發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 13:50

【摘要】：近年來(lái),路網(wǎng)中車輛數(shù)目的增長(zhǎng)加劇了交通狀況的不確定性,智能交通系統(tǒng)中的交通預(yù)測(cè)面臨著新的挑戰(zhàn)。基于深度學(xué)習(xí)的模型具有較強(qiáng)的依賴關(guān)系建模、提取特征的能力,在許多領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。但是其在交通預(yù)測(cè)領(lǐng)域中還存在以下幾點(diǎn)問題:長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型利用循環(huán)記憶,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期依賴建模,這種方法難以反映出每個(gè)歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間的依賴關(guān)系;基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的交通預(yù)測(cè)模型,通過(guò)卷積矩陣中相鄰元素,對(duì)交通預(yù)測(cè)中的依賴關(guān)系進(jìn)行建模,卷積所采用的局部接受域難以反映每個(gè)歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間的依賴關(guān)系;在傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,卷積結(jié)果和預(yù)測(cè)信息之間的依賴關(guān)系,是通過(guò)全連接層實(shí)現(xiàn)的,這種實(shí)現(xiàn)方法沒有對(duì)卷積結(jié)果進(jìn)行自適應(yīng)關(guān)注,特征利用不充分。為了解決上述問題,本文基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和注意力機(jī)制等深度學(xué)習(xí)技術(shù),研究交通信息的依賴關(guān)系建模方法,進(jìn)行交通時(shí)間預(yù)測(cè)。論文的主要研究?jī)?nèi)容和研究成果概括如下:(1)提出了一種基于長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)和注意力機(jī)制的預(yù)測(cè)模型。在對(duì)歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間依賴關(guān)系驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,基于注意力機(jī)制構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的深度,實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)中的長(zhǎng)期依賴關(guān)系的建模。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型與現(xiàn)有的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)和其他基線方法相比,具有較好的預(yù)測(cè)效果。案例研究表明,注意力機(jī)制可對(duì)歷史交通數(shù)據(jù)或特征有自適應(yīng)關(guān)注,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)或特征有效利用。(2)提出了一種用于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的、限定歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)與預(yù)測(cè)信息之間依賴關(guān)系的新方法,即新的局部接受域�；谛碌木植拷邮苡�,提出了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單路段預(yù)測(cè)模型。該模型在時(shí)間維度上使用新的局部接受域,限定歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)與預(yù)測(cè)信息之間的依賴關(guān)系。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型與傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他基線方法相比,具有較好的預(yù)測(cè)效果。在一定數(shù)量的路段上,對(duì)比該模型和傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了局部接受域的有效性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了,新的局部接受域可以反映輸入序列中每個(gè)歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間的依賴關(guān)系。基于新的局部接受域,提出了一種基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多路段預(yù)測(cè)模型。在對(duì)多路段上的歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間依賴關(guān)系驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,基于多路段上的交通數(shù)據(jù)產(chǎn)生新的局部接受域,在時(shí)間維度和空間維度上限定歷史交通數(shù)據(jù)點(diǎn)和預(yù)測(cè)信息之間依賴關(guān)系,通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)新的局部接受域進(jìn)行卷積,提取交通數(shù)據(jù)中的特征,進(jìn)行交通時(shí)間預(yù)測(cè)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型與傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、單路段上的預(yù)測(cè)模型以及其他基線方法相比具有較好的預(yù)測(cè)效果。(3)提出了一種基于卷積組件和注意力機(jī)制的預(yù)測(cè)模型。該模型在卷積組件產(chǎn)生的卷積結(jié)果上使用注意力機(jī)制,實(shí)現(xiàn)對(duì)卷積結(jié)果的自適應(yīng)關(guān)注,建立卷積結(jié)果和預(yù)測(cè)值之間的依賴關(guān)系。在隨機(jī)選擇的47個(gè)路段的交通數(shù)據(jù)上進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試,對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法與傳統(tǒng)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單路段預(yù)測(cè)模型、基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多路段預(yù)測(cè)模型以及其他基線方法相比,均提高了預(yù)測(cè)精確度。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP183;U491.14

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 凌云;王建東;;淺析4~#高爐的爐缸侵蝕預(yù)測(cè)模型[J];南鋼科技與管理;2007年03期

2 谷鴻秋;王俊峰;章仲恒;周支瑞;;臨床預(yù)測(cè)模型:模型的建立[J];中國(guó)循證心血管醫(yī)學(xué)雜志;2019年01期

3 周媛;葉燁;王新彥;周宏根;王筱蓉;;零轉(zhuǎn)彎半徑割草機(jī)連續(xù)翻滾特性參數(shù)化預(yù)測(cè)模型[J];農(nóng)機(jī)化研究;2018年01期

4 劉洪太;郭云霞;;基于情景數(shù)據(jù)的火災(zāi)預(yù)測(cè)模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2018年26期

5 王偉卿;;灰色預(yù)測(cè)模型在預(yù)測(cè)話音網(wǎng)關(guān)故障中的研究與應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2016年11期

6 韓文倩;;灰色預(yù)測(cè)模型在山東省保費(fèi)預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J];保險(xiǎn)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2017年01期

7 楊萌;;基于灰色預(yù)測(cè)模型的山西省批發(fā)零售業(yè)人員需求分析[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí);2017年04期

8 崔劍;巴合提努爾·巴贊;李書欽;;燒結(jié)過(guò)程SO_2排放預(yù)測(cè)模型研究[J];資源節(jié)約與環(huán)保;2017年08期

9 張春濤;關(guān)文忠;劉學(xué)飛;;混沌時(shí)間序列的2階預(yù)測(cè)模型[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí);2016年05期

10 夏靜;;建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型發(fā)展現(xiàn)狀[J];綠色科技;2016年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 匡啟帆;李益洲;李夢(mèng)龍;;對(duì)于藥物不良反應(yīng)預(yù)測(cè)模型的系統(tǒng)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第19分會(huì)：化學(xué)信息學(xué)與化學(xué)計(jì)量學(xué)[C];2014年

2 肖健華;吳今培;;基于支持向量機(jī)的預(yù)測(cè)模型及應(yīng)用[A];2003年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2003年

3 王坤龍;;天津地區(qū)霧霾的成因及預(yù)測(cè)模型建立的研究[A];科學(xué)發(fā)展·協(xié)同創(chuàng)新·共筑夢(mèng)想——天津市社會(huì)科學(xué)界第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集（中）[C];2014年

4 郭慶春;;基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空氣污染指數(shù)預(yù)測(cè)模型[A];Proceedings of Conference on Environmental Pollution and Public Health（CEPPH 2012）[C];2012年

5 王亮;劉豹;徐德民;;預(yù)測(cè)模型的選擇及其智能化實(shí)現(xiàn)[A];科學(xué)決策與系統(tǒng)工程——中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)第六次年會(huì)論文集[C];1990年

6 羅榮桂;黃敏鎂;;基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的服務(wù)業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)模型[A];Well-off Society Strategies and Systems Engineering--Proceedings of the 13th Annual Conference of System Engineering Society of China[C];2004年

7 何彭君;;事故預(yù)測(cè)模型的建立與應(yīng)用[A];安全責(zé)任與素養(yǎng)提升的實(shí)踐研究——2017安全科學(xué)與工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2017年

8 李陽(yáng)旭;鄧輝文;;一種新的企業(yè)市場(chǎng)預(yù)測(cè)模型及其比較研究[A];2004年中國(guó)管理科學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

9 張曉f^;;全球煤炭產(chǎn)量的灰色預(yù)測(cè)模型[A];中國(guó)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)研究會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

10 曾練平;燕良軾;;大學(xué)師范生可就業(yè)能力預(yù)測(cè)模型的建構(gòu)[A];增強(qiáng)心理學(xué)服務(wù)社會(huì)的意識(shí)和功能——中國(guó)心理學(xué)會(huì)成立90周年紀(jì)念大會(huì)暨第十四屆全國(guó)心理學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 黃辛;上海交通大學(xué) 提出基于信號(hào)通路的肝癌風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型[N];中國(guó)科學(xué)報(bào);2019年

2 記者 康民;全球首個(gè)流感預(yù)測(cè)模型落戶重慶[N];中國(guó)保險(xiǎn)報(bào);2017年

3 北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院 劉晨;篩查食管癌有了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型[N];健康報(bào);2017年

4 特約記者 劉京濤;華東化工銷售員工設(shè)計(jì)價(jià)格預(yù)測(cè)模型見成效[N];中國(guó)石油報(bào);2010年

5 本報(bào)記者 張超;預(yù)測(cè)模型：推算SARS起落潮[N];科技日?qǐng)?bào);2003年

6 劉慶;“預(yù)測(cè)模型”要緩行[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2006年

7 記者 華凌;顆粒物成云新理論有助改進(jìn)預(yù)測(cè)模型[N];科技日?qǐng)?bào);2015年

8 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 王立志 賈剛 王康寧;飼料有效磷的評(píng)定及預(yù)測(cè)模型的“雛形”[N];中國(guó)畜牧獸醫(yī)報(bào);2006年

9 張琳 趙偉;巧用Excel構(gòu)建利潤(rùn)預(yù)測(cè)模型[N];財(cái)會(huì)信報(bào);2007年

10 中興通訊 曾志 楊毅;建立移動(dòng)用戶流失分析預(yù)測(cè)模型[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李金金;天津市慢性病隊(duì)列研究及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的建立[D];天津醫(yī)科大學(xué);2018年

2 陳玲;孕期及產(chǎn)后壓力性尿失禁風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建、驗(yàn)證及應(yīng)用[D];南方醫(yī)科大學(xué);2018年

3 云科;MSM人群HIV感染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型的建立及應(yīng)用[D];中國(guó)醫(yī)科大學(xué);2018年

4 林開陽(yáng);急診經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈介入術(shù)后對(duì)比劑腎病的危險(xiǎn)因素分析及風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型構(gòu)建[D];南方醫(yī)科大學(xué);2018年

5 支元杰;大氣環(huán)境下小樣本金屬材料腐蝕的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)模型[D];北京科技大學(xué);2019年

6 冉祥棟;基于深度學(xué)習(xí)的交通時(shí)間預(yù)測(cè)模型與方法研究[D];北京科技大學(xué);2019年

7 胡姍姍;藥物互作數(shù)據(jù)的挖掘與預(yù)測(cè)研究[D];安徽大學(xué);2019年

8 沈思鵬;基于生存結(jié)局的多組學(xué)預(yù)測(cè)模型統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究與應(yīng)用[D];南京醫(yī)科大學(xué);2019年

9 徐麗華;精神病高危綜合征轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型與神經(jīng)生物學(xué)標(biāo)志研究[D];上海交通大學(xué);2017年

10 杭俊杰;胰腺癌預(yù)后相關(guān)的炎性標(biāo)志物及預(yù)測(cè)模型建立[D];上海交通大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 于穎慧;我國(guó)手足口病流行特征及預(yù)測(cè)模型的建立[D];吉林大學(xué);2019年

2 姚珂;基于情感分析的評(píng)分預(yù)測(cè)模型的建立與優(yōu)化[D];長(zhǎng)江大學(xué);2019年

3 肖艷杰;軌道交通客流預(yù)測(cè)模型優(yōu)化及應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2018年

4 賴眾q

本文編號(hào)：2752046