利索能及
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专利号: 2018107826631
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于通信数据和神经网络的实时地铁人流密度预测方法,其特征在于:所述预测方法包括数据预处理、构建和训练权值共享循环神经网络模型、实时预测地铁人流密度三个步骤,具体过程如下:(1)进行数据预处理

(1.1)构建地铁进出站数据集B=(t,in,out,num),即t时刻的进站人数、出站人数、站台等候人数;

(1.2)对一定距离范围内的通信数据进行清洗,只保留用户编号、经度、纬度、时间,得到数据集C=(id,t,x,y);

(1.3)对数据集C进行处理,对每个时刻t的数据进行聚类,以K个地铁站为聚类中心,采用欧氏距离进行聚类,聚类完成后统计每类包含的乘客数p,将其作为t时刻的潜在乘客;

(1.4)组合数据集B、C,得到下面两个部分需要使用的数据集A(t)=(in,out,num,p),代表t时刻地铁站进站人数、出站人数、站内等待人数、潜在乘客人数,并将符号简化为A(t)={x0(t),...x3(t)};

其中,in-t时刻的进站人数,out-t时刻的出站人数,num-t时刻的站台等候人数,id-通信用户编号,x-通信用户经度、y-通信用户纬度,t-时间,k-地铁站数,p-每类包含的乘客数,x0(t)-t时刻地铁站进站人数,x1(t)-t时刻地铁站出站人数,x2(t)-t时刻地铁站内等待人数,x3(t)-t时刻地铁站潜在乘客人数;

(2)构建和训练权值共享循环神经网络模型,该模型包括一个输入层、一个隐藏层、一个权值共享层、一个输出层,即:(2.1)输入经步骤(1)数据预处理过程处理出的A(t)={x0(t),...x3(t)};

(2.2)根据步骤(2.1)中的输入集合上一个时刻t-1时隐藏层的输出ht-1,计算t时刻下的隐藏层神经元输出ht=tanh(Whxxt+Whhht-1+bh);

(2.3)根据步骤(2.2)中的t时刻隐藏层神经元的输出ht和多个神经网络共享的权值计算共享层的输出(2.4)根据步骤(2.3)计算出的共享层输出st计算最终输出yt=σ(Wosst+bo),即得到预测的下一个时刻的人流密度;

其中,Whx、Wos-训练出来的模型的参数,bo、bs、bh-神经网络的偏置参数,xt-t时刻的输入,ht-1-上一个时刻隐藏层的神经元的输出值,Whh-上一个时刻隐藏层神经元输出对应的权值矩阵, -多个神经网络共享的权值;

(3)实时预测地铁人流密度

(3.1)实时接收地铁站的数据和通信数据,按照步骤(1)的数据预处理方式对实时接受到的数据进行处理,输出神经网络需要使用的输入数据集;

(3.2)使用步骤(2)训练好的模型,对下一时刻的地铁站人流密度进行预测,得到预测结果。

2.根据权利要求1所述的基于通信数据和神经网络的实时地铁人流密度预测方法,其特征在于:所述步骤(1.2)中进行清洗的通信数据距离范围为地铁站周边0.5-1km。

3.根据权利要求1所述的基于通信数据和神经网络的实时地铁人流密度预测方法,其特征在于:所述预测方法的整个操作过程均基于并行化的云计算引擎Resa完成。