基于数据扩展的短时交通流量预测

多种机器学习和深度学习的模型和算法应用于短时交通流量预测,但是,大多数模型尤其是深度学习模型对训练样本的数量要求较高。为此,提出了一种基于数据扩展的短时交通流量预测方法,该方法基于自编码神经网络分别结合长短时记忆神经网络(LSTM)和支持向量机回归(SVR)构建预测模型,该模型利用自编码神经网络扩展的数据分别训练长短时记忆神经网络和支持向量回归进行交通流量的预测,结果表明,所提出的预测模型具有较高的精度和较好的泛化能力。     

基于深度学习组合模型的交通流预测

为了研究高速公路在交通流预测过程中时间粒度对于精度的影响,及时向出行者提供精准实时的道路信息,通过TensorFlow深度学习模块,建立支持向量回归(SVR)与长短时记忆(LSTM)相结合的预测模型。基于LSTM模型的长期记忆功能与支持向量回归非线性化特点,调整优化参数,以英国高速公路局提供的M3高速公路数据为例进行分析,根据预测结果对模型进行对比评价,并结合模型对不同时段的交通流数据进行分析研究。结果表明：SVR-LSTM组合预测模型对于高速公路数据有更好的适应性,而且时间粒度如果越精细,预测精度将大幅提高。     

基于LS-SVM的交通流组合预测模型

智能交通系统是目前世界上公认的解决城市交通拥堵问题的最佳措施,而实时准确地交通流量预测则是实现智能交通系统和智能交通诱导控制的重要依据.针对城市交通"智能运输系统"和交通流的特性,在多元线性回归、支持向量机和改进的BP神经网络等三种预测模型的基础上,提出了基于最小二乘支持向量机方法的交通流组合预测模型.实验预测结果表明该组合预测模型具有较高的预测精度,为交通流量提供了一个更好的预测模型.     

基于最小二乘支持向量机的交通流量预测模型

城市交通流具有复杂性、时变性和随机性,实时准确的交通流量预测是实现智能交通诱导及控制的前提.综合分析交通流量影响因素的基础上,进行多路段的交通流量预测研究,提出了基于最小二乘支持向量机的交通流量预测改进模型,并应用平安大街的流量数据进行实例验证.结果表明,该模型具有学习速度快、跟踪性能好及泛化能力强等优点,在交通流预测中更具有实用性和推广性.     

基于深度学习的PM2.5短期预测模型

为了提高PM2.5浓度短期预报的准确率,解决现有PM2.5浓度短期预报准确率不高的问题,提出了一种基于卷积神经网络和长短时记忆的深度学习预报测型.首先,综合考虑气温、相对湿度、降水量、风力、能见度等多种气象要素,综合分析气象要素与PM2.5浓度相关性.其次,利用PM2.5浓度数据、气象站点观测数据和气象要素网格实况分析数据进行融合处理,生成用于训练和测试的时空序列数据,并使用卷积神经网络和长短时记忆网络获取时空特征.通过大量实验确定模型中关键参数,然后利用最优参数建立预测模型.最后,使用模型对PM2.5未来24 h浓度进行预测,并与支持向量机、业务中的预报模型进行对比.实验结果表明,相比其他机器学习方法和预报方法,卷积神经网络和长短时记忆相结合的预测方法能有效提高PM2.5浓度未来24 h预测精度,并具有较高的泛化能力.     

基于GPS轨迹数据的货车交通流量需求预测循环神经网络模型

动力性差、尺寸大是货车影响道路交通流运行效率的重要原因,为提高货车运行效率,对快速路货车流量预测问题进行研究.基于货车GPS轨迹数据,构建长短时循环神经网络(Long Short Term Memory,LSTM),门控神经单元(Gated Recurrent Unit,GRU),双向长短时记忆网络(Bidi-rectional Long Short Term Memory,Bi-LSTM)和双向门控神经单元(Bidirectional Gated Recurrent Unit,Bi-GRU)四种货车交通流量需求预测循环神经网络模型.研究结果表明:货车交通流量需求预测循环神经网络模型对货车交通流量具有很好的预测能力,平均预测精度为91.55％,较ARIMA高出10.45％;GRU模型对整体货车流量序列预测精度最高;低峰时段平均预测精度高于高峰时段,LSTM在波动较强的高峰时段预测精度最高,为96.83％;Bi-GRU在低峰时段的预测精度最高,为97.66％.研究成果将为政策制定者选用合适的循环神经网络模型,精准预测货车流量,提高货车交通运行效率提供理论和技术支持.     

基于小波分解-卷积神经网络和支持向量回归的短期负荷预测

为了提高短期负荷预测精度,考虑到除历史负荷数据之外的其他因素对短期负荷预测的重要影响,提出了一种基于离散小波分解(wavelet decomposition, WD)、卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和支持向量回归(support vector regression, SVR)的负荷预测模型。首先,该方法通过小波分解算法对历史负荷数据进行分析与重构,得到长度相同的历史负荷数据,降低了原始序列中非平稳性对预测精度的影响;其次,对天气因素、日期类型进行特征构造,得到特征数据;最后,将处理后的负荷数据输入卷积神经网络支持向量回归机模型,将天气特征数据输入反向传播(back propagation, BP)神经网络支持向量回归模型,通过两个模型结果的叠加得到最终的预测值。实验结果表明,模型的预测精度和效率优于传统的CNN网络、SVR网络以及输入不进行划分的CNN-SVR模型,验证了其可行性。     

融合多维时空特征的交通流量预测模型

为了精准预测交通流量,充分提取交通流中复杂的线性和非线性特征及其依赖关系,提出了融合多维时空特征的CLABEK模型。其中,由Conv-LSTM、BiLSTM和Dense神经网络分别提取时空特征、周期特征和额外特征(节假日、天气状况以及温度等),并通过将上述模型融合从而全面获取交通流的非线性特征;由卡尔曼滤波提取交通流的线性特征。在公开数据集上的对比实验证明,CLABEK模型在短期交通流预测任务上表现出最好的预测效果。     

基于在线支持向量回归算法的短时交通流预测

实时准确的短时交通流预测在城市道路交通和高速公路交通中都十分重要,是交通控制与诱导系统的基础.应用在线支持向量回归算法对交通流进行预测,并对济南某高架路实测数据进行仿真运算.预测结果表明,在小样本下,与BP神经网络算法相比,在线支持向量回归算法明显优于BP神经网络算法,增大样本数,BP神经网络算法预测精度有所提高,但仍低于线支持向量回归算法;在运算时间上,BP神经网络算法运算时间更短.     

基于数据驱动模式的波浪能装置短期发电功率预测方法

 分析了随着波浪能发电技术的逐步成熟带来的功率预测技术现状,阐述了功率预测对规模化利用波浪能的现实需求,研究了不同模型的预测机理和特性,并在传统物理模型技术上提出了基于深度学习的数据驱动模型。基于长短时记忆网络的深度模型能够对波浪发电装置的短期功率开展预测,并通过与支持向量机、神经网络等模型的比较,证明了长短时记忆网络模型预测方法能够获得更优的短期预测结果。     

基于互补型集成经验模态分解和遗传最小二乘支持向量机的交通流量预测模型

交通流是智能交通系统中的关键组成部分,也是交通规划的重要依据。为了提高道路交通流量预测的精确性,提出一种基于互补型集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)后,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化参数的最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LSSVM)的交通流量预测模型。该模型使用互补型集成经验模态分解原始数据,将分解后的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量分别用遗传算法优化参数后的最小二乘支持向量机进行预测,叠加全部IMF分量值作为模型最终的预测结果。通过对美国加利福利亚州某高速公路一个月的交通流量数据进行训练预测,结果表明,该模型平均相对误差仅为6.51%,相较于其他模型拥有更好的预测效果,可为交通流的预测提供一定的参考。     

基于支持向量回归机的交通状态短时预测方法研究

提出基于支持向量回归机的交通状态短时预测方法.具体的做法是,以交通检测器收集到某时刻前几时段及上下游前几时段的交通流量、占有率、平均速度等交通参数为输入,以对应时段交通流量为输出,选取核函数,对支持向量回归机进行训练.应用训练完成的支持向量回归机,输入交通流量、占有率、平均速度,来预测下时段的交通流量.最后,以某城市道路的实时数据来对模型进行验证,预测结果表明了模型的有效性.     

基于交通流仿真和神经网络模型的交叉口流量预测研究

交叉口是道路交通的关键节点,其流量数据具有明显的非线性特征.本文提出一个两阶段预测模型对交叉口交通流特征进行预测.首先,通过交通流仿真技术对各交叉口进行仿真,并获得仿真流量,然后通过神经网络训练,预测交叉口各流向的交通流量.通过两个阶段不断迭代,校正构建具有高精度、泛化性能强的预测模型.最后,选取贵阳市31个具有代表性的交叉口的流量调查数据作为样本数据,将其中18个交叉口的仿真预测流量和实际观测流量作为神经网络模型的输入/输出因子,通过训练构建神经网络模型并验证模型的有效性.之后,将剩余交叉口的仿真流量数据作为模型的输入,模型输出数据即为修正的交叉口进口道的交通流量分布特征数据.结果表明:该方法具有数据收敛速度快,运算量小等特点,对于交叉口流量数据的预测具有很好的适用性.     

采用改进回归型支持向量机的滚动轴承剩余寿命预测方法

为准确评估滚动轴承运行状态、预测其性能退化趋势以及剩余寿命,提出一种改进回归型支持向量机(SVR)的滚动轴承寿命预测方法。提取轴承信号的时域和时频域特征,通过主成分分析(PCA)方法将特征指标融合成一个归一化综合指标来表征轴承运行状态;利用特征指标和综合指标构建训练和预测向量数据集,结合差分进化灰狼群算法(DEGWO)确定最优惩罚参数和径向基函数(RBF)核参数并构建回归型支持向量机模型;将预测数据集输入到DEGWO算法优化的SVR模型中得到轴承状态评估指标的预测值,实现轴承剩余寿命的预测。利用IEEE PHM 2012数据集验证所提方法的有效性,并将其结果与灰狼群算法(GWO)优化的SVR、网格搜索算法(GSA)优化的SVR和长短期记忆神经网络(LSTM)模型所得结果进行对比分析。仿真结果表明：与其他方法相比,采用所提方法得到的轴承剩余寿命预测均方误差分别降低了44.74%、66.67%、77.27%,决定系数则分别提高了7.25%、20.72%、11.94%,该结果说明了所提方法在轴承剩余寿命预测应用方面的优越性。     

基于粒子群优化-支持向量回归的高速公路短时交通流预测

为实现高速公路短时非线性交通流的精准预测,依托高速公路运营积累的大量数据资源,构建了基于粒子群优化(par-ticle swarm optimization,PSO)的支持向量回归(support vector regression,SVR)预测模型.首先,对获取的高速公路交通流数据进行异常值剔除、缺失值填充以及归一化等预处理;其次,基于SVR算法采用滑动窗口的方式建立预测模型,并基于具有较强寻优能力的PSO优化算法获取SVR模型的最优参数组合;最后,通过京台高速济南西收费站断面交通流数据进行实例验证.模型的预测结果表明,所提出的高速公路短时交通流预测模型能够满足实际需求,且相较反向传播(back propagation,BP)、差分整合移动平均自回归模型(autoregressive integrated moving average model,ARIMA)模型具有较高的准确性,可为日后高速公路运营决策提供理论支持.     

基于回归-卡尔曼滤波组合模型的航道整治区域船舶交通流时空预测

为分析及预测工程不同阶段航道整治区域船舶交通流量变化,通过确立研究断面,获取交通流数据,对研究断面处的船舶交通流时空特性进行分析.基于现有数据,将回归模型预测值替代卡尔曼滤波模型中的状态转移值,建立回归-卡尔曼滤波组合模型,在卡尔曼滤波模型预测具有实时性的基础上,提高预测精度,并利用历史数据进行了预测.预测结果与实际数...     

降雨条件下城市快速路车速模糊神经网络预测方法

为了提高降雨条件下快速路车速短时预测的准确性,考虑到各影响因素的模糊性以及影响作用非线性变化特点,提出了一个以交通量、占有率和降雨量为输入,以车速为输出的模糊神经网络预测方法.利用上海市快速路的交通流与气象数据确定了最优模型结构,并与自回归积分滑动平均模型、反向传播神经网络模型和支持向量机模型进行对比分析.该方法的预测均方根误差为3.05km·h-1,预测平均误差为3.95%,均优于其他3种方法.     

基于长短时记忆网络的Encoder-Decoder多步交通流预测模型

交通流序列多为单步预测.为实现交通流序列的多步预测,提出一种基于编码器解码器(encoder-decoder,ED)框架的长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)模型,即ED LSTM模型.将自回归滑动平均、支持向量回归机、XGBOOST、循环神经网络、卷积神经网络、LSTM作为对照组进行实验验证.实验结果表明,当预测时间步长增加时,ED框架能够减缓模型性能的下降趋势,LSTM能够充分挖掘时间序列中的非线性关系.除此之外,在单变量输入的情况下,在PEMS-04数据集上,当预测时间步长为t+1到t+12的12个时间步时,ED LSTM模型的均方根误差(root mean squard error,RMSE)及平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别下降0.210～5.422、0.061～0.191.相较于单因素输入,多因素输入的ED LSTM模型在12个预测时间步长下,RMSE、MAE分别下降0.840、0.136.实验证明了ED LSTM模型能够有效地用于交通流序列的多步及单因素、多因素预测任务.     

基于长短期记忆模型的交通拥堵预测方法

为了在交通拥堵预测算法中充分考虑各类因素的影响以及挖掘交通流数据隐含的深层特征,该文提出基于长短期记忆(Long-short term memory,LSTM)模型的交通拥堵预测方法。该方法充分考虑交通流特征、天气、节假日等因素,首先利用去噪自编码模型提取输入数据的核心特征,再使用LSTM模型长时记忆历史数据,二者结合对城市交通拥堵程度进行有效预测,通过与已有的交通拥堵预测模型进行对比,结果表明,该方法具有较高的预测准确度和鲁棒性,准确度能达到92%以上。     

基于遗传算法优化支持向量回归机的网格负载预测模型

提出一种基于遗传算法优化支持向量回归机的模型进行网格负载预测,使用遗传算法和交叉验证技术解决了支持向量回归机参数难以确定的问题.标准数据集仿真实验结果表明,该模型与试验法定参的支持向量回归机和BP神经网络相比具有更优的预测性能.