[發(fā)明專利]一種基于非負(fù)張量分解的交通擁堵熱度時(shí)空預(yù)測(cè)方法

有效

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

本發(fā)明公開了一種基于非負(fù)張量分解的交通擁堵熱度時(shí)空預(yù)測(cè)方法，包括：考慮路網(wǎng)拓?fù)涮匦院蜁r(shí)空關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建表征城市交通時(shí)空擁堵熱度的張量；基于非負(fù)矩陣分解算法對(duì)張量分解進(jìn)行初始化；計(jì)算信息度指標(biāo)，根據(jù)信息度選擇核張量尺寸；構(gòu)建基于滾動(dòng)時(shí)間窗的張量分解預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)交通擁堵熱度的短時(shí)不同時(shí)間顆粒度的預(yù)測(cè)。相比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法，本方法融合歷史時(shí)空信息，注重?cái)?shù)據(jù)內(nèi)部關(guān)聯(lián)性，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確定高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能交通領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非負(fù)張量分解的交通擁堵熱度時(shí)空預(yù)測(cè)方法，用于對(duì)城市交通擁堵熱度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

背景技術(shù)

隨著城市化進(jìn)程和機(jī)動(dòng)化出行快速發(fā)展，城市交通擁堵日益加劇，交通擁堵的預(yù)測(cè)一直是業(yè)界關(guān)注話題和焦點(diǎn)。同時(shí)近年來城市交通建設(shè)已由基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐漸向信息化建設(shè)轉(zhuǎn)變，電子警察、浮動(dòng)車等多類設(shè)備提供了大量的交通行程時(shí)間數(shù)據(jù)，為刻畫交通狀態(tài)積累了海量歷史數(shù)據(jù)。此外交通擁堵的狀態(tài)演變具有時(shí)間關(guān)聯(lián)和空間關(guān)聯(lián)特性，基于海量歷史數(shù)據(jù)挖掘交通擁堵的時(shí)空關(guān)聯(lián)特性，進(jìn)而進(jìn)行交通擁堵的時(shí)空熱度預(yù)測(cè)，為交通管理者提供管控預(yù)判，為交通出行者提供信息服務(wù)，具有重要應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于非負(fù)張量分解的交通擁堵熱度時(shí)空預(yù)測(cè)方法。該方法的核心思想是考慮路網(wǎng)拓?fù)涮匦院蜁r(shí)空關(guān)聯(lián)性，構(gòu)建表征城市交通時(shí)空擁堵熱度的張量，利用非負(fù)張量分解挖掘時(shí)空數(shù)據(jù)的多模態(tài)關(guān)系，調(diào)整張量分解的相關(guān)模型參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)城市交通擁堵熱度的短時(shí)預(yù)測(cè)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案，一種基于非負(fù)張量分解的交通擁堵熱度時(shí)空預(yù)測(cè)方法，步驟包括：

c1、構(gòu)建交通張量，其所含元素及其位置由路網(wǎng)拓?fù)涮匦院蜁r(shí)空關(guān)聯(lián)性確定；

c2、基于非負(fù)矩陣分解算法對(duì)張量分解進(jìn)行初始化；

c3、計(jì)算信息度指標(biāo)，根據(jù)信息度選擇核張量尺寸；

c4、構(gòu)建基于滾動(dòng)時(shí)間窗的張量分解預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)交通擁堵熱度的短時(shí)不同時(shí)間顆粒度的預(yù)測(cè)。

進(jìn)一步地，步驟c1中，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(jìn)行整合：選取I₁個(gè)路段,時(shí)段數(shù)I₂為一天24小時(shí)除以劃分的時(shí)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(shí)指數(shù)、路段交通擁堵指數(shù)其中一種或多種；

c12、以目標(biāo)路段為l₁，計(jì)算路段l₁與其他I₁-1個(gè)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(jì)算路段l₂與剩余I₁-2個(gè)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(biāo)號(hào)；

c13、按照路段、時(shí)段、日期三個(gè)維度將歷史數(shù)據(jù)和待預(yù)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)為0。

進(jìn)一步地，步驟c2的過程包括：

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

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