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基于ARMA模型的中国煤炭消费量预测模型研究

基于ARMA模型的中国煤炭消费量预测模型研究
基于ARMA模型的中国煤炭消费量预测模型研究

关于解决城市交通堵塞问题的数学模型的探究

城市交通拥阻的分析与治理 摘要 随着经济的高速发展和城市化进程的加快,机动车拥有量急剧增加。城市道路交通拥堵问题成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一,严重影响着城市的可持续发展和人们的日常工作与生活。快速、准确地发现路网中发生的交通拥堵,并估计出拥挤在未来一段时间内的扩散范围和持续时间,对于制定合理有效的交通拥挤疏导策略具有重要意义。 本文通过调查洛阳市中州中路与定鼎路交叉口车流量与红绿灯的设置等情况,发现此路口南北方向的车辆主要是由关林与洛阳站方向的往返车辆,东西方向的车辆主要是由中央百货大楼与老城方向的往返车辆,且南北方向的车流量大于东西方向的车流量。 模型一,通过我们的调查发现,造成此路口交通拥堵的原因之一是黄灯时间较短,黄灯时间只有3秒,这样会造成有些车辆因来不及停车而越过十字路口的停车线, 又由于红灯亮了而过不了路口, 故而造成交通混乱。针对此问题,我们在力学与动力学原理的基础上,提出一种调整黄灯时间的模型,利用微分方程列出黄灯时间的求解公式,并计算出黄灯闪亮的最佳时间为7秒。 模型二,道路的增长速度跟不上车辆增长速度,这就导致了车辆静止平均密度逐年增大,结果花费了大量人力物力财力修路架桥,但换来的不是交通顺畅,而是越来越严重的交通拥挤。针对此现象,我们以交通工具为研究对象,运用线性规划方法并结合LINGO软件,得出人们出行选用自行车和大型机动车有利于缓解当前交通拥堵现象。 模型三,为了使交通部门有充分的时间来预防交通拥堵,应该在交通流高峰到来之前做出预测, 进而采取及时的措施并通过交通控制系统削减交通流高峰、避免拥堵的发生,我们采用径向基函数预测功能的神经网络[5],对十字路口的车流量进行实时预测,应用MATLAB软件编程[4]预测出交通高峰期可能通过每个路口的车流量,从而可以给交通部门提供数据,让他们有更充分的时间预防交通拥堵的发生。 关键词:微分方程;线性规划;神经网络; LINGO; MATLAB

ARMA模型的应用

基于ARMA模型的湖南省工业总产值的时间序列分析 摘要:改革开放以来,湖南省的工业经济增长取得了举世瞩目的成就。故本文以1978-2013年湖南省工业总产值的历史数据为基础,对1978-2009年的数据进行了平稳化处理,并进行了模型的识别、参数估计、显著性检验、优化,建立了适合湖南省工业发展的自回归移动平均模型(ARMA);然后对2010-2013年湖南省工业总产值进行了拟合预测,以检验模型的实际拟合效果;最后对2014-2016年的工业总产值进行了统计预测,得出ARMA模型是一种很好的短期时间序列预测方法,并从中找出了湖南省工业发展的内在规律,提出了工业发展的相关政策建议。 关键词:ARMA模型;工业总产值;时间序列;短期预测

一、引言 2014年湖南省政府工作报告在回顾2013年工作时指出“工业实力增强,全部工业增加值突破1万亿元,规模工业主营业务收入超过3万亿元”。改革开放以来,湖南省工业总产值从1978年的142.78亿元上升到2013年的40004.55亿元,工业增加值占地区生产总值的比重也由1978年的35.3%上升到2013年的40.8%。2013年,湖南省规模以上工业增加值增长11.6%,规模以上工业新产品产值增长23.2%,占工业总产值比重为13.1%,比上年提高1个百分点。可见湖南省工业不断得到发展,并取得了较为瞩目的成就。但是工业的发展也呈现出一系列问题,工业的发展速度从1978年的121.6%呈现波动性下降,这进一步说明湖南省工业经济在取得重大发展的过程中也付出了极大的代价,特别是环境方面的代价,这在某种程度上阻碍了湖南省工业经济的进一步发展。此外,随着我国经济增长中心由东部沿海地区向西部地区推移,作为我国主要的能源基地和原材料工业基地的中部六省必定成为我国工业经济的高速增长点,而湖南省两型社会(资源节约型和环境友好型)的构建,使其面临了更多的机遇和挑战。从某种程度上说,湖南省工业发展的好坏,将会影响我国未来经济的发展和环境友好型社会的构建,这就迫切需要我们对湖南省工业经济发展的模式做出重新选择。为了探索出湖南省工业发展的内在规律和短期波动情况,促进湖南省工业经济的发展,从而更好定位我国未来经济的发展和构建环境友好型社会,本文运用ARMA模型对湖南省工业总产值序列进行了平稳化处理、模型识别、参数估计、模型检验以及模型优化,最终建立起符合湖南省工业经济发展的疏系数模型(ARIMA模型),并对2014-2016年的工业总产值进行了统计预测。 ARMA模型是国际上比较流行的单一时间序列预测模型,特别适合处理复杂时间序列的预测,且在短期预测时精度较高,故在各个领域运用得也非常广泛。从宏观层面来看,张煜(2006)将ARMA模型应用于我国外贸进出口总额的时间序列的分析中,证实了ARMA模型是一种较好的短期预测模型]1[。夏蓉(2008)以1952-2004年我国工业总产值的历史数据为基础,建立ARMA模型,探析出ARMA 模型能较好的分析和计算我国工业的发展波动情况,我国工业总产值在保持稳定速度增长的同时也存在一些问题]2[。陈德艳(2011)]3[、苏雷(2012)]4[等分别将ARMA模型应用于我国城乡收入差距、土地利用需求量的预测中。从微观层面

交通流预测方法

交通流预测方法 随着社会经济和交通运输业的不断发展,交通拥挤等交通问题越来越凸现出来,成了全球共同关注的问题。那么对于交通流的预测不仅是城市交通控制与诱导的基础,还是解决道路拥堵问题的关键。如果能精确的预测交通网中各个支路上的汽车流量,那么我们可以运用规划方法对交通流进行合理的优化,从而使得道路的利用率达到最大,也可以解决部分拥堵问题。在新建道路的前期也需要对兴建道路的车流量进行一个长期的交通预测,从而对道路的经济效益进行评估,对论证道路修建的可行性研究提供依据。由此可见,对交通流的预测是必要的,在本课题中我对四公里立交车流作一个最优函数估计,旨在对四公里立交的车流进行精确预测。 交通流理论是研究交通随时间和空间变化规律的模型和方法体系。多年来交通流理论有了较快的发展,众多学者在这一研究方向做出了许多优秀的成果,将交通流理论运用于交通运输工程的许多研究领域,如交通规划、交通控制、道路与交通设施设计等。 预测方法从大体上可分为定性预测与定量预测。定性预测中主要有相关类比法、德尔菲法等;定性预测则分为因果分析、趋势分析智能模型。因果分析主要方法有线性回归、非线性回归等模型;趋势分析主要有时间序列模型、趋势回归模型等;智能模型主要包括神经网络模型和非参数回归模型。 短期交通流的预测方法较早期的有:自回归模型(AR)、滑动平均模型(MA)、自回归滑动平均模型(ARMA)、历史平均模型(HA)和Box-Cox法等,随着该领域的发展,预测方法不断趋于精确,在大批学者的共同努力下出现了许多更加复杂、精度更高的预测模型。大体来说可分为两类:一类是以数理统计和微积分等传统的数学方法为基础的预测模型,主要包括:时间序列模型、卡尔曼滤波模型、参数回归模型等;第二类是以现代科学技术和方法(如模拟技术、神经网络、模拟技术)为主要研究手段而形成的短期预测模型,该种方法不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义,更加重视与现实交通流量的拟合接近程度,该种方法主要包括非参数回归模型、KARIMA算法、基于小波理论的方法、谱分析和多种与神经网络相关的复合预测模型等。现阶段广泛应用的主要有以下四种模型。 历史平均模型Stepehanedes于1981年将此方法应用于城市交通控制系统中。其特点有算法简单,参数可用最小二乘法进行估计,操作简单,速度快,但其由于它是一种静态的预测方法,不能反映动态交通流基本的不确定性和非线性性,无法克服随即干扰因素的影响。 时间序列-ARIMA模型由Ahmed和Cook于1979年首次在交通领域提出。在大量连续数据的基础上,此模型没有较好的预测精度,但需要复杂的参数估计,且其对历史数据的依赖性较高,成本较高。该方法技术比较成熟,特别适用于稳定的交通流。该模型只是单纯从时间序列分析的角度进行预测,没有考虑上下游路段之间的流量关系。 神经网络模型人工神经网络诞生于20世纪40年代,Schin 于1992年用之于长期的交通预测,1993年1994年Dougherty 和Clark 分别将其应用于短期交通预测。该方法在一定程度上摆脱了建立精确数学模型的困扰,为研究工作开辟了新的思路。应用较广泛的有BP神经网络-误差反传神经网络模型、单元神经网络模型、基于谱分析的神经网络模型、高阶神经网络模型和模糊神经网络模型等方法 非参数回归模型,由Davis和Smith于1991年应用到交通预测领域,该预测方法是一种适合不确定性、非线性的动态系统的非参数建模方法。无需先验知识,只需足够的历史数据。 鉴于道路交通系统的非线性、复杂性和不确定性等特征,许多无模型的预测方法被应用到短期的交通流预测当中,且取得了良好的效果,研究发现,考虑上下游道路流量的关系的预测方法更能反映实际情况,比起单纯的时间序列预测方法更加贴合实际,有更大的发展空间。

基于ARMA模型的短期风速建模

基于ARMA模型的短期风速建模 摘要:建立能够正确反映实际风速特性的风速模型对于风力发电系统动态分析十分必要。自回归滑动平均模型(ARMA)是分析时间序列的重要方法。在分析实际风速统计特性和ARMA模型性质的基础上,建立了可用于动态仿真的短期风速模型。仿真结果表明,所得风速序列能够正确反映实际风速的特性。 关键词:短期风速模型,ARMA,V on Karman功率谱 Short-term Wind Speed simulation based on ARMA Model Abstract: It is necessary to build a wind speed model which accurately reflects the characteristics of actual wind for dynamic analysis of wind power generation system. Auto-regressive and moving average model (ARMA) is an important method of time series analysis; based on the analysis of the statistical characteristics of actual wind speed and the nature of ARMA model, this paper established a short-term wind speed model which can be used for dynamic simulation. Simulation results show that the wind speed model correctly reflects the characteristics of the actual wind speed. Keywords: Short-term Wind Speed Model, ARMA, V on Karman power spectrum 1 引言 随着能源问题日益突出,风力发电等以可再生能源为基础的发电技术越来越受到关注。建立能够正确反映实际风速特性的风速模型是研究风力发电系统控制策略以及并网运行特性的重要基础[1]。由于风速的随机性和波动性,系统中的机械设备和电气设备以及电网均会受到扰动,这种扰动对于系统设备的寿命、运行性能以及电网的稳定性都将产生一定的影响。因而,在研究风电场接入电网的功率波动与电能质量等动态特性时,需要建立与之相适应的风速模型。 目前,用于风电系统仿真的风速模型有两种,一是由基本风速、渐变风速、阵风和随机风四种分量合成风速模型[2-4],其中阵风是风速变化的主要分量;一是由平均风速与湍流风速叠加而成[5-7]。前者无法确定风速变化的具体参数,只能简单描述风速的变化情况,而后者具有特定的参数描述风速变化的特征,是电力系统动态仿真中常用的风速模型。基于对后者模型中湍流风速特性的研究,利

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ARMA模型的股价预测及实证研究

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6911220959.html, 基于ARMA模型的股价预测及实证研究 作者:刘伟龙 来源:《智富时代》2017年第02期 【摘要】在现实中很多问题,如利率波动、收益率变化及汇率变化通常都是一个时间序列。然而经济时间序列不同于横截面数据存在重复抽样的情况,它是一个随机事件的唯一记录,这个过程是不可重复的。横截面数据中的随机变量可以非常方便地通过其均值、方差或数据的概率分布加以面熟,但是时间序列中这种描述很不清楚,这就需要用一些特定的计量方法和手段分析其变化规律。ARMA模型在经济预测过程中即考虑了金融市场、股票市场指标在 时间序列上的依存性,又考虑了随机波动你的干扰性,对其指标短期趋势的预测准确率较高,它用有限参数线性模型描述时间的自相关结构,便于进行统计分析与数学处理,因此ARMA 模型是目前常用的用于拟合平稳序列的模型,尤其在金融和股票领域具有重要意义。本文将利用ARMA模型结合民生银行股票的历史数据建模,并运用该模型对招商银行的股票日收盘价进行预测,从而推断其未来趋势。 【关键词】ARMA模型;金融时间序列;平稳序列;收益率;股价预测 一、ARMA模型的理论介绍 ARMA(p,q)模型是由美国统计学家Box GEP和赢过统计学家Jenkins GM在二十世纪七十年代提出的时间序列分析模型,即自回归移动平均模型,一般的ARMA(p,q)模型的 形式可以表示为: yt=c+Φ1yt-1+Φ2yt-2+...+Φpyt-p+εt+θ1εt-1+θ2εt-2+... +θqεt-q 其中:εt是白噪声序列,p和q是非负整数,AR和MA模型都是ARMA模型的特殊情况,p=0时,ARMA模型为MA(q),q=0时,ARMA模型为AR(p)。ARMA模型针对的是平稳序列,对于非平稳的时间序列,不能直接用ARMA模型去描述,只有经过某种处理后,产生一个平稳的新序列,才可应用ARMA模型。对于含有短期趋势的非平稳序列可以进行差分使非平稳序列变成平稳序列。 二、对民生银行的股票日收盘价的实证分析及预测 在wind资讯数据库选取民生银行(600016)的股票日收盘价数据,时间区间为2013/5/22至2016/1/15共计649个样本。下面旨在利用ARMA模型的建模理论结合软件STATA进行ARMA模型的建立和预测分析。 (一)原始数据的平稳化处理

基于ARMA模型的上证指数预测的实证分析报告

基于ARMA模型的上证指数预测的实证报告

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基于ARMA模型的上证指数预测的实证报告 引言 生活中有很多问题都可以看成是时间序列问题,例如银行利率波动、股票收益率变化以及国际汇率变动等问题。所谓的时间序列问题,是指某一统计对象长时间内的数值变化情况。在实际应用中,经常会遇到许多不满足平稳性的时间序列数据,尤其是在经济、金融等领域。因此,能否有效地挖掘非平稳时间序列的有用信息,对于解决一些经济、金融领域的问题显得尤为重要。目前关于预测股票价格的研究文章有很多,这些已有研究大都采用回归分析、组合预测等方法对股票价格未来变动值进行探讨,得出股票价格在未来短期内的变化趋势及预测值,但预测结果并不非常精准,存在较大的误差。模型不仅可用于拟合平稳性时间序列问题,而且对非平稳时间序列问题同样具有良好的拟合效果,尤其是在金融和股票领域应用最为广泛。 本文主要针对 2016-04-18 至 2017-03-15 (共计222个工作日) 期间上证综合指数每日收盘价数据,建立上证综合指数每日收盘价预测模型,采用 模型对上证综合指数每日收盘价进行高精度的拟合预测。研究结果表明,上证综合指数每日收盘价在短期内将保持平稳上涨,不会有大幅涨跌的情况。研究上证综合指数每日收盘价的短期变动情况了解股票市场变化及制定投资决策具有现实意义,能够为投资者和决策者提供可靠的信息服务及决策指导。 1 模型的理论介绍及平稳性检验 1.1模型建模流程 1)时间序列的预处理,用模型预测要求序列必须是平稳的,若所给的序列是非平稳序列,则必须对所给序列做预处理,使其为平稳非白噪声序列。 2)计算出样本自相关系数和偏自相关系数的值。

城市道路交通流预测

城市道路交通流预测 1交通流预测方法历程 在交通预测方法方面,上世纪60年代,国外就开始研究交通流预测模型,并逐渐将这些模型应用于短时交通流预测。早期的预测方法主要有时间序列法,自回归滑动平均模型(ARMA)、卡尔曼滤波预测模型等等。这些预测模型主要为线性模型,其考虑因素都较为简单,一般都用最小二乘法(LS)在线估计参数,利用历史数据线性变化趋势预测交通流参数。早期的方法具有计算简便,易于数据实时更新,便于数据量和规模较小的条件下应用的优点;但是由于这些模型不能体现交通流的非线性和随机性,很难克服随机因素对交通流量的干扰,所以随着预测时间隔的缩短,随机因素的作用也增强了,这些模型的预测精度和实时性也就变得达不到预期的效果。 伴随着交通流量预测研究的深入进行,学者们又提出了很多更复杂的、更高精度的预测方法和模型。从表现形式上大体可分成三类:第一类是早期以数理统计等传统数学方法为基础的线性预测模型;一类是以现代控制理论和科学技术(如模拟技术、神经网络、模糊控制)为主要方法和手段而形成的非线性预测模型,他们的特点是不需要精确的物理模型,在一定应用范围内却具有良好的鲁棒性、精确度;第三类主要是前两者的组合应用,第三类方法综合了的特性,克服前两者他们的缺点,使得前两者的优点互补,从而达到很好的预测效果。这类方法建模过程较为复杂,但为短时交通流预测研究开辟了新的路径,也是将来短时交通流预测方法的发展方向。 早在1994 年Hobeika, A. G 和Chang Kyun Kim 在文献中提出了根据截面历史数据、实时数据和上游交通流数据进行短时交通流预测。Brian L. Smith 和Miehael J. Demetsky(1997)在文献中对历史平均预测模型、时间序列预测模型、神经网络预测模型和非参数回归预测模型四种交通流预测模型进行了比较,结果非参数回归模型以其模型简单,精度高成为了小样本预测中最佳的

时间序列ARMA模型及分析

ARMA模型及分析 本次试验主要是通过等时间间隔,连续读取70个某次化学反应的过程数据,构成一个时间序列。试对该时间序列进行ARMA模型拟合以及模型的优化,最后进行预测。以下本次试验的数据: 表1 连续读取70个化学反应数据 47 64 23 71 38 64 55 41 59 48 71 35 57 40 58 44 80 55 37 74 51 57 50 60 45 57 50 45 25 59 50 71 56 74 50 58 45 54 36 54 48 55 45 57 50 62 44 64 43 52 38 59 55 41 53 49 34 35 54 45 68 38 50 60 39 59 40 57 54 23 资料来源:O’Donovan, Consec. Readings Batch Chemical Proces, https://www.doczj.com/doc/6911220959.html,ler et al. 下面的分析及检验、预测均是基于上述数据进行的,本次试验是在Eviews 6.0上完成的。 一、序列预处理 由于只有对平稳的时间序列才能建立ARMA模型,因此在建立模型之前,有必要对序列进行预处理,主要包括了平稳性检验和纯随机检验。 序列时序图显示此化学反应过程无明显趋势或周期,波动稳定。见图1。

图2 化学反应过程相关图和Q统计量 从图2的序列的相关分析结果:1. 可以看出自相关系数始终在0周围波动,判定该序列为平稳时间序列2.看Q统计量的P值:该统计量的原假设为X的1期,2期……k期的自相关系数均等于0,备择假设为自相关系数中至少有一个不等于0,因此如图知,该P值在滞后2、3、4期是都为0,所以拒接原假设,即序列是非纯随机序列,即非白噪声序列(因为序列值之间彼此之间存在关联,所以说过去的行为对将来的发展有一定的影响,因此为非纯随机序列,即非白噪声序列)。 二、模型识别 由于检验出时间序列是平稳的,且是非白噪声序列,因此可以建立模型,在建立模型之前需要识别模型阶数即确定阶数。阶数确定要借助于时间序列的相关图,即序列的自相关函数和偏自相关函数,并根据他们之间的理论模式进行阶数最后的确定。 下面给出自相关函数和偏自相关函数之间的理论模式:

交通流预测模型综述

交通流预测模型综述 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。为了缓解交通压力,交通专家也提出了各种不同的方法。在交通网络越来越复杂的今天,交通流预测在智能交通系统中是个热门的研究领域,因为正确的交通流预测,可以进行实时交通信号控制,交通分配、路径诱导、自动导航,事故检测等。本文从交通流短期预测模型出发,分析常见预测模型的优缺点,得出综合模型进行预测将是交通流预测领域的发展趋势。 关键字:交通流预测,智能交通系统,综合模型 Traffic flow predictive models review Abstract: With the development of society, traffic accidents, traffic jams, environmental pollution and energy consumption problems become more and more serious. In order to alleviate traffic pressure, traffic experts also puts forward all kinds of different methods. In the traffic network is more and more complex today, traffic flow predictive in intelligent transportation system is a hot research fields, because the correct traffic flow predictive, can real-time traffic signal control, traffic distribution, route guidance, automatic navigation, accident detection, etc. This article from short-term prediction model of traffic flow, analyzes the advantages and disadvantages of common prediction model, it is concluded that predict comprehensive model will be traffic flow predictive areas of development trend. Keywords:Traffic flow predictive, Intelligent transportation system, integrated model 引言 目前,有关交通流预测方面的研究已取得大量的成果,建立了多种实时交通量预测的方法,其预测精度也达到了较高水平。本文先是通过研究分析不同交通流短期预测模型的优缺点,然后对具有优势的基于神经网络的综合模型进行模型的构建。 一、交通流预测概述 (一)交通流预测的必要性 随着人们生活水平的提高,私家车的数量、人们出行的次数等越来越多,使得交通事故、交通堵塞、环境污染和能源消耗等问题日趋严重。很多城市也陷入了“拥有最宽阔的马路,也拥有最宽阔的…停车场?”的困境,严重影响了城市的运转效率,客观上阻碍了社会、经济的快速发展。多年来,世界各国的城市交通专家提出各种不同的方法,试图通过先进的智能交通手段来缓解交通拥堵问题。而实现这些系统或方法的关键,不仅要有实时的道路检测数据,更重要的是,要获得实时、可靠、准确的预测信息。再利用动态路径诱导和交通信息系统为出行者提供实时有效的道路信息,实现动态路径诱导,达到节约出行者旅行时间,缓解道路拥堵,减少污染、节省能源等的目的。因此,准确、可靠的交通预测信息是动态路径诱导系统的基础和关键。

时间序列分析——ARMA模型实验

基于ARMA模型的社会融资规模增长分 析 --——ARMA模型实验

第一部分实验分析目的及方法 一般说来,若时间序列满足平稳随机过程的性质,则可用经典的ARMA模型进行建模和预则.但是,由于金融时间序列随机波动较大,很少满足ARMA模型的适用条件,无法直接采用该模型进行处理。通过对数化及差分处理后,将原本非平稳的序列处理为近似平稳的序列,可以采用ARMA模型进行建模和分析。 第二部分实验数据 2.1数据来源 数据来源于中经网统计数据库.具体数据见附录表5.1 。 2.2所选数据变量 社会融资规模指一定时期内(每月、每季或每年)实体经济从金融体系获得的全部资金总额,为一增量概念,即期末余额减去期初余额的差额,或当期发行或发生额扣除当期兑付或偿还额的差额。社会融资规模作为重要的宏观监测指标,由实体经济需求所决定,反映金融体系对实体经济的资金量支持。 本实验拟选取2005年11月到2014年9月我国以月为单位的社会融资规模的数据来构建ARMA模型,并利用该模型进行分析预测。 第三部分 ARMA模型构建 3。1判断序列的平稳性 首先绘制出M的折线图,结果如下图:

图3.1 社会融资规模M曲线图 从图中可以看出,社会融资规模M序列具有一定的趋势性,由此可以初步判断该序列是非平稳的。此外,m在每年同时期出现相同的变动趋势,表明m还存在季节特征.下面对m的平稳性和季节性·进行进一步检验. 为了减少m的变动趋势以及异方差性,先对m进行对数化处理,记为lm,其时序图如下: 图3。2 lm曲线图 对数化后的趋势性减弱,但仍存在一定的趋势性,下面观察lm的自相关图

基于LVQ神经网络的交通拥堵预测研究 沈小军

基于L V Q神经网络 的交通拥堵预测研究 沈小军陈 峻王 晨 东南大学,交通学院,南京 210096 摘 要:面对大量的交通参数数据,如何快速建立高效的分类预测模型以尽快地对拥堵状态进行判别是一个重要的问题。本文利用检测器提供的车速、流量和占有率等相关参数信息,提出了基于学习向量量化(LVQ)神经网络的交通拥堵预测模型。通过使用Matlab7.3数学软件的神经网络工具箱对该神经网络不断地训练,最终可以对道路正常状态和拥堵状态进行分类,通过交通流参数数据的输入预测出路段交通拥堵状况。最后,给出算例进行网络训练和测试,训练结果表明,运用该算法进行交通拥堵预测取得了良好的效果,具有一定的现实意义。 关键词:学习向量量化神经网络;交通拥堵;预测;Matlab 中图分类号:U491.2+65 文献标识码:A 文章编号:1672-4747(2009)03-0097-06 Prediction of Traffic Congestion Based on L VQ Neural Network SHEN Xiao-Jun CHEN Jun WANG Chen School of Transportation,Southeast University, Nanjing 210096,China Abstract:For a large number of traffic parameter data, it is an important issue that how to set up an efficient model of classification and prediction to identify the congestion state as soon as possible. The article provided a model to predict traffic congestion based on the learning vector quantization neural network by using the traffic parameters such 收稿日期:2008-11-26. 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划(2006BAJ18B01)和国家高技术研究发展计划(2008AA11Z201)。 作者简介:沈小军(1985?),男,江苏海门人,东南大学交通学院硕士研究生,研究方向为交通规划与管理。 97

基于时间序列arma模型的分析

针对乳制品月产量数据的时间序列分析 摘要:随着经济的发展,乳制品产业对国民健康水平的影响逐渐加大。该文从乳制品行业月产量的角度出发,采用时间序列数据分析方法,对我国自1990年至2010年以来的乳制品行业月产量进行了建模分析,并在得到模型后对其进行了预测。从分析结果来看,我国的乳制品产量在2004年发生突变,特定的月份也会对其产生影响,并且在不同的时间,影响会发生变化。 关键词:乳制品;月份特征;产量突变;产量预测; 背景: 纵观自1949年发展至今,整个行业可以分为四个发展阶段: 1、缓慢发展阶段(1949~1977):这段时期,我国乳产业受国家经济状况制约发展缓慢。 2、迅速扩张阶段(1978~1992):由于开始实行多种所有制进行奶牛饲养与奶制品加工,原奶与乳品的产量、种类、质量都有明显的提高 3、结构调整阶段(1993~1998):1993年开始,乳品供给增长明显快于消费增长速度,产能出现比较严重的过剩,乳粉出现滞积,部分乳品企业发展艰难。 4、高速增长阶段(1999~至今):1998年起,乳制品产业经过产品结构大力调整,经济效益明显提高,随着消费需求的迅速增长,乳制品产量也连年增长,乳产业已经从一个传统产业摇身一变成为一个朝阳产业。 从市场格局上看,乳制品企业可以分为4类:1、以伊利、蒙牛为代表的全国性企业;2、以光明、三鹿、维维等为代表的区域性企业;3、以北京三元、济南佳宝为代表的本省省会企业;4、以雀巢为代表的外资企业。在行业中,企业之间的竞争非常激烈,特别地,在近十年中市场竞争引起了市场格局的极大改变。 本文将选取1993年1月起到2010年6月的月产量数据进行时间序列分析,尝试建立该时序的时间序列模型及其详细的建立过程,并对模型结果给出必要的经济意义解释。 建立模型过程: 1、建模过程使用eviews软件,将1990年1月到2010年6月总计246个月度数据输入eviews中,Yt即是产量月度序列,现作出散点图如下:

多分类器组合的交通拥堵预测模型研究_李春英

0引言 交通拥堵是交通拥挤和交通堵塞的统称,目前各国用来衡量交通拥堵的参数主要有拥堵时间、排队长度、车速等。中国公安部则对拥堵路段给出了定义:车辆在车行道上受阻且排队长度超过l km 的状态。美国诺贝尔奖获得者Gary S.Becker 曾做过一个测算,全球每年因交通拥堵造成的损失占GDP 的2.5%[1],造成巨大的资源浪费。在中国由于汽车保有量的急剧上升,这种趋势还在增加。对于交通拥堵的治理,应该尽量做到事前处理,即当道路的交通状态出现轻度拥挤现象时,能够通过拥堵预测系统分析出短时间内的交通状态变化趋势,然后利用GPS 信息平台、广播等发出预警,诱导车辆进行合理分配行驶、加强秩序管理,来避免拥堵或缓解拥堵程度。国内外大多数文献对于交通拥堵识别预测方法,主要有人工判别法、模糊理论、模式识别、神经网络等技术,不过单独利用其中一种方法进行交通拥堵的判别,其准确率及可靠性难以保证[2]。 并且多数文献中主要利用交通流信息来预测交通拥堵,利用交通流检测信息及环境信息多源组合来进行城市交通拥堵判别的文献较少。文中充分考虑各种环境因素的基础上采用多分类器组合的方法来保证模型的稳定性,为提高预测的准确程度,采用了Bagging 类算法形成单分类器的训练集,然后通过简单多数投票法对城市道路的交通状态进行集成决策。实验数据表明,多分类器组合的模型在城市道路拥堵预测方面是可行的,可以提高BP 神经网络的泛化能力和获得更高的识别率,能够为交通拥堵预警及诱导系统提供数据上的支持。 1输入数据处理分析 现实中一些环境因素对于城市道路交通状态的影响是非 常重要的,比如暴雨经常容易造成交通瘫痪,上、下班的高峰时段容易造成道路拥挤,另外节假日和一些市政施工等也会造成道路拥挤。因此本文对于交通状态预测模型的输入数据主要有两部分组成:一类是环境因素,对于环境因素的处理涉 收稿日期:2010-05-20;修订日期:2010-07-22。 智能技术

ARMA模型案例分析

基于ARMA模型的 国内生产总值分析 班级:金融工程3班 学号:2012302350006 姓名:严珂

一、案例分析目的 经济运行过程从较长时间序列看,由于市场机制的作用,呈现一定的规律,这对预测提供了依据。目前,预测经济运行时间序列的理论与方法较多,而ARMA模型在经济预测过程中既考虑了经济现象在时间序列上的依存性,又考虑了随机波动的干扰性,对经济运行短期趋势的预测准确率较高。由于国内生产总值是指一个国家或地区所有常住单位在一定时期内生产活动的最终成果。这个指标把国民经济全部活动的产出成果概括在一个极为简明的统计数字之中,为评价和衡量国家经济状况、经济增长趋势及社会财富的经济表现提供了一个最为综合的尺度,可以说,它是影响经济生活乃至社会生活的最重要的经济指标。不仅能够在总体上度量国民产出和收入规模,也能够在整体上度量经济波动和经济周期状态,因此,对GDP进行精确的拟合和分析对分析一国的宏观经济发展趋势具有重要意义。 我国实行改革开放政策后,逐步走上了市场化的经济道路,在高效率的市场经济机制推动下,我国的GDP的产出规模呈现增长模式,说明我国经济产出能力的不断增强,规模的不断变大。虽然经济的发展有着诸多不确定性,但是这并不影响在既定模式下对GDP产出规模的大概预测。在近十年的经济发展中,我国GDP的规模平稳较快发展,尤其在当前经济形势没有大的危机的情况下,每年的GDP产出规模是一个可以进行较为精确预测的数据。所以,在数据可以预测的情况下,如何以最为精确的方式预测到GDP产出规模是国家管理工作的基础和前提。 本案例拟选取1997年1月到2007年10月的国内生产总值的数据来构建ARMA模型,并利用该模型进行外推预测分析。 二、实验数据 我们以GDP为研究标的,在数据的选取上,我们选择了1994年3月至2013年12

交通预测方法(注意)

交通需求预测方法 08级交通工程2班陈刚 0803030218 第一章短时(微观)交通需求预测 短时(微观)交通预测,与中观和宏观意义上的以小时、天、月甚至是以年计算的基于交通规划的战略预测有着本质区别。 短于15分钟的交通流预测称为短时交通流预测。现阶段的预测方法如下: 一、非参数回归模型 非参数回归模型是近几年兴起的一种适合非线性的、不确定的动态系统的非参数建模方法。它不需预备知识, 只需足够的历史数据, 寻找历史数据中与当前交通特征相似点, 并用那些相似点预测现阶段交通下一时刻值。因此,特别是在有突发性事件时, 预测结果要比参数建模的方法精确。 非参数回归作为一种无参数,可移植、高预测精度的算法, 它的误差比较小, 且误差分布情况良好。尤其通过对搜索算法和参数调整规则的改进, 使其可以真正达到实时交通流预测的需求。并且这种方法便于操作实施, 能够应用于复杂环境, 可在不同的路段上进行方便地预测。 二、历史平均模型法 算法定义为 ()(1)() V new AV A V old =+-。式中,() V new代表某路段在一定时间间 隔内新的交通流量; () V old代表该路段在相同时间间隔内旧的交通;V为交通流量;A为 平滑系数。 历史平均模型算法简单, 参数可用最小二乘法进行估计计算, 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。但它不能反映动态交通流基本的不确定性与非线性的特点,尤其无法克服随机干扰因素的影响, 没有办法应对交通系统中的突发性事故。 三、神经网络模型 先进的交通控制系统不仅应当具备已有系统的优点, 更为重要的是要能充分利用不断积累的经验,有效地产生控制策略, 使模型具有根据历史数据进行学习、经验积累和不断完善的能力。鉴于这样的发展思路和要求, 神经网络由于其自身特有的自适应性和自学习的优势, 在实时交通流预测领域的应用变得非常活跃。其是在交通流量预测方面很有潜力的一种模型。 其中比较有代表性的有:BP神经网络模型(及其改进模型)、单元神经网络模型、基于谱分析的神经网络模型、高阶广义神经网络模型、模糊神经网络模型等。 四、时间序列模型 Ahmed和Cook于1979年首次在交通流预测领域提出了时间序列模型。经过一定的发展,其中比较有代表性的有ARIMAO模型、ARIMA模型、(0,1,1)模型等。下面重点介绍ARIMA 模型。 ARIMA模型假定数据序列是由某个随机过程产生的,它把事物在某一固定时刻的状态视

城市道路未来车速预测模型研究

城市道路未来车速预测模型研究 发表时间:2019-02-22T15:28:43.943Z 来源:《防护工程》2018年第33期作者:宋瀛周佳 [导读] 经济的发展,城镇化进程的加快,道路车俩逐渐增多。车速预测可为车辆的决策系统提供行驶数据,对智能车辆安全辅助驾驶及动力系统控制等研究有着重要意义。 天津市市政工程设计研究院天津 300000 摘要:经济的发展,城镇化进程的加快,道路车俩逐渐增多。车速预测可为车辆的决策系统提供行驶数据,对智能车辆安全辅助驾驶及动力系统控制等研究有着重要意义。准确的预测城市道路未来车速情况能够帮助解决城市交通拥堵问题。道路的车速受到许多因素的影响,例如天气、节假日、区域位置等等。本文就城市道路未来车速预测模型展开探讨。 关键词:交通拥堵;预测模型;道路 引言 交通拥堵是一种常见的现象,在许多城市中这已经成为一种城市病。交通拥堵直接造成了城市的整体运转效率降低,间接的导致了经济损失。根据中国交通部发表的数据显示,交通拥堵带来的经济损失占城市人口可支配收入的20%,相当于每年国内生产总值损失5-8%,每年达2500亿元人民币。如果可以准确预测道路未来的车速,那么在拥堵发生之前就可以采取预防措施来帮助解决拥堵问题。 1基于人工神经网络的车速预测 神经网络有很强的非线性拟合能力,可映射任意复杂的非线性关系,而且学习规则简单,便于计算机实现。其具有很强的鲁棒性、记忆能力、非线性映射能力及自学习能力,因此在车速预测这类复杂的领域被经常采用。采用将每半小时划分为一个时刻的分类方法将车速数据分为30个时刻,然后将某天某一时刻的车速数据输入径向基网络来预测未来5min的平均车速。用支持向量机(SVM)和神经网络以150s的历史轨迹数据对车辆行驶的工况及未来路况进行预测,预测时长为50s。先通过车联网获取车辆当前交通状况下的平均车速情况,然后使用人工神经网络预测路段的平均速度,最后将预测的平均速度与当前车辆融合,对预测的平均车速进行修正。 2基于回归方法的车速预测 式中:y为预测值;珔y为平均值。 3基于贝叶斯算法的车速预测 贝叶斯网络是一种概率网络,它是基于概率推理的图形化网络。基于概率推理的贝叶斯网络是为了解决不定性和不完整性问题而提出的,它对于解决复杂设备不确定性和关联性引起的故障有很大的优势,在多个领域中被广泛应用。预测交通信息的短期预测模型,在每个链路与一些可能影响未来路况的休闲节点采用贝叶斯网络,同时利用训练数据集的高斯混合模型获得贝叶斯网络的联合概率密度。贝叶斯模型对小规模的数据表现很好,能处理多分类任务,适合增量式训练;其对缺失数据不敏感,且算法也比较简单,常用于文本分类。但是它需要计算先验概率,且分类决策存在错误率,对输人数据的表达形式很敏感。 4预测特征的选择 同一天中未来某时段的运行速度受到上一个时段及上几个时段运行速度的影响。在一周内,工作日某一时段的运行速度受到前几个工作日该时段运行速度的影响。空间上,由于路网的连通性,上游道路的运行速度会影响到下游道路的速度。反过来,下游道路交通阻塞也会影响上游道路车辆的运行速度。因此,某一路段下一个时段的运行速度不仅与该路段当前时段的速度及历史速度有关,同时也与其上下游路段当前时段的速度及历史速度有关。基于上述考虑,在对速度进行短时预测时,不仅仅考虑当前路段当前时段及前几个时段的运行速度,还考虑了该路段上下游、和上周同一天的当前时段和前几个时段的运行速度。某路段在t+T时段的运行速度如公式(1)所示:

【CN109887279A】一种交通拥堵预测方法及系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910143149.8 (22)申请日 2019.02.26 (71)申请人 北京隆普智能科技有限公司 地址 101300 北京市顺义区空港街道安华 大街1号1幢1层2159号 (72)发明人 苑贵全  (74)专利代理机构 北京卓特专利代理事务所 (普通合伙) 11572 代理人 段旺 (51)Int.Cl. G08G 1/01(2006.01) G06K 9/62(2006.01) (54)发明名称 一种交通拥堵预测方法及系统 (57)摘要 本申请公开了一种交通拥堵预测方法及系 统,涉及交通技术领域,解决了现有技术中交通 拥堵预测存在的训练速度慢、预测精度低和全局 路网多样性与动态性的问题。一种交通拥堵预测 方法,包括以下步骤:将全路网交通数据按照路 段属性特征聚类划分为多个聚类簇子模型;将每 个聚类簇子模型的特征数据分别输入不同的超 限学习机子预测器中进行训练学习,获得每个聚 类簇子模型对应的某个时间点的预测拥堵值;将 各个聚类簇子模型在各个时间点的预测拥堵值 集成为全路网整体的预测拥堵值。权利要求书2页 说明书5页 附图1页CN 109887279 A 2019.06.14 C N 109887279 A

1.一种交通拥堵预测方法,其特征在于,包括以下步骤: 将全路网交通数据按照路段属性特征聚类划分为多个聚类簇子模型; 将每个聚类簇子模型的特征数据分别输入不同的超限学习机子预测器中进行训练学习,获得每个聚类簇子模型对应的某个时间点的预测拥堵值; 将各个聚类簇子模型在各个时间点的预测拥堵值集成为全路网整体的预测拥堵值。 2.根据权利要求1所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,聚类簇子模型的拥堵值 的计算公式为: 其中,i表示路段,t表示车速,为不同路段的参数,e表示无理数,e=2.71828。 3.根据权利要求2所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,所述特征数据包括时序特征和非时序特征。 4.根据权利要求3所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,时序特征和非时序特征 混合模型的拥堵值预测结果为: 其中,z 1表示时序特征的拥堵值预测结果,z 2表示非时序特征的预测结果,z 1和z 2均由公式一计算得出。 5.根据权利要求4所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,所述时序特征的拥堵值预测结果为:设定在时刻t i 的拥堵值为随着时间的推移, 产生如下序列: 其中,i为从1开始的正整数。 6.根据权利要求4所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,所述非时序特征的预测结果为:设定路段i在j时刻的拥堵值为x i ,j (0≤x i ,j <100),对于一条确定的道路i,该道路一天的拥堵值向量为: [{x i ,j }]T ; 其中,i为正整数,j为从1至190的正整数, 全路网道路的拥堵值矩阵如下: {x n =[x n ,j ]T }; 其中,n代表第几条道路,n为从1开始的正整数,j为从1至190的正整数。 7.根据权利要求6所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,所述路段i的属性特征包括:路段入口邻接道路数量和路段出口邻接数量。 8.根据权利要求1所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,不同的超限学习机子预测器共享同一个随机权重。 9.根据权利要求1所述的一种交通拥堵预测方法,其特征在于,所述特征数据输入不同的超限学习机子预测器之前,还包括对特征数据进行预处理和标准化的步骤。 权 利 要 求 书1/2页2CN 109887279 A

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