基于时空特征向量的长短期记忆人工神经网络的城市公交旅行时间预测
2021-03-18
(1.浙江师范大学道路与交通工程研究中心,浙江金华 321004;2.西安交通大学电子信息工程学院,西安 710049)
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通过城市公交解决城市交通问题已成共识,而旅行时间预测是提升出行体验、提高服务可靠性、改善出行结构的关键技术之一。城市公共交通系统是一个具有高度的不确定性、非线性的多参数参与的、时变的复杂巨系统,其旅行时间预测较为复杂,尤其在短时旅行时间预测中(≤15 min),时变性、不确定性更强,突发事件发生概率更大,较中长期预测(≥35 min)而言,预测精度因要求更高而难度更大。文献[1]认为仅基于历史数据、实时数据的“时间特征向量输入预测法”无法有效地应对突发情况,在长期预测(≥35 min)和短期预测(≤15 min)之间难以达到平衡。
城市公交旅行时间的预测有很多代表性方法。从技术上讲,该领域最近3 年的预测方法可以分为五类:基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、基于卡尔曼滤波器(Kalman Filter,KF)、基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、基于粒子滤波(Particle Filter,PF)和基于神经网络。支持向量机(SVM)使用专门设计的内核将输入数据映射到更高维度的空间,以使修改后的输入数据与目标变量之间呈线性关系。文献[2]提出了一种基于主成分分析-遗传算法-支持向量机的预测方法,以提高公交车到站时间的预测精度。文献[3]提出了一种由时空参数组成的支持向量机模型(单步预测模型)。然而,文献[4]提出SVM 的非线性来自内核技巧,它不能解决大规模问题。文献[5]考虑了在卡尔曼过滤器(Kalman Filter,KF)模型中利用从社交网络获取信息的效果。……
