[發(fā)明專利]一種基于GraphSAGE-GAN的交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010945175.5
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN112309112B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐東偉;魏臣臣;丁加麗;周磊;林臻謙;金燕
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/01
• 分類號(hào): G08G1/01;G06K9/62;G06F17/16
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于GraphSAGE-GAN的交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)修復(fù)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1根據(jù)路網(wǎng)檢測器歷史交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算路網(wǎng)檢測器之間的相關(guān)性系數(shù)，并根據(jù)檢測器之間的相關(guān)性系數(shù)大小關(guān)系，構(gòu)建基于時(shí)間相關(guān)性的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)并替代原始基于空間分布關(guān)系的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)；

步驟2利用GraphSAGE聚合檢測器以及與其相連的鄰居檢測器的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)間相關(guān)性的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)提取路網(wǎng)檢測器之間的時(shí)空特征信息；

步驟3構(gòu)建生成對抗網(wǎng)絡(luò)，并將經(jīng)GraphSAGE提取的時(shí)空特征作為生成器的輸入，定義生成對抗網(wǎng)絡(luò)中生成器與判別器的損失函數(shù)，使得經(jīng)生成器與判別器的對抗訓(xùn)練后，生成器能夠根據(jù)輸入的時(shí)空特征信息生成完整的路網(wǎng)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟4將路網(wǎng)交通狀態(tài)數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集與測試集，并根據(jù)訓(xùn)練集數(shù)據(jù)對GraphSAGE-GAN網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，最終采用測試集對網(wǎng)絡(luò)模型性能進(jìn)行評(píng)估；

所述步驟1的過程如下：

過程如下：

1.1構(gòu)建交通路網(wǎng)，并創(chuàng)建路網(wǎng)交通狀態(tài)矩陣

構(gòu)建交通路網(wǎng)，采用圖的形式表示為：G＝(V,E)，其中V＝{v₁,v₂,v₃,...,v_N}，且：

其中N為路網(wǎng)中檢測器的總數(shù)目，在路網(wǎng)中表示為節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，E表示為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系關(guān)系，表示路網(wǎng)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是否存在連邊關(guān)系，針對每個(gè)檢測器節(jié)點(diǎn)v_i(i∈1,2,3,…,N)，其歷史數(shù)據(jù)記為：x_i＝[x_i1,x_i2,x_i3,…,x_iT]，T為記錄歷史數(shù)據(jù)的數(shù)目，x_it為第i個(gè)檢測器節(jié)點(diǎn)v_i在第t時(shí)刻的交通狀態(tài)數(shù)據(jù)；

創(chuàng)建路網(wǎng)交通狀態(tài)矩陣：構(gòu)建路網(wǎng)交通狀態(tài)矩陣X^N×F(F＝1,2,3,…,T)，其中F為每個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征個(gè)數(shù)，該特征表示為檢測器節(jié)點(diǎn)部分的歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)創(chuàng)建掩膜M^N×F矩陣記錄路網(wǎng)中數(shù)據(jù)缺失位置，掩膜矩陣M^N×F為(0,1)二值矩陣，其中m_ij(i＝1,2,…,N,j＝1,2,…,F)記錄第i個(gè)檢測器的第j個(gè)特征元素的值是否缺失：

將原始路網(wǎng)交通狀態(tài)矩陣X與掩膜矩陣M對應(yīng)元素相乘，得到含有缺失數(shù)據(jù)的交通路網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)

1.2計(jì)算檢測器節(jié)點(diǎn)之間相關(guān)性系數(shù)

針對每個(gè)檢測器節(jié)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，采用皮爾遜相關(guān)性系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算不同節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間相關(guān)性，第i個(gè)檢測器v_i與第j個(gè)檢測器v_j之間的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)r_ij計(jì)算公式為：

其中K為計(jì)算皮爾遜相關(guān)性系數(shù)時(shí)選取的每個(gè)檢測器節(jié)點(diǎn)歷史交通狀態(tài)數(shù)據(jù)長度，通過計(jì)算不同檢測器之間的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)，得到路網(wǎng)G的N×N的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)矩陣

1.3根據(jù)路網(wǎng)的相關(guān)性系數(shù)矩陣，重構(gòu)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)

對于每個(gè)檢測器節(jié)點(diǎn)，令該檢測器和與該檢測器的皮爾遜相關(guān)性系數(shù)較大的其余p*N個(gè)檢測器之間創(chuàng)建連邊，重新構(gòu)建基于時(shí)間相關(guān)性的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將重構(gòu)后的路網(wǎng)記為：G′＝(V,A)，其中p為選取最相關(guān)檢測器節(jié)點(diǎn)的比例,p∈(0,1).a_ij表示重構(gòu)后的路網(wǎng)矩陣中v_i檢測器節(jié)點(diǎn)與v_j檢測器節(jié)點(diǎn)的連邊關(guān)系：