베이지안 네트워크를 이용한 단기 교통정보 예측모델 = A Short-Term Traffic Information Prediction Model Using Bayesian Network

국문 초록 (Abstract)

최근의 텔레매틱스 교통정보제공서비스는 지능형 교통시스템의 구축을 통한 실시간 교통정보 수집이 가능해짐에 따라 다양해지고 있다. 본 논문에서는 고품질의 다양한 교통정보제공을 위해 필요한 미래시간에 대한 단기 교통정보 예측 모델을 제안하고 개발하였다. 단기 예측 모델은 현재로부터 가까운 미래의 교통 상황을 예측하기 위한 교통 모델로 본 연구에서 제안한 예측 모델은 각 도로에 대하여 5분 이후부터 1시간 이전까지의 미래시간에 대한 차량 평균 속도를 예측 결과로 준다. 본 연구에서 제안한 예측 모델은 베이지안 네트워크에 기반을 두고 있으며 각 도로의 미래시간 교통상황에 영향을 줄 수 있는 요인들을 분석하여 베이지안 네트워크의 원인노드로 설정하였다. 설계된 베이지안 네트워크에 대하여 실시간 교통정보데이터를 이용하여 가우시안 혼합 분포를 가정한 베이지안 네트워크의 결합 확률 밀도 함수를 EM(Expectation Maximization) 알고리즘으로 구하여 미래시간의 교통정보를 예측하였다. 예측 모델의 정확도 검증을 위해 실시간 교통데이터로 다양한 실험을 수행하였다. 실험결과 제안된 모델은 현재 시간으로부터 10분 이후, 30분 이후, 60분 이후 예측 오차로 각각 4.5, 4.8, 5.2의 RMSE(Root Mean Square Error) 값을 주었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Currently Telematics traffic information services have been various because we can collect real-time traffic information through Intelligent Transport System. In this paper, we proposed and implemented a short-term traffic information prediction model for giving to guarantee the traffic information with high quality in the near future. A Short-term prediction model is for forecasting traffic flows of each segment in the near future. Our prediction model gives an average speed on the each segment from 5 minutes later to 60 minutes later. We designed a Bayesian network for each segment with some casual nodes which makes an impact to the road situation in the future and found out its joint probability density function on the supposition of GMM(Gaussian Mixture Model) using EM(Expectation Maximization) algorithm with training real-time traffic data. To validate the precision of our prediction model we had conducted various experiments with real-time traffic data and computed RMSE(Root Mean Square Error) between a real speed and its prediction speed. As the result, our model gave 4.5, 4.8, 5.2 as an average value of RMSE about 10, 30, 60 minutes later, respectively.

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