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基于正交差分演化无迹卡尔曼滤波的短时交通流量预测算法
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP202[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TN966[电子电信—信号与信息处理;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]湖北文理学院数学与计算机科学学院,湖北襄阳441053, [2]中国地质大学计算机学院,武汉430074, [3]西南大学逻辑与智能研究中心,重庆400715
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61172084,61272296);湖北省科技支撑计划软科学项目(2015BDHl09,2015BHE029);中国博士后科学基金面上资助项目(2014M560700);襄阳市科技攻关项目.
中文摘要:

针对复杂交通路段下的短时交通流量模型的参数估计问题,建立了基于宏观交通流量预测的状态空间模型,提出了基于正交自适应差分演化的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,解决交通流量预测动态模型的参数优化问题。对差分演化算法(DE)的初始化过程,使用基于正交设计和量化技术的交叉算子最大限度地提高种群的多样性,平衡差分演化算法的开采性和勘探性,更高效地搜索无迹卡尔曼滤波的模型参数。并针对UKF、DE的不同情况。分别采用不同的自适应策略提高调节算法性能。实验结果表明,相对于单独使用随机分布的方式初始化,或者根据经验设置模型参数的方法,使用正交设计方法的初始化策略、变异算子以及参数自适应控制策略的差分演化算法能够有效地节省计算资源,提升预测性能和精度。具有更高的鲁棒性。

英文摘要:

A state-space model was established for the short-term traffic flow prediction problem under complex road conditions, which is based on macroscopic traffic flow forecasting. In order to solve the problem of parameter optimization on the dynamic traffic forecast model, a method to improve the performance of Unscented Kalman Filter (UKF) with orthogonal adaptive Differential Evolution (DE) was proposed. The orthogonal method maximized the diversity of the initial population in DE algorithm. The crossover operator in DE was optimized by the orthogonal method and the technology of quantification to balance the exploitation and exploration, which was more beneficial to find the model parameters of UKF. The experimental results show that, with respect to use random distribution to initialize the parameters, or set model parameters based on the experience, the use of orthogonal design method for initialization strategy, mutation operator and adaptive control strategy of parameters in differential evolution algorithm can effectively save computing resources, improve forecasting performance and accuracy, and provide better robustness.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679