基于張量分解的交通擁堵預(yù)測(cè)與最優(yōu)路徑規(guī)劃

發(fā)布時(shí)間：2020-06-02 09:39

【摘要】：隨著城市規(guī)模的擴(kuò)張以及私家車(chē)數(shù)量的劇增,交通擁堵越來(lái)越頻繁的出現(xiàn)在人們的日常生活中。交通擁堵不僅延誤時(shí)間,而且會(huì)對(duì)環(huán)境及社會(huì)資源造成極大的破壞和浪費(fèi)。交通擁堵出現(xiàn)位置、時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)及合理的路線規(guī)劃有助于提高人們的出行效率并節(jié)約成本。因此,研究交通擁堵預(yù)測(cè)并提供合理的出行規(guī)劃非常必要且意義重大。交通信息化近些年不斷發(fā)展,交通管理部門(mén)積累了大量的交通流數(shù)據(jù),這為交通擁堵的預(yù)測(cè)提供了可能。交通擁堵預(yù)測(cè)的精度和最優(yōu)路徑規(guī)劃的合理性與數(shù)據(jù)的質(zhì)量有很大關(guān)系,但是由于數(shù)據(jù)在采集和傳輸過(guò)程中不可避免的會(huì)有噪聲或是缺失,使得交通擁堵的預(yù)測(cè)和路徑規(guī)劃異常困難。本文充分考慮了交通數(shù)據(jù)流在過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)的多模式相關(guān)性,并將歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建成張量形式,通過(guò)張量分解的方法對(duì)交通數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行補(bǔ)全并對(duì)各個(gè)路段的車(chē)輛平均通行時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè),進(jìn)而進(jìn)行出行路徑規(guī)劃。本文主要工作包括:(1)缺失數(shù)據(jù)補(bǔ)全。首先基于交通流數(shù)據(jù)的多維特性將歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建張量,然后利用張量分解的方法對(duì)數(shù)據(jù)中的缺失值進(jìn)行補(bǔ)全。主要目的是充分利用交通流數(shù)據(jù)在分鐘,天以及周上的相關(guān)性。(2)車(chē)輛通行時(shí)間預(yù)測(cè)�；谘a(bǔ)全的交通數(shù)據(jù),將歷史數(shù)據(jù)和需要預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一構(gòu)建張量,使用張量分解的方法預(yù)測(cè)各路段的平均通行時(shí)間。(3)出行路徑規(guī)劃�；陬A(yù)測(cè)的各路段車(chē)輛平均通行時(shí)間,計(jì)算各路段上車(chē)輛平均通行速度,判斷各個(gè)路段的車(chē)輛通行狀況,然后基于車(chē)輛平均通行速度規(guī)劃出行路徑。(4)本文基于阿里云“智慧交通大賽”提供的真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)本文所提方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了張量補(bǔ)全及張量分解預(yù)測(cè)的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明張量補(bǔ)全有助于提高預(yù)測(cè)的精度,張量分解預(yù)測(cè)的精度優(yōu)于傳統(tǒng)的灰度模型。為了可視化路徑規(guī)劃效果,本文利用路段間的拓?fù)潢P(guān)系繪制了道路網(wǎng)絡(luò),在道路網(wǎng)絡(luò)上繪制路徑規(guī)劃結(jié)果。
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