1.一种基于GERNN的单交叉口多车道交通流量预测方法,其特征在于,DeepWalk方法和LSTM神经网络构建图嵌入循环神经网络GERNN模型,包括以下步骤:步骤1、构建道路交通网络:用节点表示道路交通中的路段,两个节点之间的有向连边代表车道,用权重表示车道上的交通状态,构建一个有向有权重的交通网络;步骤2、基于道路交通网络构建节点映射矩阵:对道路交通网络的邻接矩阵使用DeepWalk方法构建节点映射矩阵;步骤3、基于节点映射矩阵构建图嵌入循环神经网络GERNN模型的道路交通输入矩阵:基于节点映射矩阵,构建边特征向量,提取对应的单交叉口多车道流量,构建GERNN模型的输入矩阵;步骤4、基于GERNN模型的道路交通输入矩阵构建单交叉口多车道交通流预测模型:将单交叉口多车道流量数据分为训练数据和测试数据,对训练数据进行训练,得到预测模型。2.如权利要求1所述的基于GERNN的单交叉口多车道交通流量预测方法,其特征在于,所述步骤1中,以交叉口之间的路段为节点,以交叉口中的车道作为连边,即基于线圈检测器的城市道路网络模型描述为:G=(V,E,H)其中,V={v1,v2,…,vm}是指交叉口之间的路段集合,m是路段的数量,E={eij|i,j∈m}是交叉口中车道的集合,其中,i和j表示路段的序号,eij≠eji,H:E->S是车道上的交通状态数据的映射函数。3.如权利要求2所述的基于GERNN的单交叉口多车道交通流量预测方法,其特征在于,所述步骤2中,基于道路交通复杂网络G的有效构建,获得其邻接矩阵A:其中:以道路交通复杂网络中每个节点作为起点,进行随机游走,然后合并各次随机游走的结果,获得一个随机游走序列集合:Wi=[Wi1,…,Wid]S=[W1,…,Wm]其中,Wi为在由节点vi作为起点的随机游走序列,Wik表示序列Wi中第k个点,Wi1为vi,Wik
+1是从Wik的邻居集合中按等概率随机选取的邻居节点,d为随机游走的步数;将节点Wik的左右宽度为l的区间内一组序列表示为(Wik-l ,… ,Wik-1 ,Wik+1 ,… ,Wik+l),Skip-gram模型要求以节点Wik为中心所产生的这两侧序列的概率最大化,即通过当前节点来推测周围节点,其优化目标函数表示为:min log P({Wik-l,…,Wik-1,Wik+1,…,Wik+l}|f(Wik))其中,f(Wik)是将节点Wik映射到向量空间中的图嵌入表征矩阵;P({Wik-l,…,Wik-1,Wik+1,…,Wik+l}|f(Wik))独立于Wik,可以展开成:故最后在随机游走序列集合上需要优化的目标函数为:最终获得更新后的随机游走序列的序列集合,即道路交通复杂网络的有效表征学习矩阵。4.如权利要求3所述的基于GERNN的单交叉口多车道交通流量预测方法,其特征在于,所述步骤3中,对于得到的每一个节点的特征表示,使用拼接得到一条边的特征表示,对于两个节点W11和W21,假设其对应的特征表示如下:W11=(W11,W12,…,W1d) ,W21=(W21,W22,…,W2d)那么对于一条边(W11,W21)的特征向量则表示为:(W11,W21)=(W11,W12,…,W1d,W21,W22,…,W2d)其中,(Wik,Wik+1)∈E;假设每隔一个时刻就记录车道i上一次车流量,一天共记录T个时刻的车流量,则该车道一天的时间序列上的交通流量可用向量表示为xi=[x1i,x2i,…,xTi];根据边(W11,W21)的特征向量来提取对应的2(d-1)条车道在时间序列上的流量,构成矩阵[x1,x2,…,x2d-2];将车道前t个时刻的流量数据构成输入矩阵X:对于单车道交通流状态输入矩阵X,定义单交叉口多车道交通流状态输入矩阵P=[X1,X2,…,XN],N表示车道的数量。5.如权利要求4所述的基于GERNN的单交叉口多车道交通流量预测方法,其特征在于,所述步骤4中,LSTM神经网络有多个记忆单元组成,而记忆单元由输入门、遗忘门、输出门、状态单元四部分构成,每个记忆单元的计算如下所示:ft=σ(θ1·[xt-1k,htk]+b1)it=σ(θ2·[xt-1k,htk]+b2)c`t=tanh(θ3·[xt-1k,htk]+b3)ct=ft ⊙ct-1+it ⊙c`tot=σ(θ4·[xt-1k,htk]+b4)htk=ot ⊙tanh(ct)其中,·表示叉乘,⊙表示点乘,θ1、θ2、θ3、θ4表示遗忘门、输入门、状态单元、输出门的权重矩阵,b1、b2、b3、b4是遗忘门、输入门、状态单元以及输出门的偏置矩阵,ft、it、ct、htk表示当前时刻遗忘门、输入门、状态单元以及记忆单元的输出,c`t表示候选状态,ot是当前时刻的最终输出值,σ(t)、tanh(t)分别表示sigmoid函数和双曲正切函数;LSTM的输出矩阵Oi如下所示:Oi=[o1,o2,…,ot]其中,Oi表示第i条车道的预测值;故单交叉口多车道预测模型的最终输出为:O=[O1,O2,…,ON];将数据分为训练集和测试集,对训练集使用LSTM神经网络进行训练,将高维数据作为输入,得到多车道的流量输出;整个计算过程可由Keras中的LSTM层进行实现,需要输出单元数量及隐藏数目,将LSTM神经网络输出的多车道数据作为全连接层,预测基于历史多车道流量数据输入下的下一时刻状态,全连接表达式如下所示:Ypre=θ5·O其中,θ5为全连接层权重矩阵,O为LSTM神经网络输出结果全连接层可由Keras中Dense层进行实现,需要设置输出单元数目;定义模型预测的交通状态为Ypre,实际交通状态为Yture,则模型损失函数F为如下形式:其中,M表示模型输入的样本数量;将模型预测的交通流状态与实际的交通流状态进行比较,计算模型的损失函数F,然后利用反向传播算法实现对模型参数的不断优化,反向传播算法中的梯度计算与参数更新均通过Adam优化器进行实现;选取均方误差MAE、均方根误差RMSE作为道路交通状态预测精度的指标,其计算公式分别如下所示:其中,fi为实际观测交通状态,为模型输出的预测交通状态。