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专利号: 2020104194868
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于张量GRU神经网络的地铁流量预测方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:

1)取某一时段各个地铁站各时段刷卡的具体数据作为数据集,对数据集进行清洗以及筛选,分别找到以地铁站,地铁线路,节假日类型作为各阶数据的维度,组成一个高阶张量;

2)在输入GRU神经网络前,对每次的输入按照阶进行归一化,同时保证标签数据与输入数据共享同一组均值方差;根据网络输出的维度对输入数据进行z‑score标准化,得到均值张量M和标准差张量St;K1×K2×…×KN形状的N阶张量按照阶展开;

3)将步骤2)处理后的数据分割成每一个时间步X输入到GRU神经网络中,在每一个张量GRU运算单元中,通过将权重W与X进行爱因斯坦乘得到隐藏层的张量状态,爱因斯坦积的具体表达式为:其中A和B分别代表一个N阶张量和一个N+M阶张量,kN代表张量第N阶的维度大小,将按照阶的顺序从k1到kN依次进行对应下标元素的相乘然后进行求和运算将N阶缩减到1阶使得结果为M阶张量;通过张量GRU内部的更新门和重置门的运算得到最后的隐藏层状态H,用作输出或作下一时间步的输入;通过规定的时间步长的计算后,得到的结果张量H,该张量就是得到的隐藏层状态H;

4)将得到的输出H与同样在输入前进行归一化的标签进行损失计算,采用张量距离作为抓住高阶张量结构特性的损失函数:其中l和m分别代表两个张量的下标,xl,yl,xm,ym分别代表两个张量的对应的下标的元素值, 表示对应下标的元素值的欧式距离,通过反向传播机制更新每一个时刻的Wi权重张量,i代表输出的某一个时间步,对于不同epoch,重复执行步骤3)到步骤4),直到epoch结束再执行下一步;

5)当epoch结束后,取得步骤3)的结果,根据M和St将网络的输出进行反归一化,取得反归一化后的张量中的有效维度作为网络最后预测的结果值,即得到了最终的流量预测值。