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基于多变量的时间序列分析预测研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 时间序列分析预测研究现状

1.2.2 车流量预测国内外研究现状

1.2.3 文献调研结果分析

1.3 研究内容

1.4 文章结构

第二章 时间序列预测方法概述

2.1 时间序列的定义

2.2 时间序列预测技术

2.2.1 经典时间序列分析方法

2.2.2 基于灰色模型的时间序列预测方法

2.2.3 基于计算智能技术的时间序列预测方法

2.3 本章小结

第三章 基于多变量灰色模型的时间序列预测研究

3.1 人工鱼群算法

3.2 基于人工鱼群算法优化的多变量灰色模型

3.2.1 带卷积积分的多变量灰色模型GMC(1, n)

3.2.2改进的多变量灰色模型AFSA-GMC(1, n)

3.3 改进的灰色关联度分析方法

3.4 算例分析

3.4.1 灰色关联度验证分析

3.4.2 模型验证分析

3.5 本章小结

第四章 基于模型融合的时间序列预测研究

4.1 基于数据分解的模型融合方法

4.1.1 时间序列数据分解

4.1.2融合预测模型SARIMAX-AFSA-GMC(1, n)

4.2 基于结果加权的模型融合方法

4.2.1 梯度提升决策树算法

4.2.2融合预测模型GBDT-AFSA-GMC(1, n)

4.3 算例分析

4.3.1SARIMAX-AFSA-GMC(1, n)模型验证分析

4.3.2GBDT-AFSA-GMC(1, n)模型验证分析

4.4 本章小结

第五章 时间序列预测方法在交通领域的应用研究

5.1 车流量及相关外部数据分析

5.1.1 数据来源及特征

5.1.2 数据预处理

5.2 基于改进模型的车流量预测应用

5.2.1 改进的多变量灰色模型应用

5.2.2SARIMAX-AFSA-GMC(1, n)模型应用

5.2.3GBDT-AFSA-GMC(1, n)模型应用

5.3 基于车流量预测数据的应用演示系统

5.3.1 整体系统架构设计

5.3.2 车流量预测算法实现

5.3.3 车流量预测应用展示

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果

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摘要

基于时间序列的预测可以为人们的日常生活带来许多便利,其在股市走向、天气预报等多种生活场景中都有广泛的应用。同时,拥堵是劳民伤财的交通现象,是目前亟待解决的社会问题。对车流量进行时间序列分析预测的研究,可以为交通管理部门提供合理的决策依据,也可以为民众带来良好的出行体验,具有充分的研究价值和意义。本文针对多变量时间序列进行分析预测研究,主要工作内容和创新点如下: (1)提出基于多变量灰色模型的时间序列预测方法,该方法一方面对传统的灰色关联度分析方法进行改进,在原有的计算方法之上加入方向性关联度的分析,形成综合灰色关联度计算方法,从而可以更加准确地分析变量间的关联关系,筛选出更利于预测的外部变量;另一方面,在带卷积积分多变量灰色模型的基础之上,使用人工鱼群算法对模型中的微分方程系数进行优化,得到基于人工鱼群算法优化的带卷积积分多变量灰色模型AFSA-GMC(1,n)。 (2)提出融合预测模型,从数据分解和结果加权两个方面提出不同的融合模型,以扩大模型适用范围,提高预测的准确性和稳定性。基于数据分解的融合模型对数据内在特性进行分解,使用多元季节性时间序列分析法SARIMAX模型预测数据的季节分量和余项,使用AFSA-GMC(1,n)模型预测数据的趋势分量,最终进行分量集成得到SARIMAX-AFSA-GMC(1,n)模型;基于结果加权的融合模型使用梯度提升决策树模型GBDT对数据整体趋势进行学习,AFSA-GMC(1,n)模型对短期数据变化进行把控,最终以预测误差平方和最小化为原则进行结果加权融合得到GBDT-AFSA-GMC(1,n)模型。 (3)将模型应用于真实的高速公路车流量预测当中,并通过应用演示系统对预测结果进行可视化展示。 本文提出的各类模型的预测精度都通过各自的算例分析得到了验证,并将其实际应用于真实的车流量预测环境中,说明模型能够在真实场景下发挥其预测效果,具有一定的稳定性和适用性。

著录项

  • 作者

    翟嘉伊;

  • 作者单位

    电子科技大学;

  • 授予单位 电子科技大学;
  • 学科 软件工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 张凤荔;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    多变量; 时间序列分析;

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