[發(fā)明專利]一種基于非負張量分解的交通擁堵熱度時空預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910625133.0
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN110428614B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 錢小鴻;蔡正義;徐甲;梅振宇;崔巖磊;趙弘
• 申請（專利權(quán)）人: 銀江股份有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于非負張量分解的城市交通擁堵熱度時空預(yù)測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

c1、構(gòu)建交通張量，其所含元素及其位置由路網(wǎng)拓撲特性和時空關(guān)聯(lián)性確定；

所述構(gòu)建交通張量，具體過程包括：

c11、將采集到的用于表征擁堵熱度的歷史交通數(shù)據(jù)進行整合：選取I₁個路段,時段數(shù)I₂為一天24小時除以劃分的時間間隔，歷史日期為天數(shù)I₃；所述交通數(shù)據(jù)可以為路段延誤、路段行程速度自由度、路段延時指數(shù)、路段交通擁堵指數(shù)其中一種或多種；

c12、以目標路段為l₁，計算路段l₁與其他I₁-1個路段的歷史交通數(shù)據(jù)向量的相似性度量值，選擇相似性度量值最大的路段為l₂，計算路段l₂與剩余I₁-2個路段的歷史交通數(shù)據(jù)向量的相似性度量值，選擇相似性度量值最大的路段為l₃，以此類推，獲得路段l₁、路段l₂、…、路段l_I1，其中，1、2、…、I₁為位置標號；

c13、按照路段、時段、日期三個維度將歷史數(shù)據(jù)和待預(yù)測空值整合為三維張量和二值張量其中B中已有歷史數(shù)據(jù)為1、待預(yù)測數(shù)據(jù)為0；

c2、基于非負矩陣分解算法對張量分解進行初始化；

c3、計算信息度指標，根據(jù)信息度選擇核張量尺寸；

所述計算信息度指標，根據(jù)信息度選擇核張量尺寸，具體過程包括：

c31、對矩陣M₍₁₎，進行PCA計算，得到主成分值

c32、計算信息度值

c33、將使得最大的J_m值確定為最優(yōu)核張量大小；

c34、對M₍₂₎和M₍₃₎重復(fù)上述過程，得到mode-2和mode-3的核張量大小；

c4、構(gòu)建基于滾動時間窗的張量分解預(yù)測模型，實現(xiàn)交通擁堵熱度的短時不同時間顆粒度的預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非負張量分解的城市交通擁堵熱度時空預(yù)測方法，其特征在于：步驟c2中，所述基于非負矩陣分解算法對張量分解進行初始化，具體過程包括；

c21、將三維張量按照不同維度進行張量矩陣化，得到3個矩陣，即M₍₁₎,M₍₂₎,M₍₃₎；

c22、對于指定的J₁、J₂、J₃，對M₍₁₎,M₍₂₎,M₍₃₎進行非負矩陣分解，得到矩陣作為張量分解的初始化因子矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非負張量分解的城市交通擁堵熱度時空預(yù)測方法，其特征在于：步驟的c4中，所述構(gòu)建基于滾動時間窗的張量分解預(yù)測模型，實現(xiàn)交通擁堵熱度的短時不同時間顆粒度的預(yù)測，具體過程包括：

c41、設(shè)定收斂閾值ε_toi；

c42、計算核張量，以作為初始化矩陣，以J₁、J₂、J₃作為核張量大小，計算核張量G＝M×₁A⁽¹⁾×₂A⁽²⁾×...×_NA^(N)；

c43、計算誤差E＝B*(M-G×₁A⁽¹⁾×₂A⁽²⁾×...×_NA^(N))，判斷||E||₂/||M||₂是否小于閾值ε_toi，是轉(zhuǎn)入c44，否轉(zhuǎn)入c45；

c44、采用最小二乘ALS、梯度下降法等計算因子矩陣和核張量G，返回c43進行判斷；

c45、輸出計算得到完整張量G×₁A⁽¹⁾×₂A⁽²⁾×...×_NA^(N)；

c46、以天為單位，利用步驟c3滾動更新J₁、J₂、J₃的最優(yōu)值。