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基于相互學(xué)習的短時(shí)交通流預測研究
DOI:
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作者:
作者單位:

1.云基智慧工程有限公司;2.長(cháng)安大學(xué)

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中圖分類(lèi)號:

基金項目:

國家自然科學(xué)基金青年項目(52002031);國家自然科學(xué)基金面上項目(52172325);國家重點(diǎn)研發(fā)(2021YFB1600104)。


Research on Short-term Traffic Flow Prediction Based on Mutual Learning
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    摘要:

    交通流預測是智能交通系統(ITS)的核心,其中時(shí)空特性是最主要的特征。由于不同道路之間存在復雜的空間相關(guān)性和時(shí)間依賴(lài)性,因此交通流預測成為一項具有挑戰性的任務(wù)。目前,基于圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的預測方法在網(wǎng)絡(luò )局部以及整體的特征感知和提取方面,仍存在優(yōu)化空間。為了解決以上問(wèn)題,本文提出了一種基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)化模型:Diffusion Mutual Convolutional Recurrent Neural Network (DMCRNN)。該模型以DCRNN為基準模型,利用相互學(xué)習策略對其進(jìn)行優(yōu)化。在訓練過(guò)程中,兩個(gè)DCRNN網(wǎng)絡(luò )之間相互學(xué)習、相互指導,以此來(lái)增強每個(gè)網(wǎng)絡(luò )的特征學(xué)習能力。在METR-LA和PEMS-BAY兩個(gè)真實(shí)數據集上驗證優(yōu)化策略的有效性。結果表明,經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的模型預測誤差顯著(zhù)降低,在兩個(gè)數據集上一小時(shí)的MAE分別降低了0.15和0.12,即相互學(xué)習優(yōu)化策略具有較好的性能。

    Abstract:

    Traffic flow prediction is the core of Intelligent Transportation Systems (ITS), with spatiotemporal characteristics being the most important feature. Due to the complex spatial correlations and time dependencies between different roads, traffic flow prediction has become a challenging task. Currently, prediction methods based on graph convolutional neural networks still have room for optimization in terms of feature perception and extraction at both local and global levels of the network. To address abpve issues, this paper proposes an optimized model based on graph neural networks: the Diffusion Mutual Convolutional Recurrent Neural Network (DMCRNN). This model is based on the DCRNN benchmark model and utilizes a mutual learning strategy to optimize it. During training, two DCRNN networks mutually learn from and guide each other to enhance their respective feature learning capabilities. The effectiveness of the optimization strategy is verified on two real datasets, METR-LA and PEMS-BAY. The results show that the optimized model significantly reduces prediction errors, with a decrease in MAE of 0.15 and 0.12 for one hour on the two datasets respectively, indicating that the mutual learning optimization strategy has good performance.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

劉忠偉,李萍,周盛,閆豆豆,李穎,安毅生.基于相互學(xué)習的短時(shí)交通流預測研究計算機測量與控制[J].,2024,32(4):166-173.

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  • 收稿日期:2023-04-26
  • 最后修改日期:2023-06-05
  • 錄用日期:2023-06-05
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2024-04-29
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