单监测点机场噪声时间序列预测模型研究-计算机科学与技术专业论文.docx

万方数据 万方数据 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Computer Science and Technology Research on prediction model of single amonitoring point airport noise time series A Thesis in Computer Science and Technology by Dongqin Wen Advised by Prof. Jiandong Wang Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering January, 2014 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 摘 要 随着社会的进步和城市现代化进程的不断实现，我国航空事业持续发展。航空运输给城市 带来了繁荣和便捷，但随之而来的还有一系列的环境问题，首当其冲的是噪声问题。为了更好 地规划机场布局，合理地构建航班班次，有效地预防噪声，需要对机场噪声时间序列进行研究。 因此，本文主要针对机场噪声时间序列的分析和预测方法开展研究的工作。 本文首先介绍时间序列的概念和常用预测模型及其适用范围，在分析了众多模型特点的基 础上，提出一种基于奇异谱分析的机场噪声时间序列预测模型。该模型将机场噪声时间序列按 照奇异谱分析预测的方法进行奇异值分解，得到主分量和经验正交函数，分析其趋势和振动的 特点，然后选择适当的特征向量进行序列重构，通过线性重复公式建立预测模型，并通过状态 转移矩阵确定残差偏离方向，最后根据残差的偏离方向和贡献率将重构模型忽略的次要成分计 算进去，对预测值进行修正。在某机场实测数据中的应用表明，该方法比原先的 SSA 预测算法 有着更高的准确性。 然而鉴于实际问题的复杂性，时间序列数据通常同时具有线性和非线性两种特征，单纯的 线性模型不能够很好地捕捉这种复合特征。因此，有必要将线性模型和非线性模型联合起来, 构成一种新的模型，用于时间序列预测问题的研究。灰色预测根据少量数据，建立灰色微分模 型，寻找规律，计算简单。而支持向量机是一种新型的机器学习方法，它根据有限的样本信息， 在模型的复杂度和学习能力之间寻求最佳折衷，成功地解决了高维问题和局部极值问题。介于 两种算法的优势，本文在结合机场噪声时间序列的特点，提出基于 GM_LSSVR 的机场噪声时 间序列预测模型。该模型将机场噪声时间序列分解成趋势项和剩余项，然后分别建立趋势项的 GM(1,1)模型和剩余项的 LSSVR 模型，用于机场噪声预测值的计算。在某机场实测数据中的应 用表明，该方法的准确度明显优于其他预测方法。 关键词：机场噪声预测模型，时间序列，奇异谱分析，状态转移矩阵，贡献率，灰色模型，最 小二乘支持向量机 i 单监测点机场噪声时间序列预测模型研究 ABSTRACT With the continuous development of the society and the modernization of China, Chinas aviation industry gets sustainable development. Although air transport in the city brings convenience and prosperity, it has also brought a series of environmental problems, especially the noise pollution. In order to plan airport layout better, construct schedule more reasonable and prevent noise more effectively, we need to study the airport noise time series. Therefore, this paper fo