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基于特征融合图注意网络的高速公路交通流预测

2023-10-21高醇王梦灵

计算机应用 2023年10期
关键词:特征模型

高醇,王梦灵

基于特征融合图注意网络的高速公路交通流预测

高醇,王梦灵*

(华东理工大学 信息科学与工程学院,上海 200237)( ∗ 通信作者电子邮箱wml_ling@ecust.edu.cn)

基于交通网络的实际时空拓扑,提出一种特征融合图注意网络(FF-GAT)模型融合节点获取的多种交通状态信息,预测高速公路交通流。首先,分析节点的车速、交通流和占有率之间的关联特征,并基于多变量时间注意力机制,将车速、交通流和占有率之间的关系融入注意力机制,从而捕捉交通流的不同时间之间的动态时间相关性;其次,将节点划分为不同的邻域集,并通过特征融合图注意网络(GAT)捕获交通流的不同邻域之间的空间相关性;同时,通过特征交叉网络充分挖掘多个异构数据之间的耦合相关性,为预测目标序列提供有效的信息补充。在两个公开交通流数据集上的实验结果表明:在PeMSD8数据集上,与ASTGCN(Attention based Spatial-Temporal Graph Convolutional Network)模型相比,FF-GAT模型的均方根误差(RMSE)降低了3.4%;与GCN-GAN(Graph Convolutional Network and Generative Adversarial Network)模型相比,FF-GAT模型的RMSE降低了3.1%。可见,FF-GAT模型能够通过特征融合有效提高预测精度。

高速公路交通流预测;图注意网络;注意力机制;特征交叉网络;时空拓扑

0 引言

准确的交通预测可以帮助交通管理部门制定合适的控制策略,更合理地引导车辆,有效缓解交通拥堵。与地面道路和城市快速路相比,高速公路具有特定的交通模式。高速公路的车辆行驶速度快且不间断,一旦发生拥堵或者交通事故,将严重影响通行能力。因此,预测高速公路的交通状态,及时发现交通状态的变化,辅助交通治理十分重要[1-3]。……

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