小波神经网络的时间序列预测短时交通流量预测.doc

小波神经网络的时间序列预测短时交通流量预测.doc
小波神经网络的时间序列预测短时交通流量预测.doc

%% 清空环境变量

clc

clear

%% 网络参数配置

load traffic_flux input output input_test output_test

M=size(input,2); %输入节点个数

N=size(output,2); %输出节点个数

n=6; %隐形节点个数

lr1=0.01; %学习概率

lr2=0.001; %学习概率

maxgen=100; %迭代次数

%权值初始化

Wjk=randn(n,M);Wjk_1=Wjk;Wjk_2=Wjk_1;

Wij=randn(N,n);Wij_1=Wij;Wij_2=Wij_1;

a=randn(1,n);a_1=a;a_2=a_1;

b=randn(1,n);b_1=b;b_2=b_1;

%节点初始化

y=zeros(1,N);

net=zeros(1,n);

net_ab=zeros(1,n);

%权值学习增量初始化

d_Wjk=zeros(n,M);

d_Wij=zeros(N,n);

d_a=zeros(1,n);

d_b=zeros(1,n);

%% 输入输出数据归一化

[inputn,inputps]=mapminmax(input');

[outputn,outputps]=mapminmax(output');

inputn=inputn';

outputn=outputn';

%% 网络训练

for i=1:maxgen

%误差累计

error(i)=0;

% 循环训练

for kk=1:size(input,1)

x=inputn(kk,:);

yqw=outputn(kk,:);

for j=1:n

for k=1:M

net(j)=net(j)+Wjk(j,k)*x(k);

net_ab(j)=(net(j)-b(j))/a(j);

end

temp=mymorlet(net_ab(j));

for k=1:N

y=y+Wij(k,j)*temp; %小波函数

end

end

%计算误差和

error(i)=error(i)+sum(abs(yqw-y));

%权值调整

for j=1:n

%计算d_Wij

temp=mymorlet(net_ab(j));

for k=1:N

d_Wij(k,j)=d_Wij(k,j)-(yqw(k)-y(k))*temp;

end

%计算d_Wjk

temp=d_mymorlet(net_ab(j));

for k=1:M

for l=1:N

d_Wjk(j,k)=d_Wjk(j,k)+(yqw(l)-y(l))*Wij(l,j) ;

end

d_Wjk(j,k)=-d_Wjk(j,k)*temp*x(k)/a(j);

end

%计算d_b

for k=1:N

d_b(j)=d_b(j)+(yqw(k)-y(k))*Wij(k,j);

end

d_b(j)=d_b(j)*temp/a(j);

%计算d_a

for k=1:N

d_a(j)=d_a(j)+(yqw(k)-y(k))*Wij(k,j);

end

d_a(j)=d_a(j)*temp*((net(j)-b(j))/b(j))/a(j);

end

%权值参数更新

Wij=Wij-lr1*d_Wij;

Wjk=Wjk-lr1*d_Wjk;

b=b-lr2*d_b;

a=a-lr2*d_a;

d_Wjk=zeros(n,M);

d_Wij=zeros(N,n);

d_a=zeros(1,n);

d_b=zeros(1,n);

y=zeros(1,N);

net=zeros(1,n);

net_ab=zeros(1,n);

Wjk_1=Wjk;Wjk_2=Wjk_1;

Wij_1=Wij;Wij_2=Wij_1;

a_1=a;a_2=a_1;

b_1=b;b_2=b_1;

end

end

%% 网络预测

%预测输入归一化

x=mapminmax('apply',input_test',inputps); x=x';

%网络预测

for i=1:92

x_test=x(i,:);

for j=1:1:n

for k=1:1:M

net(j)=net(j)+Wjk(j,k)*x_test(k);

net_ab(j)=(net(j)-b(j))/a(j);

end

temp=mymorlet(net_ab(j));

for k=1:N

y(k)=y(k)+Wij(k,j)*temp ;

end

end

yuce(i)=y(k);

y=zeros(1,N);

net=zeros(1,n);

net_ab=zeros(1,n);

end

%预测输出反归一化

ynn=mapminmax('reverse',yuce,outputps);

%% 结果分析

figure(1)

plot(ynn,'r*:')

hold on

plot(output_test,'bo--')

title('预测交通流量','fontsize',12)

legend('预测交通流量','实际交通流量') xlabel('时间点')

ylabel('交通流量')

%这里面用到的两个子程序分别是:

function y=mymorlet(t)

y = exp(-(t.^2)/2) * cos(1.75*t);

function y=d_mymorlet(t)

y = -1.75*sin(1.75*t).*exp(-(t.^2)/2)-t* cos(1.75*t).*exp(-(t.^2)/2) ;

小波神经网络的时间序列预测-短时交通流量预测

%% 清空环境变量 clc clear %% 网络参数配置 load traffic_flux input output input_test output_test M=size(input,2); %输入节点个数 N=size(output,2); %输出节点个数 n=6; %隐形节点个数 lr1=0.01; %学习概率 lr2=0.001; %学习概率 maxgen=100; %迭代次数 %权值初始化 Wjk=randn(n,M);Wjk_1=Wjk;Wjk_2=Wjk_1; Wij=randn(N,n);Wij_1=Wij;Wij_2=Wij_1; a=randn(1,n);a_1=a;a_2=a_1; b=randn(1,n);b_1=b;b_2=b_1; %节点初始化 y=zeros(1,N); net=zeros(1,n); net_ab=zeros(1,n); %权值学习增量初始化 d_Wjk=zeros(n,M); d_Wij=zeros(N,n); d_a=zeros(1,n);

d_b=zeros(1,n); %% 输入输出数据归一化 [inputn,inputps]=mapminmax(input'); [outputn,outputps]=mapminmax(output'); inputn=inputn'; outputn=outputn'; %% 网络训练 for i=1:maxgen %误差累计 error(i)=0; % 循环训练 for kk=1:size(input,1) x=inputn(kk,:); yqw=outputn(kk,:); for j=1:n for k=1:M net(j)=net(j)+Wjk(j,k)*x(k); net_ab(j)=(net(j)-b(j))/a(j); end temp=mymorlet(net_ab(j)); for k=1:N y=y+Wij(k,j)*temp; %小波函数 end end

(完整版)小波神经网络的时间预测

基于小波神经网络的短时交通流预测 摘要 将小波神经网络的时间序列预测理论应用于短时交通流量的预测。通过小波分解与重构获取交通流量数据中的低频近似部分和高频随机部分, 然后在分析各种模型的优、劣的基础上, 选取较有效的模型或模型结合方式, 建立了交通流量预测模型。最后, 利用实测交通流量数据对模型仿真, 结果表明该模型可以有效地提高短时交通流量预测的精度。 关键词: 小波变换 交通流预测 神经网络 1.背景 众所周知, 道路交通系统是一个有人参与的、时变的、复杂的非线性大系统, 它的显著特点之一就是具有高度的不确定性(人为的和自然的影响)。这种不确定性给短时交通流量预测带来了极大的困难。这也就是短时交通流量预测相对于中长期预测更复杂的原因所在。在交通流量预测方面,小波分析不是一个完全陌生的工具,但是仍然处于探索性的应用阶段。实际上,这种方法在计算机网络的流量的预测中有着广泛的应用。与计算机网络一样,车流也表现出复杂的习性。所以可以把它的应用推广类比到交通流量的预测中来。小波分析有着与生俱来的解决非稳定时间序列的能力, 所以常常被单独用来解决常规时间序列模型中的问题。 2.小波理论 小波分析是针对傅里叶变换的不足发展而来的,傅里叶变换是信号处理领域里最为广泛的一种分析手段,然而他有一个严重的不足,就是变换抛弃了时间信息,变换结果无法判断某个信号发生的时间。小波是一种长度有限,平均值为0的波形,它的特点包括: (1)时域都具有紧支集或近似紧支集; (2)直流分量为0; 小波变换是指把某一基本小波函数ψ(t)平移b 后,再在不同尺度a 下与待分析的信号x(t)做内积。 dt a b t t x a b a WT x )()(1),(-=?*ψ??==?*)(),()()(,,t t x dt t t x b a b a ψψ (2 — 1) 等效的时域表达式为 dt a b x a b a WT x ωωψωj e )()(1),(-=?* a > 0 (2 — 2) 3.小波神经网络 小波神经网络是小波分析理论与神经网络理论相结合的产物,把小波基函数作为隐含层节点的传递函数,信号前向传播的同时误差反向传播的神经网络。 图一中1x ,2x ,....k x 是小波神经网络的输入参数,1y ,2y ....,m y 是小波神经网络的预测输出。

交通流量的神经网络预测研究

交通流量的神经网络预测研究 [摘要]交通流量预测问题是交通信息预测的核心问题,进行交通流量预测理论体系的研究,对于改善我国交通拥堵问题具有十分重要的学术价值和现实意义。本文在总结国内外研究成果的基础上,对已有的交通流预测方法进行了分类分析和介绍,并利用神经网络的方法来对交通流量进行预测分析。基于交通流量的集中分布特点并结合实际交通流量观测数据,我们采用了分区间段进行数据整理,将BP神经网络应用于交通流量预测的过程,通过对比预测结果,验证了BP 神经网络具有良好的预测效果。 [关键词]交通信息交通流预测 BP神经网络

Research on neural network prediction of traffic flow [Abstract] Traffic flow forecasting is the core problem of traffic information prediction,theory system in the prediction of traffic flow,is very important for improving our countrytraffic congestion has academic value and practical significance.Th is paper based on summarizing the domestic and foreign research results,analyzes and introduces the existing traffic flow forecasting methods, andanalysis to predict the traffic flow by neural network. based on centralized distribution of traffic flow and combined with the actual traffic flow data. We use the inter partition of data processing during the process of BP neural network can be used to traffic flow prediction by comparing the predicted results ,proves that BP neural network has the good forecast effect. [Keywords] Traffic Information Traffic flow Prediction BP neural network

交通预测模型【对各种交通流预测模型的简要分析】

交通预测模型【对各种交通流预测模型的简要分析】 摘要:随着社会的发展,交通事故、交通堵塞、环境污染和能源消耗等问题日趋严重。多年来,世界各国的城市交通专家提出各种不同的方法,试图缓解交通拥堵问题。交通流预测在智能交通系统中一直是一个热门的研究领域,几十年来,专家和学者们用各种方法建立了许多相对精确的预测模型。本文在提出交通流短期预测模型应具备的特性的基础上,讨论了几类主要模型的结果和精确度。 关键词:交通流预测;模型;展望 20世纪80年代,我国公路建设项目交通量预测研究尚处于探索成长阶段,交通量预测主要采用个别推算法,又可分为直接法和间接法。直接法是直接以路段交通量作为研究对象;间接法则是以运输量作为研究对象,最后转换为路段交通量。 进入90年代后,我国的公路建设项目,特别是高速公路建设项目的交通量分析预测多采用“四阶段”预测,该法以机动车出行起讫点调查为基础,包括交通量的生成、交通分布、交通方式选择和交通量分配四个阶段。

几十年来,世界各国的专家和学者利用各学科领域的方法开发出了各种预测模型用于短时交通流预测,总结起来,大概可以分为六类模型:基于统计方法的模型、动态交通分配模型、交通仿真模型、非参数回归模型、神经网络模型、基于混沌理论的模型、综合模型等。这些模型各有优缺点,下面分别进行分析与评价。 一、基于统计方法的模型 这类模型是用数理统计的方法处理交通历史数据。一般来说统计模型使用历史数据进行预测,它假设未来预测的数据与过去的数据有相同的特性。研究较早的历史平均模型方法简单,但精度较差,虽然可以在一定程度内解决不同时间、不同时段里的交通流变化问题,但静态的预测有其先天性的不足,因为它不能解决非常规和突发的交通状况。线性回归模型方法比较成熟,用于交通流预测,所需的检测设备比较简单,数量较少,而且价格低廉,但缺点也很明显,主要是适用性差、实时性不强,单纯依据预先确定的回归方程,由测得的影响交通流的因素进行预测,只适用于特定路段的特定流量范围,且不能及时修正误差。当实际情况与参数标定时的交通状态相差较远时,

基于BP神经网络的时序预测及其应用

目录 摘要 (1) 前言 (2) 第一章时间序列的预测函数及其评价指标 (4) 第一节预测函数 (5) 第二节评价预测的数量指标 (5) 第二章 BP神经网络 (6) 第一节 BP神经网络的结构 (6) 第二节 BP神经网络算法及公式推导 (7) 第三节 BP神经网络算法的步骤 (9) 第三章基于BP神经网络的时间序列预测及其应用 (11) 第四章结论 (14) 总结与体会 (15) 致谢词 (15) 参考文献 (15) 附录 (16)

摘要 首先,本文介绍了时间序列的含义和时间序列预测在国内外的研究情况,列举了两个时间序列预测的实际例子。文中阐述了时间序列预测及其评价指标,比较了各评价指标之间的长处和短处。其次, 本文阐述了BP神经网络算法及其公式推导。给出了BP神经网络算法的流程图。最后,本文从实用出发,列出了1993年至2006年我国GDP的数据,此组数据呈现出增长趋势,这种增长趋势反映了近十几年我国经济的快速增长。用BP神经网络预测出我国2007年的GDP是200790亿元, 这表明今后我国经济有减缓的迹象,这也说明我国近几年宏观经济调控获得了一定的成果。 【关键词】时间序列神经网络预测 GDP Abstract This grade paper, times series, and the development of times series forecast are introduced at first, and then the practical examples of times series forecast are enumerated. The function of times series forecast and its evaluative index are given. We compare the advantage and disadvantage of these evaluative indexes. Secondly, The principles of BP neural network and BP neural network’s algorithm are presented. Finally, we particularize our country GDP statistics, which it increases, which it indicates economy’s fast increasing, year by year, from 1993 to 2006. We also study BP neural network’s forecast algorithm. Our country GDP in 2007,wiche it is about 200790 hundred millions is forecasted by BP neural network, and it shows that the Chinese macro-economy policy in ten years are succeed. Keywords time series neural network prediction GDP

MATLAB动态神经网络在时间序列预测中的应用

MATLAB动态神经网络在时间序列预测中的应用 摘要:本文在介绍了Matlab神经网络工具箱的基础上,主要对时间序列预测工具箱的使用作了说明,并用实例仿真说明如何进行时间序列预测的调用实现,通过不断的调整参数,最后使训练的模型比较理想,满足实际的需求,表明了直接使用时间序列预测的有效性,并为Matlab神经网络工具箱的使用提供了新的方法。 关键词:Matlab;神经网络;时间序列;预测 引言 时间序列是根据时间顺序得到跟时间相关的变量或者参数的观测数据[1]。对时间序列的研究主要是挖掘其中有价值的信息,找到其中变化的内在规律[2]。时间序列预测是时间序列分析研究的主要内容,是指根据现有的和历史的时间序列的数据,建立能反映时间序列中所包含的动态依存关系的数学模型[3],从而能对序列未来的趋势做出合理的预测。简单的说,时间序列预测就是用已有的数据预测下一个时间段的值。目前,时间序列预测已经广泛应用在自然界、经济、化学、科学工程等各个领域。 随着Matlab版本的不断更新,神经网络工具箱不断的完善,使得仿真的实现日益简单,R2010b后的版本对时间序列预测的实现不需要手动写代码,网络训练完毕,从Simple Script可看到网络代码,并可对代码进行编辑、改编,因此,只要调用就可应用在各个领域。本文结合时间序列预测的特点,将Matlab神经网络工具箱中的时间序列预测应用到温度预测的实例中,通过快速的仿真及不断的调整参数,从而形成较理想的数学模型,为后期进行温度的预测奠定了基础。 1Matlab神经网络工具箱简介 神经网络分为静态和动态两类。静态神经网络是无反馈、无记忆的,输出仅依赖于当前的输入,例如BP神经网络和RBF神经网络。动态神经网络是有记忆的神经网络,其输出依赖于当前和以前的输入。动态神经网络又分为有反馈和无反馈,有反馈指输出依赖于当前输入和前一个输入输出,无反馈指输出依赖于当前和之前的输入。因此,动态神经网络比静态神经网络功能强,本文选择动态神经网络进行时间序列预测。 Matlab神经网络工具箱提供了一系列用于模型训练的工具,包括曲线拟合工具箱、模式识别工具箱、聚类工具箱和时间序列工具箱,利用这些工具箱可进行快速的调整参数,通过仿真得到直观的结果。另外,Matlab神经网络工具箱还提供人机交互界面,可根据提示一步一步的完成模型的训练,并对仿真的结果进行分析,直到满足要求为止。 选择时间序列工具箱或者直接在命令窗口中输入ntstool,可打开时间序列预测工具箱界面,根据数据选择符合哪种情况,根据人机交互界面的提示,将数据

基于神经网络的Mackey-Glass时间序列预测

目录 1引言 (1) 2MG时间序列 (1) 2.1MG时间序列简介 (1) 2.2利用dde23函数求解MG时间序列 (1) 3BP神经网络 (3) 3.1神经网络总体思路 (3) 3.2MATLAB中的newff函数 (3) 3.3BP神经网络的训练 (4) 3.4构建输入输出矩阵 (6) 3.5对MG时间序列未来值预测 (6) 4参考文献 (7) 5附录 (8)

1 引言 本文选用的神经网络的是BP 神经网络,利用MATLAB 编程实现。首先通过求解Mackey-Glass 方程得到具有513个数据的Mackey-Glass 时间序列,其中一半用于训练神经网络,一半用于检测预测值。BP 神经网络输入层神经元个数为4,隐含层为8,输出层为1。利用BP 神经网络工具箱构建神经网络并对其进行训练,然后利用训练好的神经网络对未来值进行预测,画出比较图。 2 MG 时间序列 2.1 MG 时间序列简介 Mackey-Glass 混沌系统一类非常典型的混沌系统,混沌系统模型由以下的时滞微分方程来描述: )() (1) ()(t x t x t x dt t dx βτταγ--+-= 其中 α =0.2,β =0.1,γ =10,τ是可调参数,x(t)是在t 时刻的时间序列的值。MG 方程表现出了某种周期性与混沌特性,在τ<16.8时,表现出周期性,在 τ>16.8时,则表现出混沌特性。 2.2 利用dde23函数求解MG 时间序列 本课程设计中取τ=10,也就是说MG 时间序列会表现为周期性。可以利用MATLAB 求解MG 方程,MG 方程是一个时滞微分方程,其中一种求解方法是利用MATLAB 的dde23函数。具体求解方法是:首先建立MG .m 函数文件,代码如下 function y = MG(t,x,z) %UNTITLED Summary of this function goes here % Detailed explanation goes here

小波神经网络及其应用

小波神经网络及其应用 陆宇颖 摘要:小波神经网络是将小波理论和神经网络理论结合起来的一种神经网络,它避免了BP 神经网络结构设计的盲目性和局部最优等非线性优化问题,大大简化了训练,具有较强的函数学习能力和推广能力及广阔的应用前景。首先阐明了小波变换和多分辨分析理论,然后介绍小波神经网络数学模型和应用概况。 1. 研究背景与意义 人工神经网络是基于生物神经系统研究而建立的模型,它具有大规模并行处理和分布式存储各类图像信息的功能,有很强的容错性、联想和记忆能力,因而被广泛地应用于故障诊断、模式识别、联想记忆、复杂优化、图像处理以及计算机领域。但是,人工神经网络模型建立的物理解释,网络激活函数采用的全局性函数,网络收敛 即 ,焦李神经网络2. 2.1()x ,使式中为的Fourier 变换。对作伸缩、平移变换得到小波基函数系 对任意2()()f x L R ∈,其连续小波变换定义为: 反演公式为: 在实际应用中,特别是计算机实现中,往往要把上述的连续小波及其变换离散化,通常采用二进制离散,即 令2,2m m a b k ==,则 二进小波一定是一个允许小波,且是一个正交小波基。考虑一个连续的、平方可积的函数 2()()f x L R ∈在分辨率2m 下的逼近()m f x ,由多分辨分析理论可知:

()x Φ是尺度函数,对其作伸缩、平移变换得到()mk x Φ。 Mallat 同时证明了函数()f x 在2m 和12m -分辨率下的信息差别(即细节)()m D f x ,可以通过将函数() f x 在一小波正交基上分解而获得,从而定义了一种完全而且正交的多分辨率描述,即小波描述。 ()mk x ψ就是式(5)定义的二进小波,则()f x 在12m -分辨率下的逼近式为: Mallat 并指出,对于任意一个函数 2()()f x L R ∈可以在一组正交小波基上展开: 式(11)是一个平方可积函数的小波分解,提供了小波神经网络设计的理论框架。 .. 12(,)x x ο 则有2.2 (ψ(f x 式(Lk a 与式 (17i c i 则有: 即(21)=f Ac 式(20)的最小二乘解为: +A 被称为A 的伪逆矩阵。且 如果样本i x 均匀分布,(1,2,...,)θ=i i n 是正交基, 则T A A 是一个?n n 单位矩阵,且

神经网络预测时间序列

神经网络预测时间序列 如何作预测?理想方法是利用已知数据建立一系列准则,用于一般条件下预测,实际上由于系统的复杂性而不太可能,如股票市场预测。另一种途径是假设一次观测中过去、未来值之间存在联系。其中一种选择是发现一个函数,当过去观测值作为输入时,给出未来值作为输出。这个模型是由神经网络来实现的。 1.2 神经网络预测时间序列 (1) 简单描述 在时间序列预测中,前馈网络是最常使用的网络。在这种情形下,从数学角度看,网络成为输入输出的非线性函数。记一个时间序列为}{n x ,进行其预测可用下式描述: ),,(1+-1-+=m n n n k n x x x f x (1) 时间序列预测方法即是用神经网络来拟合函数)(?f ,然后预测未来值。 (2) 网络参数和网络大小 用于预测的神经网络性质与网络参数和大小均有关。网络结构包括神经元数目、隐含层数目与连接方式等,对一个给定结构来说, 训练过程就是调整参数以获得近似基本联系,误差定义为均方根误差,训练过程可视为一个优化问题。 在大多数的神经网络研究中,决定多少输入与隐层单元数的定量规则问题目前尚未有好的进展,近有的是一些通用指导:首先, 为使网络成为一个完全通用的映射,必须至少有一个隐层。1989年证明一个隐层的网可逼近闭区间内任意一个连续函数。其次,网络结构要尽可能紧致,即满足要求的最小网络最好。实际上,通常从小网络开始。逐步增加隐层数目。同样输入元数目也是类似处理。 (3) 数据和预测精度 通常把可用的时间序列数据分为两部分:训练数据和检验数据。训练数据一般多于检验数据两倍。检验过程有三种方式: 短期预测精度的检验。用检验数据作为输入,输出与下一个时间序列点作比较,误差统计估计了其精度。 长期预测中迭代一步预测。以一个矢量作为输入,输出作为下一个输入矢量的一部分,递归向前传播。 直接多步预测。即用1+-1-m n n n x x x ,,直接进行预测,输出k n x +的预测值,其中 1>k 。

短期交通流量预测

短期交通流量预测 摘要 交通流量是一种对于一段时间在某个路口通过的交通实体量,在现在的社会中,智能运输系统等交通理论的研究已经渐渐成为发达国家的研究对象,而交通流量预测分析是其中的核心研究之一。所以,对于交通流量的预测成为叩开智能交通系统大门的最有力的那一把钥匙。 在前面,我们首先面临的一个问题是对于数据的处理。题目以15分钟为一个时间段来测量交通流量,一共有三天的数据,应该有288个数据,但是题目只给出了276个。另外,在数据中还有两个为负的数据。面对缺失数据和异常数据,我们分别使用了热卡插补法和平均值填补法来解决。 然后在进行预测时,我们分别使用了不同的软件来建立不同的预测模型。首先我们使用了灰色预测GM软件来进行灰色模型的预测,在预测前,我们先用模型和前两天的交通流量来预测第三天的交通流量,然后将第三天的真实交通流量与预测交通流量进行相关性检验,检验通过后,再用于预测第四天的交通流量,最后评价模型的好坏。 接着,我们使用了spss软件来进行回归分析模型的预测。在预测之前,我们需要先对数据进行相关性检验,若没有相关性,则回归方程会没有意义。接下来,通过对回归方法的决定性系数检验和方差分析检验,得到最合适方法。之后再进行第四天的预测及预测结果的评价。 然后,我们使用了metlab软件来实现BP神经网络模型的预测。BP神经网

络的实质是用已给出的数据来推出需要的数据,并将新预测出的数据重新返回输入中,得到误差,一直重复,直到误差到达合理的围。在预测之前,我们先得出了误差在合理围,并且看到已给出数据的真实值与预测值得对比。在确保模型是可用的之后,在进行预测与预测结果的评价。 最后,我们使用了eview软件来进行时间序列的预测。时间序列预测要求数据必须是平稳的,所以在预测前,先要对数据进行ADF检验,在检验通过后,才能进行预测,得到预测后的表达式和残差。在最后,还必须对残差进行分析估计。这样之后,对模型进行评价。 在本文的最后,我们进行了进一步的讨论和改进,对四种预测方法进行了一个比较,判断出那个模型是最适合这个题目的。并且对文章中所涉及的模型进行推广,使其更便于运用于生活实际中。 关键词:eviews 热卡插补法相关性检验神经网络时间序列ADF检验

小波神经网络预测的代码1

clc; clear all; %设定期望的误差最小值 err_goal=0.01; %设定最大循环次数 max_epoch=50; %设定修正权值的学习速率0.01-0.7 lr=0.7; epoch=0; x=0:0.01:0.3;%输入时间序列 %d=sin(8*pi*x)+sin(4*pi*x)+5*sin(pi*x);% d=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9 8 7];%目标输出序列M=size(x,2);%输入节点的个数 N=M;%输出节点的个数 n=10;%隐形节点的个数 %这个地方需要改进,由于实际上隐形节点的个数可以通过小波的时频分析确定 Wjk=randn(n,M); Wij=randn(N,n); % a=randn(1,n); a=1:1:n; b=randn(1,n); % stepa=0.2*(x(M)-x(1)); % a=stepa:1n-1)+stepa; % step=(x(M)-x(1))/n; % b=x(1)+step:step:x(1)+n*step; % y=zeros(1,N);%输出节点初始化 y=zeros(1,N);%输出节点初始化 net=zeros(1,n);%隐形节点初始化 net_ab=zeros(1,n);%隐形节点初始化 %step2--------对网络进行训练------------------------------------------- for i=1:1:N for j=1:1:n for k=1:1:M net(j)=net(j)+Wjk(j,k)*x(k); net_ab(j)=(net(j)-b(j))/a(j); end y(i)=y(i)+Wij(i,j)*mymorlet(net_ab(j)); %mymorlet是judyever编写的小波函数,以后可以扩展成输入不同的小波名字即可 % y(i)=mysigmoid(2,y(i)); end end

曹安公路远期交通流量预测

曹安公路远期交通流量预测——以华江支路——嘉金高速段为基础 学院:交通运输工程学院 学号: 姓名:

目录 一、报告概述 (3) 工作目标 (3) 工作内容 (3) 技术路线 (3) 二、调查道路和交叉口概述 (4) 三、调查数据处理与现状分析 (4) 3.1调查数据汇总及标准车换算 (4) 3.2路段流量推算 (5) 3.3 AADT计算 (6) 3.4现状分析 (7) 四、远期流量预测 (8) 4.1基于弹性系数的远期交通量预测 (10) 4.2基于线性回归的远期交通量预测 (11) 4.3基于人工神经网络为融合基础的远期交通量组合预测 (12) 五、预测结果分析 (14)

一、报告概述: 工作目标 根据曹安公路华江支路——嘉金高速段历年交通流量数据,综合现场调查结果,预测该段2020—2025年年平均日交通量,并对未来曹安公路道路建设工程提出合理意见。 工作内容 现场数据采集:收集曹安公路华江支路——嘉金高速段两交叉口早晨8:00—9:00车流量; 数据处理与分析:(1)现状与历年流量的差异及差异出现的原因(2)变化趋势与历年趋势的对比,说明影响预测结果的主要影响因素及产生原因(3)预测结果分析 技术路线

二、调查道路和交叉口概述 本次调查区段为曹安公路华江支路—嘉金高速段,共有两个交叉口,分别是翔江公路交叉口和翔封路交叉口。两交叉口相对位置如下图所示: 三、调查数据处理与现状分析 3.1调查数据汇总及标准车换算 将实测的分车型交通量转换为标准车流量。换算系数如下: 各交叉口流量调查及标准车换算

3.2路段流量推算 以采集数据的两个交叉口:翔江公路及翔封路,把华江支路——嘉金高速区段划分成三个路段:华江支路—翔封路,翔封路—翔江公路和翔江公路—嘉金高速。采样时间段内(8:00—9:00)各路段统计交通量如下:

用小波神经网络来对时间序列进行预测

/* Note:Your choice is C IDE */ #include"stdio.h" void main() { }/*用小波神经网络来对时间序列进行预测 */ /*%File name : nprogram.m %Description : This file reads the data from %its source into their respective matrices prior to % performing wavelet decomposition. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %Clear command screen and variables */ clc; clear; /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % user desired resolution level (Tested: resolution = 2 is best)*/ level = menu('Enter desired resolution level: ', '1',... '2 (Select this for testing)', '3', '4'); switch level case 1, resolution = 1; case 2, resolution = 2; case 3, resolution = 3; case 4, resolution = 4; end msg = ['Resolution level to be used is ', num2str(resolution)]; disp(msg); /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % user desired amount of data to use */ data = menu('Choose amount of data to use: ', '1 day', '2 days', '3 days', '4 days',... '5 days', '6 days', '1 week (Select this for testing)'); switch data case 1, dataPoints = 48; /*%1 day = 48 points */ case 2, dataPoints = 96; /* %2 days = 96 points */ case 3, dataPoints = 144; /*%3 days = 144 points */ case 4, dataPoints = 192; /*%4 days = 192 points */ case 5, dataPoints = 240; /* %5 days = 240 points */

短时交通流预测研究综述

短时交通流预测研究综述 摘要:道路交通流预测预报是智能交通系统关键技术之一,短时预测是交通控制、车辆导航的技术基础。本文概述了道路交通流预测方法的发展历程,分析比较了各预测模型的优点、缺点及适用情况,给出了道路交通预测的一般流程。对现存预测方法进行了分类分析:基于统计理论的方法、基于神经网络的方法、基于非线性理论的方法以及基于检测器优化选择的短时交通流预测算法的预测方法。将人工神经网络模型与其他领域的研究相结合的综合预测模型要比单一神经网络预测模型、常规预测模型的预测效果好;以预测的均方误差最小为目标函数,通过遗传算法优化选择合适的检测器,以小波神经网络作为预测算法进行短时交通流预测具有很高的精度和适用性。 关键词:交通工程;交通流理论;短时交通流;预测模型;神经网络算法 Research on Short-Time Traffic Flow Forecasting Methods LIU Jia-tong (1. Department of Bridge Engineering, School of Highway, Chang’an Unversity) Abstract:Prediction of road traffic flow is one of the key technologies of intelligent transportation system. This paper summarizes the development of road traffic flow forecasting methods, analyzes and compares the advantages, disadvantages and application of each forecasting model. The existing prediction methods are classified based on the method of statistical analysis: Based on the theory and methods of nonlinear theory and traffic detector based on the optimal selection of flow prediction algorithm based on prediction method and neural network method. The prediction effect of comprehensive prediction model of artificial neural network model and other fields combined than single neural network prediction model and the conventional prediction; to minimize the mean squared error as the objective function, the genetic algorithm to choose the appropriate detector with the wavelet neural network as prediction algorithm of short term traffic flow forecasting high precision and applicability. Keywords:Transportation Engineering; Traffic Flow Theory; Short-termTraffic Flow; Prediction Model; Neural Network Algorithm

神经网络对时间序列的处理(1)

神经网络对时间序列的处理 Georg Dorffner 奥地利维也纳大学人工智能研究所医疗控制论和人工智能部门 摘要: 本文介绍了神经网络在时间序列处理的最常见类型,即模式识别和时空模式的预测。重视神经网络模型和更多经典时间序列的处理方法之间的关系,尤其是预测。文章首先通过介绍基本的时间序列加工、讨论了前馈以及递归神经网络,和他们非线性模型在时空模式的依赖能力方面。 1.介绍 世界是一直在变的。无论我们观察还是措施——个物理价值,诸如温度和自由交易的价格好—在不同的时间点。经典模式识别,并且与它的很大一部分神经网络应用中,主要涉及了检测系统模式以一个数组的形式返回(静态模式)。典型的应用包括输入向量的分类成多个类别之一(判别分析),或近似描述之间的可见的依赖关系(倒退)。当随时间变化而变化也被考虑进去,额外的,时间维就是补充。虽然在很大程度上这一问题仍然可以被经典模式识别,一些附加的重要方面仍然起作用。统计领域的时空数据分析这种关注(例如具有一定的时空维度的数据),通常是被称为时间序列处理。 本文旨在介绍利用神经网络的基本原理为时间序列处理。作为一个教程,它自然只能触及表面的这个行业,留下许多重要的细节都没动。不过,概述最相关方面的工作基础,形成了这个领域的佼佼者。这篇文章是很有参考价值的一个指南,并给出了更远、更详细的文学。关于神经网络学习算法的基本知识建筑已被假定。 2.时间序列处理 2.1.基本要素 在正式的条件,时间序列是一系列向量,根据t:~x(t):t =0;1;…… (1)。 向量的组成部分可以是任何可观察变量,诸如: 1)在一幢建筑里的空气温度 2)在给定的证券交易所的某些产品价格 3)在一个特定城市新出生的人数 4)在一个特定社区的水的总消费金额 从理论上讲,x ~可以被看作是时间变量t的连续函数。然而用于实际目的时,时间是通常被看作离散的时间间隔,这就导致在每个时间间隔的终点产生x的实体。这就是为什么一个人说话的时间顺序或系列。时间间隔的尺寸通常依手边问题,可以是任何东西,从几秒,几小时到几天,甚至几年。 在许多情况下,可观察量只有在离散的时间间隔(例如,在每一个小时,或天某一商品的价格)必然会形成时间序列。在其他情况下(例一个城市的新出生的人数),价值观必须累积或均一段时间间隔(如每月引起的出生人数)得到系列。在时间确实是连续的领域(例如当温度在某一地点是可见) 一个人必须点测量变量的藉所选择的时间间隔来获得一个系列(如每个小时的温度)。这就是所谓的抽样。取样频率就是所测量时段的点个数,在这种情况下是一个非常重要的参数,因为不同频率能从本质上改变所获得时间序列的主要特点。 值得注意的是,有另一个领域非常密切相关,即加工时间序列信号处理。例如语音识别,即异常模式心电图的发现(ECGs),或脑电图的自动分级(EEGs)。一个信号,当采样成一串值的离散的时间间隔时,构成上述定义的时间序列。因此和时间序列信号处理没有一个正式的区别。在普遍的应用程序中可以发现不同(例如单个信号的识别和滤波;时间序列处理的预测),自然的时间序列(一个采样间隔时间信号通常是一小段时间,而在时间序列处理区间常是小时)。但这只是一个从原型中的应用的观察,并没有明确的边界。因此,时间序列处理可借鉴对信号处理的方法探索,反之亦然。神经网络应用程序在信号处理的概述在文献【54,51】。 如果矢量~ x只含有一个组件,在许多应用场合情况中,有的说是一个单变量的时间序列,否则它就是一个多元。它非常仰赖棘手问题的单变量治疗是否会导致图案识别的结果。如果几个可观察量相互影响(例如空气温度和消耗的水量)一个多变量分析治疗(即基于几个可观察量的分析{~x超过一个变量})将被标明。在大多数讨论中,我们依然遵循单变量的事件序列处理。 2.2处理类型 根据时间序列分析的目的,时间序列分析的典型应用可以分为: 1.时间序列未来发展的预测 2.时间序列的分类或分成几类的一部分 3.根据参数模型对时间序列的描述

基于改进GMDH算法的路口短时交通流量预测

一一收稿日期:2014-05-29;修回日期:2014-08-20三 一一基金项目:国家自然科学基金资助项目(61374116);中央高校基本科研专项基金资助项目(2014202)三 一一作者简介:王明月(1990-),女,江苏扬州人,硕士研究生,主要研究方向:控制理论与控制工程;一王晶(1960-),女,辽宁沈阳人,副教授,硕士,主要研究方向:系统工程二经济控制论;一齐瑞云(1979-),女,安徽人,教授,博士,主要研究方向:模糊自适应控制;一陈复扬(1967-),男,江苏扬州人,教授,博士,主要研究方向:自适应控制二道路交通管理三 文章编号:1001-9081(2015)S1-0101-03 基于改进GMDH 算法的路口短时交通流量预测 王明月,王一晶? ,齐瑞云,陈复扬 (南京航空航天大学自动化学院,南京210016) (?通信作者电子邮箱wangj_9989@https://www.360docs.net/doc/3f2468382.html,)摘一要:城市交通是一个复杂的大系统,实时而准确的短时交通流量预测,可以为城市交通诱导和控制提供科学支持三针对GMDH 算法建模泛化能力差的问题,结合集成学习的思想对GMDH 算法进行改进,并将改进的算法应用到短时交通流量模型的构建中三结果表明,该方法可以有效地对短时交通流量进行预测,建模平均相对误差为1.10%,预测相对误差为0.58%三 关键词:智能交通系统;短时;交通流量;GMDH ;预测中图分类号:TP181一一文献标志码:A Short-term traffic flow forecasting on grossroads based on improved group method of data handing WANG Mingyue,WANG Jing ? ,QI Ruiyun,CHEN Fuyang (College of Automation Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing Jiangsu 210016,China ) Abstract:The urban traffic is a complex large system,actual and accurate traffic flow prediction can provide scientific support for urban traffic guidance and control.Ensemble learning is introduced to improve the general ability of classical Group Method Of Data Handing (GMDH )algorithm.The short-term traffic flow model was built based on improved GMDH algorithm.Experimental results indicate that the average relative error of the model is 1.10%,and the relative error of prediction is 0.58%.Thus,this model is an efficient method to the short-term traffic flow forecasting. Key words:intelligent traffic system;short-time;traffic flow;Group Method of Data Handing (GMDH);prediction 0一引言 近些年来,随着智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)的蓬勃发展,智能交通控制与诱导系统已经成为ITS 研究的热门核心课题,而实现该系统的关键是实时准确的短时交通流量预测[1],即有效利用历史数据和实时交通信息去预测未来一段时间的交通流量三 目前关于交通流量预测的模型较多,其中传统的统计算法模型有历史平均模型二自回归滑动模型二移动平均模型二线性回归模型二卡尔曼滤波模型[2]等,这类模型考虑因素相对简单,计算较为简便,具有静态稳定的优点,但是不能准确反映交通流过程的动态特征;基于人工智能技术的模型的典型代表为人工神经网络[3]模型,该模型具有较强的动态非线性映射能力;最后是组合预测模型,即把几种模型按某种方式组合,以充分发挥各单项模型的优点,从而提高预测精度三 GMDH(Group Method of Data Handling)[4]模型属于人工智能模型,它是由乌克兰科学院Ivakhnenko 院士在1967年提出并发展起来的一种启发式自组织建模方法,也是自组织数据挖掘(Self-Organizing Data Mining,SODM)方法的核心算法三该方法能够有效地对复杂多变量系统进行辨识,预测结果良好三GMDH 算法建模能够根据输入二输出变量原始的信息构造出模型,从而进行自选择三GMDH 算法建模是用多项式处理数据,在结构上有自组织二全局优选的特性,因此GMDH 非常适合用于复杂系统的建模,但是GMDH 方法建模 有时得到的模型泛化能力较差三 1一短时交通流量特性 交通流量是指单位时间内通过道路某一地点或某一断面 的实际车辆数,又称交通量三交通系统是由人二车辆和道路共同作用的复杂系统,人们出行行为的总体规律性及城市道路网络通行条件的实际约束决定了交通流量具有随时间和空间不断变化的特征[5]三一般认为,短时交通流量的时间间隔不超过15min [6]三短时交通流量的特性主要表现为动态变化性二时间相似性和空相似性三 1)动态变化性三 城市道路的交通流量是由交通需求二路网条件二交通管理 控制方案二公共交通出行比例二信息诱导等共同作用的结果,所以交通流量时刻在变化三 2)时间相似性三 在对交通流的研究中发现,相同路段以周为周期的交通 流量曲线,相似程度最高,规律性最强[7]三因此,可以把历史数据分为两类:工作日(星期一至星期五)交通流量数据和周末(星期六二星期日)交通流量数据三 3)空间相关性三 城市道路交通系统是一个非常复杂的网状结构,多个路 段的交通流量之间存在密切的相互联系三相关路口的交通流量在多种因素的影响下存在空间相关性三 Journal of Computer Applications 计算机应用,2015,35(S1):101-103,134一 ISSN 1001-9081 CODEN JYIIDU 一 2015-06-20 https://www.360docs.net/doc/3f2468382.html,

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