[發明專利]一種共享單車流量預測方法及系統

在審

• 申請號: 202110455341.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113344240A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 譚艷艷;王賓;邵秀婷;劉麗;張化祥
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q30/06;G06K9/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.一種共享單車流量預測方法，其特征在于，包括：

獲取城市的共享單車站點信息、歷史行程信息以及對應的氣象數據；

基于所述共享單車站點信息以及歷史行程信息，利用層次迭代的高斯混合聚類模型對站點進行聚類；

根據聚類結果，將城市區域劃分為上下兩層空間結構，對共享單車站點進行區域重構，獲得每個共享單車站點區域借車還車矢量矩陣；

基于所述氣象數據獲得該城市氣象特征矩陣；

將所述借車還車矢量矩陣和城市氣象特征矩陣輸入預訓練的深度時空殘差網絡中，獲得未來時間各個共享單車區域的借車數量和還車數量的預測結果。

2.如權利要求1所述的一種共享單車流量預測方法，其特征在于，所述利用層次迭代的高斯混合聚類模型對站點進行聚類，具體包括：

利用共享單車站點信息，對共享單車站點采用高斯混合聚類方法進行聚類,得到多個初始類簇；

根據歷史行程信息，計算各類簇兩兩之間的車輛轉移數量，得到遷移趨勢矩陣，對所述遷移趨勢矩陣進行范數處理；

基于所述遷移趨勢矩陣的范數和共享單車站點信息采用高斯混合聚類方法進行聚類，得到新的類簇，重復執行上述過程，直至新的聚類結果趨于穩定。

3.如權利要求1所述的一種共享單車流量預測方法，其特征在于，所述將城市區域劃分為上下兩層空間結構，對共享單車站點進行區域重構，具體包括：將共享單車原始站點作為下層空間架構，將層次迭代聚類后的聚類中心所在的共享單車站點作為新的空間點，組成上層空間架構；所述下層空間包括所有的共享單車站點，上層空間只保留聚類中心所對應的共享單車站點。

4.如權利要求1所述的一種共享單車流量預測方法，其特征在于，所述站點信息包括車站的經緯度信息，歷史行程信息包括每次出行的行程持續時間，出發時間，結束時間，出發車站ID，出發車站名稱，出發車站緯度、經度，結束車站ID，結束車站名稱，結束車站緯度、經度，單車ID以及用戶類型。

5.如權利要求1所述的一種共享單車流量預測方法，其特征在于，所述氣象特征矩陣包括：天氣，溫度和風速，所述天氣包括晴天、雨天、雪天、霧天。

6.一種共享單車流量預測系統，其特征在于，包括：

數據獲取單元，其用于獲取城市的共享單車站點信息、歷史行程信息以及對應的氣象數據；

聚類單元，其用于基于所述共享單車站點信息以及歷史行程信息，利用層次迭代的高斯混合聚類模型對站點進行聚類；

區域重構單元，其用于根據聚類結果，將城市區域劃分為上下兩層空間結構，對共享單車站點進行區域重構，獲得每個共享單車站點區域借車還車矢量矩陣；

氣象特征獲取單元，其用于基于所述氣象數據獲得該城市氣象特征矩陣；

預測單元，其用于將所述借車還車矢量矩陣和城市氣象特征矩陣輸入預訓練的深度時空殘差網絡中，獲得未來時間各個共享單車區域的借車數量和還車數量的預測結果。

7.如權利要求6所述的一種共享單車流量預測系統，其特征在于，所述利用層次迭代的高斯混合聚類模型對站點進行聚類，具體包括：

利用共享單車站點信息，對共享單車站點采用高斯混合聚類方法進行聚類,得到多個初始類簇；

根據歷史行程信息，計算各類簇兩兩之間的車輛轉移數量，得到遷移趨勢矩陣，對所述遷移趨勢矩陣進行范數處理；

基于所述遷移趨勢矩陣的范數和共享單車站點信息采用高斯混合聚類方法進行聚類，得到新的類簇，重復執行上述過程，直至新的聚類結果趨于穩定。

8.如權利要求6所述的一種共享單車流量預測系統，其特征在于，所述將城市區域劃分為上下兩層空間結構，對共享單車站點進行區域重構，具體包括：將共享單車原始站點作為下層空間架構，將層次迭代聚類后的聚類中心所在的共享單車站點作為新的空間點，組成上層空間架構；所述下層空間包括所有的共享單車站點，上層空間只保留聚類中心所對應的共享單車站點。