A common assumption in deep learning-based multivariate and multistep traffic time series forecasting models is that residuals are independent, isotropic, and uncorrelated in space and time. While this assumption provides a straightforward loss function (such as MAE/MSE), it is inevitable that residual processes will exhibit strong autocorrelation and structured spatiotemporal correlation. In this paper, we propose a complementary dynamic regression (DR) framework to enhance existing deep multistep traffic forecasting frameworks through structured specifications and learning for the residual process. Specifically, we assume the residuals of the base model (i.e., a well-developed traffic forecasting model) are governed by a matrix-variate seasonal autoregressive (AR) model, which can be seamlessly integrated into the training process by redesigning the overall loss function. Parameters in the DR framework can be jointly learned with the base model. We evaluate the effectiveness of the proposed framework in enhancing several state-of-the-art deep traffic forecasting models on both speed and flow datasets. Our experiment results show that the DR framework not only improves existing traffic forecasting models but also offers interpretable regression coefficients and spatiotemporal covariance matrices.


翻译:在深层次学习多变量和多步交通时间序列预测模型中,一个常见的假设是剩余物是独立的、异向的和与空间和时间不相干。虽然这一假设提供了直接的损失功能(如MAE/MSE),但剩余过程将不可避免地表现出强烈的自动反应和结构化的时空相关性。在本文件中,我们提出了一个补充动态回归(DR)框架,以通过结构化的规格和学习来强化现有的深层次多步交通预测框架。具体地说,我们假设基础模型的剩余物(即完善的交通预测模型)受一个矩阵式的季节性回溯性(AR)模型的制约,该模型可以通过重新设计总体损失功能而无缝地融入培训过程。DR框架中的参数可以与基础模型共同学习。我们评估了拟议框架在增强一些速度和流动数据集上的最新深度交通预测模型方面的有效性。我们的实验结果表明,DR框架不仅改进了现有的交通预测模型,而且还提供了可解释的基数和基数矩阵。

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