计算机应用

作者：童林, 官铮

单位：1. 六盘水师范学院 物理与电气工程学院, 贵州 六盘水 553004;2. 云南大学 信息学院, 昆明 650500

关键词：模糊信息粒化,鲸鱼优化算法,支持向量机,交通流量,区间预测

基金：国家自然科学基金地区科学基金资助项目（61761045）；教育部高等学校教学研究项目（DJZW201934xn）；六盘水师范学院硕士培育点项目（LPSSYSSDPY201704）；六盘水师范学院重点专业项目（LSZDZY2018-03）；六盘水师范学院校级科研项目（LPSSYZK202014）。

针对支持向量机（SVM）在交通流量预测中存在波动性且预测精度低的问题，提出了采用模糊信息粒化（FIG）和改进鲸鱼优化算法（IWOA）的SVM模型来预测交通流量的变化趋势和动态区间。首先，对数据处理采用FIG方法进行处理，从而得到交通流量变化区间的上界（Up）、下界（Low）和趋势值（R）；其次，在鲸鱼优化算法（WOA）的种群初始化中采用动态对立学习来增加种群多样性，并引入了非线性收敛因子和自适应权重来增强算法的全局搜索及局部寻优能力，然后建立了IWOA模型，并分析了IWOA的复杂度；最后，以预测交通流量的均方误差（MSE）为目标函数，在IWOA迭代过程中不断优化SVM的超参数，建立了基于FIG-IWOA-SVM的交通流量区间预测模型。在国内和国外交通流量数据集上进行测试的结果表明，在国外交通流量预测上，与基于遗传算法优化的支持向量机（GA-SVM）、基于粒子群优化算法优化的支持向量机（PSO-SVM）和基于鲸鱼优化算法的支持向量机（WOA-SVM）相比，IWOA-SVM模型的平均绝对误差（MAE）分别降低了89.5%、81.5%和1.5%；而FIG-IWOA-SVM模型在交通流量动态区间和趋势预测上与FIG-GA-SVM、FIG-PSO-SVM和FIG-WOA-SVM等模型相比预测精度更高且预测范围更平稳。实验结果表明，在不增加算法复杂度的前提下，FIG-IWOA-SVM模型能够合理地预测交通流量的变化趋势和变化区间，为后续的交通规划和流量控制提供依据。

来源：2021年第10期

《计算机应用》期刊编辑部

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