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[發(fā)明專利]一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法及裝置有效

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 202110306163.2 申請日: 2021-03-23
公開(公告)號: CN113053123B 公開(公告)日: 2022-10-28
發(fā)明(設(shè)計)人: 李穎;閆豆豆;王偉 申請(專利權(quán))人: 長安大學(xué)
主分類號: G08G1/01 分類號: G08G1/01;G08G1/065;G06N3/04;G06Q10/04;G06Q50/30
代理公司: 西安恒聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61251 代理人: 楊銀娟
地址: 710064*** 國省代碼: 陜西;61
權(quán)利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 時空 數(shù)據(jù) 交通量 預(yù)測 方法 裝置
【權(quán)利要求書】:

1.一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法,其特征在于,包括以下步驟:

獲取目標(biāo)檢測路段在一定時間間隔的交通流信息;

對交通流信息按照網(wǎng)格圖形式進行存儲;

對存儲的交通流信息進行建模并提取空間異質(zhì)性和時間異質(zhì)性;

利用CNN的輸出經(jīng)過參數(shù)重整作為LSTM的輸入得到預(yù)測結(jié)果;

所述對交通流信息按照網(wǎng)格圖形式進行存儲;具體包括:

對城市道路按照經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)化成網(wǎng)格圖;

將目標(biāo)檢測路段所在城市按照經(jīng)度和緯度映射在一張網(wǎng)格圖上,網(wǎng)格圖中每一個小格子內(nèi)的數(shù)值表示當(dāng)前區(qū)域交通量;

按照一定的時間間隔檢測獲取需要預(yù)測路段以及該城市其他道路的交通量歷史值并按照網(wǎng)格圖的形式存儲;

所述利用CNN的輸出經(jīng)過參數(shù)重整作為LSTM的輸入得到預(yù)測結(jié)果,包括:將CNN關(guān)于不同時間間隔空間異質(zhì)性對當(dāng)前路段所產(chǎn)生的影響作為LSTM的輸入值,得到空間依賴與時間依賴相結(jié)合之后產(chǎn)生的未來時刻交通量作為預(yù)測結(jié)果;

所述獲取目標(biāo)檢測路段在一定時間間隔的交通流信息;具體包括:收集目標(biāo)檢測路段及其周圍路段的道路檢測器在一定時間間隔內(nèi)檢測的交通流信息;

所述對城市道路按照經(jīng)度和緯度轉(zhuǎn)化成網(wǎng)格圖;具體包括:

將城市進行分割,按照各個道路所在經(jīng)度和緯度映射在一個M×N的網(wǎng)格圖中,網(wǎng)格圖中的每一個格子表示固定道路位置在當(dāng)前時刻的交通狀況,稱為交通柵格數(shù)據(jù);

映射后的網(wǎng)格圖中存在大量的空白格,表示這些區(qū)域沒有道路;

通過壓縮存儲算法將原始的M×N網(wǎng)格圖進行壓縮得到密集的I×J網(wǎng)格圖,其中I×J網(wǎng)格圖與M×N網(wǎng)格圖的道路空間拓?fù)潢P(guān)系相同;

所述對存儲的交通流信息進行建模并提取空間異質(zhì)性和時間異質(zhì)性;具體包括:

將存儲的多張網(wǎng)格圖作為卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)3D CNN的輸入,利用3D CNN對預(yù)測路段附近路網(wǎng)的空間依賴關(guān)系進行建模;

利用3DCNN提取預(yù)測路段關(guān)于空間和時間的依賴關(guān)系,提取空間異質(zhì)性;

將3D CNN的輸出經(jīng)過參數(shù)重整作為LSTM的輸入對預(yù)測路段固定間隔時間歷史數(shù)據(jù)之間的時間依賴關(guān)系進行建模;

利用LSTM提取預(yù)測路段關(guān)于時間上的依賴關(guān)系,提取時間異質(zhì)性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法,其特征在于,所述按照一定的時間間隔檢測獲取需要預(yù)測路段以及該城市其他道路的交通量歷史值并按照網(wǎng)格圖的形式存儲;具體包括:

根據(jù)道路檢測器設(shè)置總的時間間隔以及每張網(wǎng)格圖所包含的信息的時間間隔;

將各個路段的道路檢測器在每個時間間隔收集到的當(dāng)前時間段交通量測量值并存儲;

對存儲的交通量測量值進行轉(zhuǎn)化形成網(wǎng)格圖形成交通柵格數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法,其特征在于,所述利用3DCNN提取預(yù)測路段關(guān)于空間和時間的依賴關(guān)系,提取空間異質(zhì)性;具體包括:

利用CNN池化層池化機制中的max-pooling方法在保留主要特征的基礎(chǔ)上來減少下一層參數(shù);

利用反向傳播機制縮小誤差進行參數(shù)優(yōu)化;

不斷進行參數(shù)更改,獲取層數(shù)參數(shù)以及濾波器參數(shù)設(shè)置;

利用3D CNN卷積層提取目標(biāo)道路的空間異質(zhì)性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法,其特征在于,所述利用LSTM提取預(yù)測路段關(guān)于時間上的依賴關(guān)系,提取時間異質(zhì)性,具體包括:

將預(yù)測路段一段時間間隔的歷史數(shù)據(jù)作為LSTM的輸入數(shù)據(jù);

利用LSTM的框架,根據(jù)當(dāng)前路段歷史數(shù)據(jù)提取時間上異質(zhì)性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測方法提出一種基于時空大數(shù)據(jù)的交通量預(yù)測裝置,其特征在于,包括:

數(shù)據(jù)收集模塊,獲取目標(biāo)檢測路段在一定時間間隔的交通流信息;

數(shù)據(jù)存儲模塊,對交通流信息按照網(wǎng)格圖形式進行存儲;

建模模塊,對存儲的交通流信息進行建模并提取空間異質(zhì)性和時間異質(zhì)性;

預(yù)測模塊,利用CNN的輸出經(jīng)過參數(shù)重整作為LSTM的輸入得到預(yù)測路段交通量。

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