[發明專利]一種基于模糊決策樹的航站樓離港旅客流量預測方法

有效

• 申請號: 201510036348.0
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104573873B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 程紹武;張亞平;劉巖;牟秋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及航站樓離港旅客流量預測領域，特別涉及一種基于模糊決策樹的航站樓離港旅客流量預測方法。

背景技術

目前，民用航空領域交通壓力持續增長造成了航站樓擁堵的現象，因此要實現航站樓的高效率運作就對到達航站樓的旅客流量預測提出了更高的要求。國內對于旅客在短時間內到達的預測研究還處于起步階段，由于短時間內的旅客流量具有很強的隨機性和非線性，給預測帶來了很大的困難。目前已有多種方法被用來預測旅客流量，包括支持向量回歸模型、BP神經網絡模型、FIR神經網絡模型等，這些方法各有利弊，如神經網絡可以很好地描述流量的非線性，但也具有尋優速度慢、實時性差、推廣能力低等不足的缺點，支持向量回歸模型具有全局優化，推廣性能好等優點，但應用較為繁瑣，效率不高，都還不能滿足簡潔準確的預測要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術在解決民用航空領域交通壓力持續增長造成了航站樓擁堵的現象中尋優速度慢、實時性差、推廣能力低、應用較為繁瑣、效率不高以及不能滿足簡潔準確的預測要求的問題而提出的一種基于模糊決策樹的航站樓離港旅客流量預測方法。

上述的發明目的是通過以下技術方案實現的：

步驟一、將航班數量、時間點和日期的具體值代入隸屬度函數運算后轉化為[0,1]區間的隸屬度數據；

步驟二、計算航班數量、時間點和日期的模糊信息熵H(A)，選取模糊信息熵最小的屬性作為模糊決策樹的根結點；

步驟三、利用步驟一獲得的隸屬度數據中的60％～80％，運用決策樹算法和根結點建立模糊決策樹，得到屬性為旅客流量等級分類頻度的葉子結點，將旅客流量等級分類頻度的葉子結點中最大的兩項分類頻度之和定義為葉子結點的聯合置信度λ；

步驟四、給定基準聯合置信度λ₀，若葉子結點的聯合置信度λ滿足λ>λ₀，則結束拓展并把該葉子結點的聯合置信度λ定為旅客流量等級概率；

步驟五、若葉子結點的聯合置信度λ≤λ₀，則重復進行步驟三直至葉子結點滿足λ>λ₀為止；此時葉子結點為最終葉子結點，最終葉子結點的聯合置信度λ即為最終旅客流量等級概率；從而得到模糊決策樹；

步驟六、步驟一獲得的隸屬度數據的20％～40％檢驗模糊決策樹，即將20％～40％的隸屬度數據代入模糊決策樹中，得到旅客流量等級概率，根據旅客流量等級概率確定旅客流量等級，即分別用旅客流量等級中位數乘以該等級的概率，加和獲得旅客流量，確定最終得到的基于模糊決策樹的旅客流量預測等級，將最終得到的基于模糊決策樹的旅客流量預測等級與真實旅客流量等級進行對比，即計算基于模糊決策樹的旅客流量預測等級與真實流量等級為同一等級的概率，當該概率值達到80％及以上時，說明建立的模糊決策樹準確性高，確定得到模糊決策樹用來預測旅客流量等級；即完成了一種基于模糊決策樹的航站樓離港旅客流量預測方法。

發明效果

模糊決策樹方法是歸納學習領域中的一個重要分支，在道路短時交通流量預測領域已有少量應用，在航站樓離港旅客流量預測領域目前還沒有應用。模糊決策樹的基礎是統計理論，它從一個統計得到的示例表出發依據某種啟發式信息，產生一棵模糊決策樹，并使用由決策樹轉化的規則組預測待定事件。它在知識的歸納過程中并入了認識上的不確定性，使歸納出的知識在容許不精確或沖突的信息方面更穩健。

與現有技術相比，本發明的特點和積極效果在于：(1)本發明將所有影響離港旅客流量的因素量化成[0,1]區間的數值，按照統計學思想建立模糊決策樹，進行現有數據的統計和分析，且將數據合理分類用于建立規則和檢驗規則，從而解決尋優速度慢和效率不高的問題，(2)統計每30分鐘的數據，具有實時性強的優點，若實際應用中需要更精確的預測，將所得數據重新劃分即可。(3)計算過程簡單，推廣性能好，預測過程簡潔，結果較為準確。

并且從圖3中可以看出，預測等級曲線與真實等級曲線擬合效果較好，預測流量等級與真實流量等級為同一等級的概率為78.33％，預測流量等級與真實流量等級相差不大于一個等級的概率達到93.33％，預測流量等級與真實流量等級相差不大于兩個等級的概率達到98.33％，這表明通過模糊決策樹的旅客流量等級預測較為準確。在模糊決策樹的基礎上進行適當的改進，運用這種方法分析各種因素的變化對旅客流量的影響，從而將其應用到航站樓旅客流量預測的領域顯得尤為重要且可行。

附圖說明

圖1為具體實施方式一提出的一種基于模糊決策樹的航站樓離港旅客流量預測方法流程圖；