,充分利用其对高维特征数据预测精度高以及计算速度快的优势。首先对原始数据的异常值进行中值滤波处理;然后基于XGBoost模型建立预测模型,利用交叉验证的方法确定最优的超参数取值,对测试集进行预测得到各个特征的重要度;最终将模型预测结果与其他短时交通流预测方法的预测结果进行比较。结果表明：中值滤波降噪处理和充分利用相邻断面的交通流数据均对模型预测精度有显著提升,XGBoost模型的预测精度高达96.6%,相比其他短时交通流预测模型更能充分利用交通流的时间特性和空间相关性。     

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.     

基于图卷积网络的路网短时交通流预测研究

智能交通系统是缓解交通拥堵行之有效的手段,精准的交通流预测是其实现的关键所在. 本文考虑路网拓扑结构和交通流时空相关性,提出基于图卷积网络(Graph Convolution Network,GCN)的大规模城市路网短时交通流预测模型,具有较高的预测精度、预测效率和现实解释意义;采用真实大规模城市路网浮动车数据对GCN模型进行测试,结果表明,GCN模型相对于现有模型,在预测性能上有较大提升.     

基于灰色遗传支持向量机的短时交通流预测

为了进一步提高短时交通流预测的精确度,通过分析灰色模型、遗传算法和支持向量机模型的特点,提出一种组合的短时交通流预测模型.模型运用灰色模型对原始交通流数据序列进行累加,弱化其随机性,再通过遗传优化支持向量机模型进行预测,利用灰色模型将预测结果进行累减,得到最终的预测值表.以长春市某主干路交通流数据为基础,验证了该模型的有效性和可行性.     

基于RBF神经网络的城市互通立交短时交通量预测

根据实测数据,分析了城市互通立交交通流运行特性,研究了城市互通立交主线总交通量、交织流量比和第2车道大型车比例3种因素对合流区端部交通量的影响,应用神经网络原理建立了输入层为3个神经元,输出层为1个神经元的RBF神经网络,研究了该RBF神经网络的训练算法,应用实测数据进行了网络训练,对训练后的网络进行了仿真.仿真输出结果与实测数据之间的误差很小,证明应用RBF神经网络对互通立交合流区的短时交通量进行预测是一种可行的方法.此研究为分析互通立交内各功能区之间的相互影响,为研究互通立交桥的预先控制和运行状态分析提供了理论参考.     

基于自适应粒子群优化算法的交通量短时预测模型

在考虑交通量短时变化的时空特性和波动性基础上,建立了非线性交通量短时预测模型.根据我国城市道路交通流非线性、时变性、随机性等特点,提出自适应粒子群优化算法对非线性交通量短时预测模型进行在线修正.该自适应粒子群优化算法采用两步优化策略,对算法参数进行调整,避免算法早熟收敛,有效提高了算法的运算精度和效率.利用城市道路的实测数据,通过Mat-lab软件工具箱对该模型进行计算机仿真验证.     

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。     

基于协整理论的短时交通流组合预测研究

交通流短时预测是智能交通系统中的一个重点问题,预测效果的好坏直接关系到控制和诱导的结果,是实现先进交通管理信息系统的关键技术之一. 本文简要介绍了协整和误差修正模型的概念,利用序列的协整性来进行交通流组合预测模型的有效性验证,并利用误差修正模型提高组合预测模型的稳定性. 我们利用北京市二环路上采集到的交通流数据进行了模型的验证. 研究结果表明,基于协整理论的交通流组合预测模型可以取得很好的预测效果.     

基于双向自适应门控图卷积网络的交通流预测

针对路网交通流时空依赖上的高度复杂性以及数据污染的现实性,基于图神经网络构建一种新型时空融合交通流预测模型。考虑交通流数据中的缺失、异常与噪声,模型首先对数据进行特征重构与融合,在保持时序特性的前提下,以滑动时间窗口平滑交通流特征信息,做好数据准备。考虑交通流的实际有向性,主体模型采用正、反双路网络设计以分向学习交通流时空特征的有效表示。双路网络结构相同,以轻量有效的因果卷积作为模型的时序特征提取器,以多层自适应门控图卷积神经网络作为模型组件提取空间特征,实现信息的自适应聚合与传播,再通过纵向信息聚合层轻量化地实现不同局部视野下的信息融合,基于注意力有效权衡两路网络的信息贡献并将其聚合,建立双向自适应门控图卷积网络交通流预测模型。在真实交通流基准数据集PEMS03、PEMS04、PEMS07和PEMS08上进行模型的有效性验证,结果表明,所建模型在4个数据集上3个预测精度指标均优于基线模型。同时,相较于最先进的基线模型时空同步图卷积网络与时空融合图神经网络,所建模型能以数倍甚至数十倍比例的参数轻量化与低训练时间代价获得更高的预测精度。     

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.     

K近邻短时交通流预测模型

为了准确预测道路短时交通流,构建了基于K近邻算法的短时交通流预测模型。分析了K近邻算法的时间和空间参数,提出4种状态向量组合的K近邻模型:时间维度模型、上游路段-时间维度模型、下游路段-时间维度模型与时空参数模型。以贵州省贵阳市出租车的GPS数据对几种K近邻模型进行了检验。分析结果表明:带有时空参数的K近邻模型具有更高的预测精度,其预测误差最小,平均为7.26%。基于指数权重的距离度量方式能更精确的选择近邻,其预测误差最小,平均为5.57%。与神经网络和历史平均模型相比,带有指数权重的K近邻模型具有更好的预测精度,平均预测误差仅为9.43%。可见,带有时空参数与指数权重的K近邻模型可作为道路短时交通流预测的有效手段。