基于LSTM的船舶航迹预测模型

针对海上日趋复杂的情形,提高船舶交通服务系统(Vessel Traffic Service,VTS)的决策水平迫在眉睫。针对船舶航行轨迹多维度的特点以及对船舶轨迹预测的精确度和实时性的需求,提出了结合船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据和深度学习的船舶航行轨迹预测方法。构造基于AIS数据的航行轨迹特征,提出了循环神经网络-长短期记忆(Recurrent Neural Networks-Long Short-Term Memory,RNN-LSTM)模型,利用广州港内的船舶AIS数据对模型进行训练,并对未来船舶航行轨迹进行预测。实验结果表明,利用RNN-LSTM模型的预测方法具有精确度高、易实现的特点,并且与传统处理方法相比,其在处理序列数据方面更具优越性。     

基于LSTM的PM2.5浓度预测模型

随着近年雾霾天气的频繁出现,空气质量开始越来越受到公众关注。PM2.5浓度指数是判断空气质量的重要指标,如何根据历史数据有效地预测空气中PM2.5浓度,具有很高的应用价值。分析以往空气质量数据表明,PM2.5浓度有明显的非线性和不确定性波动,很难用传统机器学习算法有效地预测。本文基于LSTM循环神经网络,依据过去20小时采集的空气数据,预测未来5小时的PM2.5浓度指数。实验结果表明,LSTM可以有效地捕获空气质量的时序特征,较准确预测出未来时刻的PM2.5浓度指数。     

基于Attention机制的LSTM期货预测模型

金属期货作为交易市场中一个投资品种,准确预测期货价格具有重要现实意义。由于采用1995年-2022年期间的期货数据,时间跨度很大,波动范围较广,使用传统时间序列模型很难精准对其进行预测。针对上述问题,提出了基于Attention机制的LSTM期货预测模型,使模型聚焦于重要的期货特征信息来预测期货第二日的开盘价。通过与普通LSTM预测模型进行对比,最终得出基于Attention机制的LSTM期货预测模型具有较好的预测能力。     

基于小波分解的LSTM水质预测模型

水是人类和其它生命体所依赖的不可缺少的资源,建立水质预测模型预测水质状况具有重要的社会经济和生态环保价值.本文建立了基于小波分解的长短期记忆网络(LSTM)时间序列预测模型(W-LSTM),运用Daubechies5 (db5)小波将水质数据分解为高频率和低频率信号,再将这些信号作为LSTM模型的输入,来训练模型预测水质数据.利用安徽阜南王家坝流域采集到的4项水质指标(pH值、DO、CODMn、NH3N)对该模型进行训练、验证和测试,并与传统LSTM神经网络模型的训练和预测结果进行比较.结果显示所提出的方法在多种评价指标上均优于传统LSTM模型,表明了该方法具有较高的预测精度和泛化能力,是一种更有效的模拟预测手段.     

基于LSTM的疏浚管道流速预测模型

疏浚管道输送系统是绞吸挖泥船的重要组成部分,在施工过程中对流速的控制至关重要。该文以现有疏浚管道输送实验台为对象,提出了一种疏浚管道输送系统的流速预测模型。首先针对反向传播神经网络(BP)无法处理序列间的关联信息以及传统循环神经网络(RNN)无法记忆久远关键信息的缺陷,提出了基于长短期记忆循环神经网络(LSTM)的流速预测模型;然后使用LSTM模型对疏浚管道输送实验台和绞吸挖泥船的数据集进行网络训练,并对管道流速进行预测。通过将流速的预测值与真实值进行对比,验证了该文提出的LSTM模型具有很强的适用性和很高的准确性。     

改进FA优化LSTM的时序预测模型

为了提高时序预测精度,提出了一种改进萤火虫算法（firefly algorithm,FA）优化LSTM的时序预测模型（GAFA-LSTM）。针对FA因种群多样性弥散陷入局部最优,影响寻优效果的问题,提出了种群多样性增加机制。FA在完成初始化后加入种群多样性的计算;在满足多样性增加机制的条件下,引入自适应多样性增加机制,有效平衡进化过程中对种群多样性的需求;在迭代后期加入自适应游动参数来避免局部震荡。将改进后的FA用于LSTM模型输入参数的优化,以提高LSTM模型输入参数的准确性。实验部分对改进FA进行了改进效果测试,对GAFA-LSTM模型进行了模型验证。结果表明改进FA具有较好的寻优效果,GAFA-LSTM预测模型较其他预测模型拟合程度与预测精度都有不同程度的提高。     

基于EEMD和LSTM的短期风速预测模型研究

由于风具有较强的阵性和局地性,影响因子较多,利用机器学习相关技术进行风速的预测,往往会受这些影响,降低预测的准确率,特别是对于瞬时大风的预测,准确度普遍不高。针对上述问题,提出一种基于集合经验模态分解法(EEMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)相结合的短期风速预测模型,该模型采用EEMD将风速序列分解为多个频域相对稳定的子序列,进而改善经验模态分解法(EMD)模态混叠现象,再采用LSTM构建预测模型,实现短期风速预测。该方法与其他预测方法相比,预测的精度更高,误差更小,验证了本文预测方法的可行性和有效性。     

基于改进GRU的高速公路交通流量预测模型

交通流量预测常用于改善交通阻塞控制,是构建智能交通系统的基本技术之一。为了能够准确、高精度预测高速公路交通流量,充分利用交通流量的随机性、非线性及周期性等特征,设计了基于改进门控循环网络高速公路交通流预测模型,采用平均绝对误差(MAE)等3项评估指标,依托广西高速公路的交通流量数据集和芬兰公共交通管理局某自动测量站(LAM)收集的道路交通信息上进行实例应用,并与长短期记忆神经网络(LSTM)和门控循环网络(GRU)进行对比。以芬兰数据集为例分析,在三层神经网络结构上采用adam优化器的改进GRU模型预测精度更高,其RMSE值为8.672 9,MAE值为6.199 1,MAPE值为24.76%;在广西数据集上可得到同样的结论,三项指标均优于LSTM和GRU。进一步验证了所提模型的准确性和稳定性,以及在高速公路流量预测方面的实用性。     

基于LSTM神经网络的区域微网短期负荷预测

针对大电网负荷预测的研究较多而微电网相对较少,因此建立合适的微电网负荷预测模型提高预测的准确度非常重要。本文针对输入变量较少的情况,分析并选用温度、日类型以及多个历史负荷量作为模型的输入变量,选用基于循环神经网络基础下的长短期记忆神经网络进行建模,构建基于LSTM神经网络的微网负荷预测模型。最后,为增强结果的可靠性,采用2组不同时间段的负荷数据分别进行预测,将LSTM神经网络的预测结果与BP神经网络、径向基函数神经网络、Elman神经网络的预测结果进行对比。实验结果表明,LSTM神经网络的预测结果要优于BP神经网络、径向基函数神经网络及Elman神经网络,采用LSTM神经网络负荷预测模型在微电网背景下具有比较好的推广前景。     

基于改进粒子群算法的RBF神经网络磨机负荷预测研究

磨机负荷是评价磨机运行状态和预测磨机行为的重要指标,针对粉磨机磨矿过程中负荷难以检测和不能准确判断负荷状态的问题,提出了一种基于改进型粒子群算法（Improved particle swarm optimization, IPSO）优化径向基神经网络（Radial Basis Function,RBF）参数的磨机负荷预测模型（IPSO-RBF）,使惯性权重因子在迭代过程中非线性下降,平衡局部搜索能力与全局搜索能力之间的矛盾,该算法能快速准确地找到最优解,提高粉磨机磨机负荷的预测精度。通过水泥厂的实测数据实验对比,结果表明,基于IPSO-RBF模型的预测精度最高,其预测结果与真实值相比较,均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）、均方误差（Mean Square Error,MSE）、平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）、平均绝对百分比误差（Mean Absolute Percentage Error,MAPE）和决定系数（coefficient of determination,）分别为0.210 2、0.044 2、0.161 7、1.778%和0.978 2。     

基于改进的神经网络对航空发动机故障率预测研究

以某俄式发动机为研究对象,根据该发动机故障分布,使用优化后的BP神经网络对该故障率模拟。针对BP神经网络可能陷入局部极小值点的问题,在激励函数中加入模糊参数。与原网络相比,在不同学习速率的条件下,优化后的BP神经网络预测结果与实际故障率更为拟合,预测结果更为准确。该模型对于该型号发动机的故障预测具有一定参考意义。     

基于改进LSTM的航空发动机气路参数预测方法

以航空燃气涡轮发动机气路故障诊断为导向,提出了一种用于发动机气路参数预测的特征注意力增强型长短时记忆网络(Feature Attention Enhanced Long Short-Term Memory Network, FAE-LSTM)。FAE-LSTM是具有编码-解码结构的动态网络,首先通过编码器中的特征注意力单元对工况序列进行动态特征提取,然后通过特征拼接层融合编码器输出序列、工况序列和历史性能参数,最后通过解码器实现最终的参数预测。FAE-LSTM基于发动机飞行过程数据建立发动机在健康状态下的动态模型,从而作为参数预测模型应用于基于残差的故障诊断系统中。针对网络的预测性能和应用方式进行了仿真分析,结果表明,相比于其他常用多变量时间序列预测模型,FAE-LSTM的长期预测误差最低减少24.5%;相比于使用串-并联结构,故障检测系统使用并联结构的FAE-LSTM网络能够获得更精确的检测结果。     

基于LSTM的机场跑道视程预测

跑道视程反映了飞行员的视程大小,是保障飞机起飞和着陆飞行安全的重要气象要素之一,提升跑道视程的预测准确率将有效提升飞机在低能见度和复杂天气条件下的起降能力和航空管制能力.跑道视程除了受自身观测仪器不足限制,雾、烟、沙尘、强降水等其他天气对其影响也十分显著.本文利用2012–2018年咸阳机场民航自动气象观测系统观测的风...     

小波神经网络预测模型的仿真实现

针对神经网络预测模型在对非线性序列进行预测时,容易陷入局部次优点,训练速度慢的缺点,在传统神经网络预测模型的基础上,引入小波作为隐含层的传递函数,构成新的预测模型:小波神经网络预测模型.介绍了小波神经网络预测模型的构建,仿真模型和仿真算法,并把小波神经网络预测模型在matlab7.0以网络流量的预测对模型进行了效果检验,得出了预测精度较高的预测结果,并且克服了容易陷入局部次优点的缺点,同时训练速度较之神经网络预测模型大大提高.     

基于LSTM神经网络模型的交通事故预测

道路交通事故是道路交通安全水平的具体体现,为使预测数据更科学地为交通管理系统提供决策。提出建立基于LSTM（Long Short-Term Memory）神经网络的交通事故模型,训练交通事故相关的数据,对交通安全水平的指标进行预测。经过与传统回归模型和传统神经网络模型进行实验对比,实验显示LSTM拟合效果最佳,另外LSTM模型对同一趋势上的预测效果有明显优势。通过使用LSTM模型捕获数据中存在的时序依赖关系,能够更准确地对交通事故安全水平进行预测,使交通管理部门制定更加科学准确的决策。     

基于深度学习的miRNA靶位点预测研究综述

MicroRNAs(miRNAs)是一类长约22～23碱基(nt)的单链非编码RNA,在生物进化方面有着重要意义.成熟的miRNA会通过其种子序列(5'第2-8位核苷酸)与message RNAs(mRNAs)的3'UTR区域靶位点进行完全或不完全配对,实现切割mRNA及抑制mRNA翻译等功能.由于miRNA结合mRN...     

基于随机神经网络的多步网络时延预测模型

网络时延的动态变化反映了网络路径的负载特征,对时延的精确预测是实施网络拥塞控制、路由选择的重要依据,建立了基于随机神经网络的时延预测模型,该模型克服了传统时间序列预测方法受随机干扰因素影响大、模型结构辨识过程繁琐,以及传统神经网络预测方法易于陷入局部极值、偏离全局最优的缺点.仿真实验表明,在提前单步和多步的预测中该模型比AR模型、RBF神经网络预测算法的准确度更高.