基于聚类算法和图神经网络的短时交通流预测

张玺君, 余光杰, 崔勇, 尚继洋

吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (06) : 1593-1600. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220950

基于聚类算法和图神经网络的短时交通流预测

  • 张玺君, 余光杰, 崔勇, 尚继洋
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摘要

针对现有预测模型未充分利用交通流数据时空相关性的问题,本文提出了一种深度学习模型,将聚类算法、图神经网络(GNN)和门控循环单元(GRU)相结合。首先,利用聚类算法将预处理后的数据划分为不同类型的流量模式;其次,采用GNN提取复杂路网交通流的空间相关性,结合道路的皮尔逊相关性分析和节点的局部聚类系数,挖掘潜在的节点连接关系;再次,使用GRU提取交通流数据之间的时间相关性,通过自注意力机制捕获数据之间的相互依赖关系;最后,通过残差连接将GRU和GNN的输出与原始输入结合,经过全连接层得出最终的预测结果。多组实验结果证明,本文提出的模型预测精度优于其他基线模型及对比的模型。

关键词

交通流预测 / 图神经网络 / 聚类算法 / 门控循环单元 / 皮尔逊相关系数 / 局部聚类系数

中图分类号

U495

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张玺君, 余光杰, 崔勇, 尚继洋. 基于聚类算法和图神经网络的短时交通流预测. 吉林大学学报(工学版). 2024, 54(06): 1593-1600 https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220950

基金

国家自然科学基金项目(62162040,61966023); 甘肃省高等学校创新基金项目(2021A-028); 甘肃省科技计划项目(21ZD4GA028); 甘肃省自然科学基金重点项目(22JR5RA226)

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