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【6h】

基于神经网络的城市交通流量预测模型研究

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目录

摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 交通问题现状及解决措施

1.1.2 智能交通系统

1.1.3 智能交通系统国内外研究现状

1.2 交通流量预测概述

1.3 本课题的研究内容

第二章 交通流理论简介与特性分析

2.1 交通流基本参数

2.2 交通流特性

2.3 交通流时间特性分析

2.4 交通流空间特性分析

2.5 本章小结

第三章 交通流量预测方法的对比与分析

3.1 多元线性回归预测方法

3.2 卡尔曼滤波方法

3.3 支持向量机方法

3.4 人工神经网络方法

3.4.1 人工神经网络基础

3.4.2 人工神经网络预测方法

3.5 已有方法的比较分析

3.6 本章小结

第四章 改进的BP算法及输入相关性分析

4.1 BP神经网络

4.2 改进的BP神经网络

4.3 基于遗传算法的BP神经网络算法

4.4 基于神经网络的预测模型的输入量的选取

4.4.1 交通流量的自相关函数

4.4.2 用FFT对自相关函数的快速计算

4.4.3 交通流量数据的相关曲线

4.5 本章小结

第五章 神经网络交通流量预测模型仿真

5.1 交通流量预测模型的结构

5.2 BP神经网络的交通流量预测模型仿真

5.3 改进的BP神经网络的交通流量预测模型仿真

5.4 基于遗传算法的BP神经网络的交通流量预测模型仿真

5.5 结果分析

5.6 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢

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摘要

随着我国城镇化进程的不断深入与汽车行业的增长,我国的汽车数量呈高速增长趋势。过多的机动车带来了一系列的负面问题:交通拥堵、交通事故频发、能源利用率低、尾气污染等。其中,交通拥堵问题显得尤为严峻,目前仍然没有得到较好的改善。当前交通调控与管理已经趋向于智能化,交通流量预测是交通管理与调控过程中的关键环节,准确的获得短时交通流量的预测数据具有很大的现实意义。
  交通流量是一个多变量、时变性强的复杂参量。目前已有较多的单个预测模型可以实现交通流量预测,针对单个预测模型,研究重点在于如何提高预测模型的精度。为了提高交通流量预测模型的精度,本文的工作从以下几个方面展开:
  (一)本文首先分析了交通流数据的时间特性和空间特性,在充分考虑了交通流量的周期性、随机性和相似性的基础之上,根据日类型因素、时间因素、气象因素、事故因素等因素对历史交通数据进行归类和划分。
  (二)本文介绍了几种当前使用比较广泛的预测方法,分别对其原理及使用方法进行了阐述,并使用每种方法对交通流量预测做了实例分析,总结与对比了各种预测方法的特点。
  (三)在对比几种预测方法后,本文选择使用BP神经网络进行交通流量预测。对于交通流体现出的非线性特性以及BP神经网络预测模型容易陷入局部极小值的问题,本文首先对基本BP算法进行了一定的改进,使用自适应变步长算法来改善BP神经网络的收敛慢、容易出现振荡的缺陷;此外,为了搜寻最优BP网络模型,文中采用了基于遗传算法的BP神经网络预测模型,这是本文的一个创新之处。
  (四)对于神经网络的输入量选择的问题,本文做了输入量相关性的数学分析,从众多影响因素中选择与期望输出相关度较大的因素作为输入变量,从而提高预测模型的精度。
  (五)最后,文中以广州市道路的交通流量数据作为样本,进行了三种不同的MATLAB仿真:1,使用传统的BP神经网络模型进行仿真,并通过使用不同数目的隐层神经元数目得出不同的误差精度,以此来选择可以使得误差精度较高的隐层神经元数目;2,使用改进的BP神经网络模型进行仿真,采用自适应变步长算法来改善BP神经网络的收敛慢、容易出现振荡的缺陷;3,使用基于遗传算法的BP神经网络模型进行仿真,得到的BP网络模型可以实现预测精度高、收敛时间短的预测效果。

著录项

  • 作者

    张佳宁;

  • 作者单位

    广东工业大学;

  • 授予单位 广东工业大学;
  • 学科 控制科学与工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 章云;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 U491.14;
  • 关键词

    交通流量; 预测模型; 神经网络; 遗传算法;

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