基于趋势相似性的交通流量预测方法、装置、介质及设备与流程

本发明属于交通流量预测领域，尤其涉及一种基于趋势相似性的交通流量预测方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、准确预测交通流量对于优化交通资源配置、缓解交通拥堵、改善出行体验及提高交通安全性具有重要意义。传统的交通流量预测方法主要依赖于历史交通数据和统计模型。这些方法往往基于假设，如交通流量具有线性趋势或遵循特定的概率分布，这样与真实的交通系统不符，导致预测结果无法应用于实际交通资源配置等场景。

3、机器学习和深度学习技术的快速发展为交通流量预测提供了新的解决方案。在现有的交通流量预测方法中，通常仅仅将历史序列用于特征提取，这种方式不能充分利用序列中信息。公布号cn 113326449 a提供了一种预测交通流量的方法：生成多个交通区域的功能关系图和流量关系图；根据多个交通区域中的目标交通区域的历史流量信息，生成目标交通区域的流量特征；基于功能关系图和流量关系图，生成针对目标交通区域的流量功能关系特征；根据流量特征和流量功能关系特征，预测目标交通区域的流量，其所存在的技术问题是：通过余弦相似度衡量路口之间流量的相似度，但余弦相似度计算向量距离，忽略了时间序列数据的时间特性，在评估时间序列相似度方面存在不足，从而降低交通流量预测的效果。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种基于趋势相似性的交通流量预测方法、装置、介质及设备，其将趋势相似度图与空间关系图相结合进行关联特征的学习，利用序列特征、经验特征和关联特征共同实现对交通流量的预测，可提升交通流量预测的效果。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供了一种基于趋势相似性的交通流量预测方法。

4、在一个或多个实施例中，提供了一种基于趋势相似性的交通流量预测方法，包括：

5、获取设定区域内若干路口的历史交通流量数据；

6、从各个路口的历史交通流量数据中，提取每个路口的交通流量时序特征；

7、以窗口为单位对历史窗口进行回溯，根据每个路口的交通流量趋势上升的历史窗口与对应窗口的趋势相似度，提取每个路口的交通流量经验特征；

8、基于设定区域内路口的空间位置及各路口之间流量的趋势相似性，分别构建空间关系图及相似关系图；

9、将每个路口的交通流量时序特征作为空间关系图及相似关系图学习的节点特征，基于注意力权重加权求和得到每个路口的交通流量关联特征；

10、将每个路口的交通流量时序特征、交通流量经验特征和交通流量关联特征进行融合，得到融合特征；

11、根据融合特征与交通流量的映射关系，预测出设定区域内每个路口的未来时间段内的交通流量，进而得到设定区域内所有路口的交通流量排名。

12、本发明的第二个方面提供了一种基于趋势相似性的交通流量预测装置。

13、在一个或多个实施例中，一种基于趋势相似性的交通流量预测装置，包括：

14、历史交通流量数据获取模块，其用于获取设定区域内若干路口的历史交通流量数据；

15、交通流量时序特征提取模块，其用于从各个路口的历史交通流量数据中，提取每个路口的交通流量时序特征；

16、交通流量经验特征提取模块，其用于以窗口为单位对历史窗口进行回溯，根据每个路口的交通流量趋势上升的历史窗口与对应窗口的趋势相似度，提取每个路口的交通流量经验特征；

17、空间及相似关系图构建模块，其用于基于设定区域内路口的空间位置及各路口之间流量的趋势相似性，分别构建空间关系图及相似关系图；

18、交通流量关联特征提取模块，其用于将每个路口的交通流量时序特征作为空间关系图及相似关系图学习的节点特征，基于注意力权重加权求和得到每个路口的交通流量关联特征；

19、融合特征生成模块，其用于将每个路口的交通流量时序特征、交通流量经验特征和交通流量关联特征进行融合，得到融合特征；

20、交通流量预测模块，其用于根据融合特征与交通流量的映射关系，预测出设定区域内每个路口的未来时间段内的交通流量，进而得到设定区域内所有路口的交通流量排名。

21、本发明的第三个方面提供了一种计算机可读存储介质。

22、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法中的步骤。

23、本发明的第四个方面提供了一种电子设备。

24、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法中的步骤。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、(1)本发明通过挖掘路口的交通流量时序特征、经验特征和关联特征共同与交通流量的对应关系，考虑了路口的单独时序以及路口与路口之间的动态关联特性，提高了路口的未来时间段内的交通流量预测的准确性，显著提升了交通流量排名预测的效果。

27、(2)本发明基于趋势相似性对路口交通流量历史序列的流量变化进行经验提取，达到了充分利用序列中信息，提高了路口的未来时间段内的交通流量预测的准确性。

28、(3)本发明基于趋势相似性进行路口相似关系图的构建，在判别相似路口的过程中，保留了交通流量序列的时间依赖关系，能够更加有效地捕捉路口之间的关联特征，从而提升交通流量的预测效果。

29、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于趋势相似性的交通流量预测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法，其特征在于，提取每个路口的交通流量经验特征的步骤，包括：

3.如权利要求1所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法，其特征在于，基于设定区域内路口的空间位置，对路口两两进行邻接判定来构建空间关系图。

4.如权利要求1所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法，其特征在于，计算各个路口的滑动窗口内流量变化趋势相同的天数和窗口内总天数的比值，得到各路口之间的当前窗口流量的趋势相似度。

5.如权利要求1所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法，其特征在于，每个路口的交通流量时序特征、交通流量经验特征和交通流量关联特征采用直接拼接方式或激活函数进行融合。

6.一种基于趋势相似性的交通流量预测装置，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的基于趋势相似性的交通流量预测装置，其特征在于，在所述交通流量经验特征提取模块中，提取每个路口的交通流量经验特征的步骤，包括：

8.如权利要求6所述的基于趋势相似性的交通流量预测装置，其特征在于，在所述空间及相似关系图构建模块中，基于设定区域内路口的空间位置，对路口两两进行邻接判定来构建空间关系图；或计算各个路口的滑动窗口内流量变化趋势相同的天数和窗口内总天数的比值，得到各路口之间的当前窗口流量的趋势相似度。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的基于趋势相似性的交通流量预测方法中的步骤。

技术总结本发明属于交通流量预测领域，提供了基于趋势相似性的交通流量预测方法、装置、介质及设备。其中，该方法包括获取设定区域内若干路口的历史交通流量数据，提取每个路口的交通流量时序特征及每个路口的交通流量经验特征；分别构建空间关系图及相似关系图；将每个路口的交通流量时序特征作为空间关系图及相似关系图学习的节点特征，基于注意力权重加权求和得到每个路口的交通流量关联特征；将每个路口的交通流量时序特征、交通流量经验特征和交通流量关联特征进行融合，根据融合特征与交通流量的映射关系，预测出设定区域内每个路口的未来时间段内的交通流量，进而得到设定区域内所有路口的交通流量排名，其提升了交通流量预测的效果。技术研发人员：邓源硕,雷曾裕,岳晓阳,李雪梅,张彩明,李伟,温振新,古欣受保护的技术使用者：山东有人智能科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4