JP2017204174A - Destination prediction apparatus, destination prediction method, and destination prediction program - Google Patents

Destination prediction apparatus, destination prediction method, and destination prediction program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a destination prediction apparatus which can accurately predict a destination of a user in consideration of spatial proximity, a destination prediction method, and a destination prediction program.SOLUTION: A destination prediction apparatus includes a destination prediction model parameter database 18 which stores RNN model parameters for predicting a route from a grid ID sequence, and operates as follows: extracting a grid ID sequence indicating a grid, which is a sub-area obtained by dividing a spatial position, from a sequence of positioning data indicating the spatial position; acquiring RNN model parameters from the destination prediction model parameter database 18, to constitute an RNN model; calculating probabilities of visit to destination candidates by sampling simulation with the RNN model and grid distance from the extracted grid ID sequence; and predicting a destination on the basis of the probabilities of visit to the destination candidates.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、目的地予測装置、目的地予測方法、及び目的地予測プログラムに係り、特に、観測された位置情報の系列である測位データから、ユーザの次の目的地を精度良く推定することを実現するための目的地予測装置、目的地予測方法、及び目的地予測プログラムに関する。   The present invention relates to a destination prediction apparatus, a destination prediction method, and a destination prediction program, and in particular, to accurately estimate a user's next destination from positioning data that is a series of observed position information. The present invention relates to a destination prediction apparatus, a destination prediction method, and a destination prediction program for realizing the above.

GPS(Global Positioning System)、Wi−Fiチップ等の測位機能が搭載された携帯電話、スマートフォン等の携帯端末の普及によって、ユーザの位置を測位した測位データを容易に取得できるようになった。そこで、過去から現在までの測位データを用いて、ユーザの目的地を予測することができれば、予測結果に応じた情報推薦、生活支援等の幅広いサービスに応用可能である。   With the widespread use of mobile terminals such as GPS (Global Positioning System) and Wi-Fi chips and mobile terminals such as smartphones, it has become possible to easily acquire positioning data obtained by measuring the position of the user. Therefore, if the user's destination can be predicted using positioning data from the past to the present, it can be applied to a wide range of services such as information recommendation according to the prediction result and life support.

上記測位データを用いてユーザの目的地を予測する従来の方法として、系列マイニングを用いた方法が知られている。この系列マイニングを用いた方法では、例えば、まずユーザが携帯する携帯端末によるGPSの測位データから、マイニング処理によってユーザの滞在地域を抽出する。さらに、複数の滞在地域間の遷移行動をマルコフモデルとして表現して遷移確率を計算することにより、ある場所に滞在しているユーザが次に滞在するであろう滞在地域である目的地を予測するものである(例えば、非特許文献1や非特許文献2を参照。)   A method using sequence mining is known as a conventional method for predicting a user's destination using the positioning data. In this method using series mining, for example, a user's stay area is first extracted by mining processing from GPS positioning data from a portable terminal carried by the user. Furthermore, by predicting the transition behavior between multiple stay areas as a Markov model and calculating the transition probability, a destination that is a stay area where a user staying at a certain place will stay next is predicted. (For example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2)

上述した従来の方法では、滞在地間の遷移行動を一次マルコフモデル等の短期的な状態の依存性を考慮したモデルに基づいて目的地を予測していた。一方、長期的な状態の依存性を考慮することで、より小さな誤差で目的地を予測することが期待される。   In the conventional method described above, the destination is predicted based on a model that takes into account the short-term state dependence, such as a first-order Markov model, for the transition behavior between the places of stay. On the other hand, it is expected to predict the destination with a smaller error by taking into account long-term dependence.

長期的な状態の依存性を考慮した効率的な目的地予測の方法として、測位データの系列を離散的なグリッド空間で表現し、グリッド間の遷移をRNN(recurrent neural network)を用いてモデリングし、RNNモデルから得られる遷移確率に基づいて目的地を予測する方法が考えられる。   As an efficient destination prediction method that takes into account long-term state dependency, a series of positioning data is expressed in a discrete grid space, and transitions between grids are modeled using an RNN (recurrent neural network). A method for predicting the destination based on the transition probability obtained from the RNN model is conceivable.

Andy Yuan Xue, Rui Zhang, Yu Zheng, Xing Xie, Jin Huang, Zhenghua Xu, "Destination prediction by sub-trajectory synthesis and privacy protection against such prediction", In Proc. of ICDE’13, pp.254-265 (2013).Andy Yuan Xue, Rui Zhang, Yu Zheng, Xing Xie, Jin Huang, Zhenghua Xu, "Destination prediction by sub-trajectory synthesis and privacy protection against such prediction", In Proc. Of ICDE'13, pp.254-265 (2013 ). Andy Yuan Xue, Jianzhong Qi, Xing Xie, Rui Zhang, Jin Huang, Yuan Li, "Solving the data sparsity problem in destination prediction", VLDB J.24(2), pp.219-243 (2015).Andy Yuan Xue, Jianzhong Qi, Xing Xie, Rui Zhang, Jin Huang, Yuan Li, "Solving the data sparsity problem in destination prediction", VLDB J.24 (2), pp.219-243 (2015).

ところが、上述したRNNモデルを用いた方法では、離散化されたグリッド間の遷移をモデリングする際に、グリッド間の空間的な近接性が考慮されていない。そのため、モデルが物理的には起こり得ない空間的に大きく離れた遷移を予測してしまうことがあり、これが予測誤差を悪化させてしまうという問題があった。   However, in the method using the above-described RNN model, spatial proximity between grids is not taken into account when modeling the transition between discrete grids. For this reason, there is a problem that the model predicts a spatially separated transition that cannot physically occur, which deteriorates a prediction error.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ユーザの目的地を空間的な近接性を考慮しつつ精度良く予測することができる目的地予測装置、目的地予測方法、及び目的地予測プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is a destination prediction apparatus, a destination prediction method, and the like that can accurately predict a user's destination while considering spatial proximity. The purpose is to provide a destination prediction program.

上記目的を達成するために、本発明の目的地予測装置は、グリッドIDの系列から移動経路を予測するRNN(recurrent neural network)モデルのパラメータを記憶する目的地予測モデルパラメータデータベースと、空間的位置を示す測位データの系列から、空間的位置を分割して得られる分割領域であるグリッドを示すグリッドIDの系列を抽出するグリッドID抽出部と、前記目的地予測モデルパラメータデータベースから前記RNNモデルのパラメータを取得して前記RNNモデルを構築し、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測する目的地予測部と、を備える。   In order to achieve the above object, the destination prediction apparatus of the present invention includes a destination prediction model parameter database for storing parameters of an RNN (recurrent neural network) model for predicting a movement path from a grid ID sequence, and a spatial position. A grid ID extraction unit for extracting a grid ID series indicating a grid which is a divided region obtained by dividing a spatial position from a series of positioning data indicating a parameter of the RNN model from the destination prediction model parameter database And the RNN model is constructed, and each destination candidate can be visited by a sampling simulation using the RNN model and the distance between the grids from the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit. Calculated and calculated A destination prediction unit that predicts a destination based on the possibility of visiting each destination candidate.

前記測位データの系列の履歴から抽出されたグリッドIDの系列から前記RNNモデルを学習し、学習した前記RNNモデルのパラメータを前記目的地予測モデルパラメータデータベースに記憶させる目的地予測モデル学習部を更に備えるようにしても良い。   A destination prediction model learning unit that learns the RNN model from a grid ID sequence extracted from the positioning data sequence history and stores the learned RNN model parameters in the destination prediction model parameter database; You may do it.

また、前記目的地予測部は、前記サンプリングシミュレーションにおいて、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列に基づき、前記RNNモデルを用いて、前記測位データの系列の最終点に対応するグリッドから各グリッドへの遷移確率、及び状態ベクトルを算出し、算出した前記遷移確率をグリッド間の距離に応じた重みによって補正し、補正した前記遷移確率に基づき、次のステップに移動するグリッドをサンプリングし、前記遷移確率と前記状態ベクトルとを前記RNNモデルに入力して前記次のステップにおける前記遷移確率及び前記状態ベクトルを算出することを繰り返すようにしても良い。   Further, the destination prediction unit uses the RNN model based on the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit in the sampling simulation to correspond to the last point of the positioning data sequence. The transition probability from each grid to each grid and the state vector are calculated, the calculated transition probability is corrected by the weight according to the distance between the grids, and the grid that moves to the next step is sampled based on the corrected transition probability Then, the transition probability and the state vector may be input to the RNN model to repeat the calculation of the transition probability and the state vector in the next step.

また、前記目的地予測部は、前記遷移確率を補正する際に、前記遷移確率を、グリッド間の距離に応じた重みと前記遷移確率とのアダマール積を用いて補正するようにしても良い。   The destination prediction unit may correct the transition probability using a Hadamard product of a weight corresponding to the distance between grids and the transition probability when correcting the transition probability.

また、前記目的地予測部は、前記測位データの系列の履歴における各系列の最終点の空間的位置を前記目的地候補として、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測するようにしても良い。   In addition, the destination prediction unit may use the RNN from the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit using the spatial position of the final point of each series in the history of the positioning data series as the destination candidate. The possibility of visiting a destination candidate may be calculated by a sampling simulation using a model and the distance between grids, and the destination may be predicted based on the calculated possibility of visiting each destination candidate.

上記目的を達成するために、本発明の目的地予測方法は、グリッドID抽出部、及び目的地予測部を備えた目的地予測装置が行う目的地予測方法であって、前記グリッドID抽出部が、空間的位置を示す測位データの系列から、空間的位置を分割して得られる分割領域であるグリッドを示すグリッドIDの系列を抽出するステップと、前記目的地予測部が、グリッドIDの系列から移動経路を予測するRNN(recurrent neural network)モデルのパラメータを記憶する目的地予測モデルパラメータデータベースから前記RNNモデルのパラメータを取得して前記RNNモデルを構築し、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測するステップと、を有する。   In order to achieve the above object, a destination prediction method of the present invention is a destination prediction method performed by a destination prediction apparatus including a grid ID extraction unit and a destination prediction unit, wherein the grid ID extraction unit includes: Extracting a grid ID series indicating a grid that is a divided region obtained by dividing the spatial position from a series of positioning data indicating a spatial position; and The RNN model parameters are acquired from a destination prediction model parameter database that stores parameters of an RNN (recurrent neutral network) model that predicts a movement route, the RNN model is constructed, and the grid ID extraction unit extracts the parameters. A sump using the RNN model and the distance between grids from the grid ID series Calculating the possibility of visiting each destination candidate by ring simulation and predicting the destination based on the calculated possibility of visiting each destination candidate.

なお、グリッドID抽出部、目的地予測モデル学習部、及び目的地予測部を備えた目的地予測装置が行う目的地予測方法であって、前記目的地予測モデル学習部が、前記測位データの系列の履歴から抽出されたグリッドIDの系列から前記RNNモデルを学習し、学習した前記RNNモデルのパラメータを前記目的地予測モデルパラメータデータベースに記憶させるステップを更に有するようにしても良い。   A destination prediction method performed by a destination prediction apparatus including a grid ID extraction unit, a destination prediction model learning unit, and a destination prediction unit, wherein the destination prediction model learning unit is a sequence of the positioning data. The method may further comprise the step of learning the RNN model from the grid ID sequence extracted from the history and storing the learned RNN model parameters in the destination prediction model parameter database.

上記目的を達成するために、本発明の目的地予測プログラムは、コンピュータを、本発明の目的地予測装置の各部として機能させるためのプログラムである。   In order to achieve the above object, the destination prediction program of the present invention is a program for causing a computer to function as each part of the destination prediction apparatus of the present invention.

本発明によれば、ユーザの目的地を空間的な近接性を考慮しつつ精度良く予測することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to accurately predict a user's destination while considering spatial proximity.

実施形態に係る目的地予測装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of a structure of the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る測位データ系列履歴情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the positioning data series historical information which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測モデルパラメータ情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the destination prediction model parameter information which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地候補情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the destination candidate information which concerns on embodiment. 実施形態に係る入力情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the input information which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される学習フェーズにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in the learning phase performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される予測フェーズにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in the prediction phase performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される初期の抽出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the initial extraction process performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行されるデータ入力時の抽出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the extraction process at the time of the data input performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される学習処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the learning process performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係るRNNの構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of RNN which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される予測処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the prediction process performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る目的地予測装置により実行される近接遷移確率計算処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the proximity transition probability calculation process performed by the destination prediction apparatus which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本実施形態では、ユーザがGPS、Wi−Fiチップ等が搭載された携帯端末を携帯して目的地に向かう場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case will be described in which a user travels to a destination with a portable terminal equipped with a GPS, a Wi-Fi chip, or the like.

また、本実施形態では、測位データの系列の履歴に対して、ユーザの次の移動先を予測するRNN(recurrent neural network)モデル(下記の非特許文献3及び非特許文献4を参照)を学習した後、RNNモデルを用いたサンプリングシミュレーションによって目的地候補への訪問可能性を算出する。これにより、長期にわたる状態の依存性の考慮しつつデータスパースネス問題の解決することが可能となり、ユーザの未来の目的地をより高精度に予測できる。   Further, in the present embodiment, an RNN (recurrent neutral network) model (see Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 below) that predicts the next destination of the user is learned from the history of the positioning data series. After that, the possibility of visiting the destination candidate is calculated by sampling simulation using the RNN model. As a result, it is possible to solve the data sparseness problem while taking into account the dependence of the state over a long period of time, and the future destination of the user can be predicted with higher accuracy.

[非特許文献3]Sepp Hochreiter and Jurgen Schmidhuber, "Long short-term memory", Neural Computation 9 (8): pp.1735-1780 (1997).       [Non-Patent Document 3] Sepp Hochreiter and Jurgen Schmidhuber, "Long short-term memory", Neural Computation 9 (8): pp.1735-1780 (1997).

[非特許文献4]Felix A. Gers, Nicol N. Schraudolph, and Jurgen Schmidhuber, "Learning precise timing with LSTM recurrent networks", Journal of Machine Learning Research, vol. 3, pp.115-143 (2002).       [Non-Patent Document 4] Felix A. Gers, Nicol N. Schraudolph, and Jurgen Schmidhuber, "Learning precise timing with LSTM recurrent networks", Journal of Machine Learning Research, vol. 3, pp. 115-143 (2002).

図1に示すように、本実施形態に係る目的地予測装置10は、測位データ系列履歴データベース12、グリッドID抽出部14、目的地予測モデル学習部16、目的地予測モデルパラメータデータベース18、目的地候補データベース20、及び、目的地予測部22を備える。   As shown in FIG. 1, the destination prediction apparatus 10 according to the present embodiment includes a positioning data series history database 12, a grid ID extraction unit 14, a destination prediction model learning unit 16, a destination prediction model parameter database 18, a destination A candidate database 20 and a destination prediction unit 22 are provided.

測位データ系列履歴データベース12は、一例として図2に示すように、ユーザが上記携帯端末を携帯して移動した際に、当該携帯端末により測位された空間的位置を示す測位データ(本実施形態では、緯度及び経度の組)の識別IDが整数値で表された測位番号、測位データの一部として測位された緯度、測位データの一部として測位された経度、及び、測位された時刻がそれぞれ対応付けられた測位データ系列履歴情報が記憶される。測位データ系列履歴情報において、ユーザの一連の移動において複数の異なる時刻に各々測位された複数の測位データにより、測位データの系列が構成される。   As an example, as shown in FIG. 2, the positioning data series history database 12 includes positioning data (in this embodiment) that indicates a spatial position measured by the mobile terminal when the user moves the mobile terminal. , Latitude and longitude), the positioning number represented by an integer value, the latitude measured as part of the positioning data, the longitude measured as part of the positioning data, and the positioning time The associated positioning data series history information is stored. In the positioning data series history information, a series of positioning data is constituted by a plurality of positioning data each positioned at a plurality of different times in a series of movements of the user.

グリッドID抽出部14は、空間的位置を複数に分割し、分割した分割領域である各々のグリッドに識別IDであるグリッドIDを整数値で割り当てる。また、グリッドID抽出部14は、測位データ系列履歴データベース12に記憶されている測位データの系列に基づいて、各々の測位データの緯度及び経度の組に対してグリッドIDを対応付けることにより、グリッドIDの系列を抽出する。   The grid ID extraction unit 14 divides the spatial position into a plurality of parts, and assigns a grid ID, which is an identification ID, to each grid that is the divided area by an integer value. In addition, the grid ID extraction unit 14 associates a grid ID with a set of latitude and longitude of each positioning data based on the positioning data series stored in the positioning data series history database 12, thereby obtaining a grid ID. Extract the series.

目的地予測モデル学習部16は、グリッドID抽出部14により抽出されたグリッドIDの系列から、次の移動先となるグリッドを予測するためのRNNモデルを学習する。また、目的地予測モデル学習部16は、学習したRNNモデルのパラメータを、目的地予測モデルパラメータデータベース18に記憶させる。なお、RNNモデル、及びRNNモデルの学習方法については、後述する。   The destination prediction model learning unit 16 learns an RNN model for predicting the next destination grid from the grid ID series extracted by the grid ID extraction unit 14. In addition, the destination prediction model learning unit 16 stores the learned parameters of the RNN model in the destination prediction model parameter database 18. The RNN model and the learning method for the RNN model will be described later.

目的地予測モデルパラメータデータベース18は、一例として図3に示すように、RNNモデルのパラメータのパラメータ名、及び、RNNモデルのパラメータのパラメータ値がそれぞれ対応付けられた目的地予測モデルパラメータ情報が記憶される。   The destination prediction model parameter database 18 stores, as an example, as shown in FIG. 3, destination prediction model parameter information in which the parameter name of the parameter of the RNN model and the parameter value of the parameter of the RNN model are associated with each other. The

目的地候補データベース20は、一例として図4に示すように、目的地候補の識別IDが整数値で表された目的地候補番号、目的地候補の緯度、及び、目的地候補の経度がそれぞれ対応付けられた目的地候補情報が記憶される。   As shown in FIG. 4 as an example, the destination candidate database 20 corresponds to the destination candidate number in which the destination candidate identification ID is represented by an integer value, the latitude of the destination candidate, and the longitude of the destination candidate. The attached destination candidate information is stored.

本実施形態では、測位データの複数の系列から、各々の測位データの系列の最終点の緯度及び経度の組をそれぞれ目的地候補として抽出し、抽出した緯度及び経度の組を目的地候補の緯度及び経度とすることにより、目的地候補情報を構築する。   In this embodiment, a set of latitude and longitude of the final point of each series of positioning data is extracted as a destination candidate from a plurality of series of positioning data, and the set of extracted latitude and longitude is the latitude of the destination candidate. And the destination candidate information is constructed by using the longitude and the longitude.

しかしながら、目的地候補情報を構築する方法はこれに限らず、測位データの各々の系列の最終点をK−meansクラスタリング、Mean−shiftクラスタリング等によりクラスタリングし、クラスタリングされた部分集合を目的地候補としても良い。この場合には、部分集合に含まれる最終点の緯度及び経度の平均値、中央値等をそれぞれ目的地候補の緯度及び経度とすることにより、目的地候補情報を構築すると良い。   However, the method of constructing the destination candidate information is not limited to this, and the final point of each series of positioning data is clustered by K-means clustering, Mean-shift clustering, etc., and the clustered subset is used as the destination candidate. Also good. In this case, the destination candidate information may be constructed by setting the average and median values of the latitude and longitude of the final point included in the subset as the latitude and longitude of the destination candidate, respectively.

目的地予測部22は、目的地の予測を行う際の予測対象の測位データ、すなわちユーザの現在の位置までの移動経路の少なくとも一部を示す測位データとして入力された入力情報に基づき、学習されたRNNモデルのパラメータを用いることにより構築されたRNNモデルと、目的地候補情報と、グリッド間の距離情報とを用いて、サンプリングシミュレーションを行い、各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的と候補への訪問可能性に基づきユーザの目的地を予測する。   The destination prediction unit 22 is learned based on input positioning information that is input as positioning data to be predicted when the destination is predicted, that is, positioning data indicating at least a part of the movement route to the current position of the user. A sampling simulation is performed using the RNN model constructed by using the parameters of the RNN model, destination candidate information, and distance information between grids, and the possibility of visiting each destination candidate is calculated. The user's destination is predicted based on each calculated purpose and the possibility of visiting the candidate.

なお、上述した入力情報は、目的地の予測を行う際に予測対象とする測位データの系列であり、一例として図5に示すように、緯度及び経度の組が測位された測位データの識別IDが整数値で表された測位番号、測位データの一部である緯度、測位データの一部である経度、及び、測位された時刻がそれぞれ対応付けられた情報である。そして、目的地予測部22は、入力情報に含まれる測位データの系列から、グリッドID抽出部14により抽出されたグリッドIDの系列に基づき、上述したように、RNNモデルのパラメータを用いることにより構築されたRNNモデルと、目的地候補情報と、グリッド間の距離情報とを用いて、ユーザの目的地を予測する。   The input information described above is a series of positioning data to be predicted when the destination is predicted. As an example, as shown in FIG. 5, the identification ID of the positioning data in which a set of latitude and longitude is positioned. Is information in which a positioning number represented by an integer value, a latitude that is a part of positioning data, a longitude that is a part of positioning data, and a positioning time are associated with each other. The destination prediction unit 22 is constructed by using the parameters of the RNN model as described above based on the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit 14 from the positioning data sequence included in the input information. The user's destination is predicted using the RNN model, destination candidate information, and distance information between grids.

目的地予測部22は、近接遷移確率計算部4を含んで構成されている。
近接遷移確率計算部24は、グリッド間の距離に基づく重みベクトルを用いて、各々のグリッドについて、グリッド間の距離に応じた近接遷移確率を計算する。また、近接遷移確率計算部24は、各々のグリッドへの遷移確率を、計算した近接遷移確率に補正するように更新する。
The destination prediction unit 22 includes the proximity transition probability calculation unit 4.
The proximity transition probability calculation unit 24 calculates a proximity transition probability according to the distance between the grids for each grid using a weight vector based on the distance between the grids. Moreover, the proximity transition probability calculation unit 24 updates the transition probability to each grid so as to correct the calculated proximity transition probability.

また、目的地予測部22は、サンプリングシミュレーションを行う際に、測位データの系列から抽出されたグリッドIDの系列に基づき、RNNモデルを用いて、測位データの系列の最終点に対応するグリッドから各グリッドへの遷移確率、及び状態ベクトルを算出する。そして、目的地予測部22は、算出した遷移確率をグリッド間の距離に応じた重みによって補正し、補正した遷移確率に基づき、次のステップに移動するグリッドをサンプリングし、遷移確率と状態ベクトルとをRNNモデルに入力して次のステップにおける遷移確率及び状態ベクトルを算出することを繰り返す。   In addition, when performing the sampling simulation, the destination predicting unit 22 uses the RNN model on the basis of the grid ID sequence extracted from the positioning data series, and each of the grids corresponding to the final point of the positioning data series. The transition probability to the grid and the state vector are calculated. Then, the destination prediction unit 22 corrects the calculated transition probability with a weight according to the distance between the grids, samples the grid that moves to the next step based on the corrected transition probability, Is input to the RNN model, and the transition probability and state vector in the next step are calculated repeatedly.

なお、本実施形態に係る目的地予測装置10は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、各種プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)を備えたコンピュータ装置で構成される。また、目的地予測装置10を構成するコンピュータは、ハードディスクドライブ、不揮発性メモリ等の記憶部を備えていても良い。本実施形態では、CPUがROM、ハードディスク等の記憶部に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、上記のハードウェア資源とプログラムとが協働し、上述した機能が実現される。   The destination prediction apparatus 10 according to the present embodiment is configured by a computer apparatus including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory) that stores various programs. . Moreover, the computer which comprises the destination prediction apparatus 10 may be provided with memory | storage parts, such as a hard disk drive and a non-volatile memory. In the present embodiment, the CPU reads and executes a program stored in a storage unit such as a ROM or a hard disk, whereby the hardware resources and the program cooperate to realize the above-described function.

また、本実施形態では、測位データ系列履歴データベース12、目的地予測モデルパラメータデータベース18、及び、目的地候補データベース20は、目的地予測装置10の内部に設けられているが、これに限らず、目的地予測装置10の外部に設けられていても構わない。   In the present embodiment, the positioning data series history database 12, the destination prediction model parameter database 18, and the destination candidate database 20 are provided in the destination prediction apparatus 10, but not limited thereto. It may be provided outside the destination prediction apparatus 10.

以上のような機能を備えた目的地予測装置10によって実行される処理は、RNNモデルのパラメータを記憶するための学習フェーズと、入力した入力情報に基づいて目的地を予測するための予測フェーズと、に分けられる。   The processing executed by the destination prediction apparatus 10 having the functions as described above includes a learning phase for storing parameters of the RNN model, a prediction phase for predicting the destination based on input input information, , Divided into

まず、本実施形態に係る目的地予測装置10による学習フェーズにおける処理の流れの概要を、図6に示すフローチャートを用いて説明する。   First, the outline of the processing flow in the learning phase by the destination prediction apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS101では、グリッドID抽出部14が、測位データ系列履歴データベース12から測位データ系列履歴情報を取得し、取得した測位データ系列履歴情報に含まれる測位データの系列に基づいて、グリッドIDの系列を抽出するデータ入力時の抽出処理を行う。なお、データ入力時の抽出処理については、図9に示すフローチャートを用いて後述する。   In step S101, the grid ID extraction unit 14 acquires the positioning data sequence history information from the positioning data sequence history database 12, and based on the positioning data sequence included in the acquired positioning data sequence history information, the grid ID sequence is obtained. Performs extraction processing when inputting data to be extracted. The extraction process at the time of data input will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS103では、目的地予測モデル学習部16が、抽出されたグリッドIDの系列から、RNNモデルを学習する学習処理を行う。なお、学習処理については、図10に示すフローチャートを用いて後述する。   In step S103, the destination prediction model learning unit 16 performs a learning process of learning the RNN model from the extracted grid ID series. The learning process will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS105では、目的地予測モデル学習部16が、学習したRNNモデルのパラメータを目的地予測モデルパラメータデータベース18に記憶させる。   In step S <b> 105, the destination prediction model learning unit 16 stores the learned parameters of the RNN model in the destination prediction model parameter database 18.

次に、本実施形態に係る目的地予測装置10による予測フェーズにおける処理の流れの概要を、図7に示すフローチャートを用いて説明する。   Next, an outline of the flow of processing in the prediction phase by the destination prediction apparatus 10 according to the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.

ステップS201では、グリッドID抽出部14が、入力情報を入力し、入力した入力情報に含まれる測位データの系列に基づいて、グリッドIDの系列を抽出するデータ入力時の抽出処理を行う。なお、データ入力時の抽出処理については、図9に示すフローチャートを用いて後述する。   In step S <b> 201, the grid ID extraction unit 14 inputs input information, and performs an extraction process at the time of data input for extracting a grid ID series based on the positioning data series included in the input information. The extraction process at the time of data input will be described later with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS203では、目的地予測部22が、目的地予測モデルパラメータデータベース18からRNNモデルのパラメータを取得すると共に、目的地候補データベース20から目的地候補情報を取得する。また、目的地予測部22が、抽出されたグリッドIDの系列から、取得したRNNモデルのパラメータを用いて構築されたRNNモデルと、取得した目的地候補情報とを用いて、ユーザの目的地を予測する予測処理を行う。なお、予測処理については、図12に示すフローチャートを用いて後述する。   In step S <b> 203, the destination prediction unit 22 acquires parameters of the RNN model from the destination prediction model parameter database 18 and acquires destination candidate information from the destination candidate database 20. In addition, the destination prediction unit 22 uses the RNN model constructed using the acquired RNN model parameters from the extracted grid ID series, and the acquired destination candidate information to determine the user's destination. Perform prediction processing to predict. The prediction process will be described later using the flowchart shown in FIG.

ここで、本実施形態におけるグリッドID抽出部14の処理について詳細に説明する。なお、グリッドID抽出部14は、目的地の予測の開始時に行う初期の抽出処理と、測位データの系列を入力した際に行うデータ入力時の抽出処理と、を行う。   Here, the process of the grid ID extraction part 14 in this embodiment is demonstrated in detail. The grid ID extraction unit 14 performs an initial extraction process performed at the start of destination prediction and an extraction process at the time of data input performed when a series of positioning data is input.

まず、グリッドID抽出部14の初期の抽出処理の流れを、図8に示すフローチャートを用いて説明する。なお、初期の抽出処理は、データ入力時の抽出処理に先立って行われる処理である。   First, the flow of the initial extraction process of the grid ID extraction unit 14 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The initial extraction process is a process performed prior to the extraction process at the time of data input.

ステップS301では、グリッドID抽出部14が、緯度経度空間を一定間隔の格子状に分割することにより、各々矩形状の領域である複数のグリッドを作成する。   In step S <b> 301, the grid ID extraction unit 14 divides the latitude / longitude space into a lattice having a predetermined interval, thereby creating a plurality of grids, each of which is a rectangular region.

なお、緯度経度空間を分割する方法はこれに限らず、緯度及び経度の各々の組が何れかの分割領域に含まれるように分割されれば良く、例えば下記の非特許文献5に開示された公知技術であるジオハッシュを用いて分割しても良い。また、本実施形態では、緯度経度空間を一定間隔の格子状に分割することにより各々形状が等しい複数のグリッドを作成するが、グリッドの形状はこれに限らず、サイズ又は形状が異なる複数のグリッドを作成しても良い。   Note that the method of dividing the latitude / longitude space is not limited to this, and may be divided so that each set of latitude and longitude is included in one of the divided regions. For example, it is disclosed in Non-Patent Document 5 below. You may divide | segment using the well-known technique geo-hash. In the present embodiment, a plurality of grids having the same shape are created by dividing the latitude / longitude space into a lattice at regular intervals. However, the shape of the grid is not limited to this, and a plurality of grids having different sizes or shapes are used. May be created.

[非特許文献5] Kisung Lee, Raghu K. Ganti, Mudhakar Srivatsa, Ling Liu, "Efficient spatial query processing for big data", In Proc. of SIGSPATIAL’14, pp.469-472 (2014). [Non-Patent Document 5] Kisung Lee, Raghu K. Ganti, Mudhakar Srivatsa, Ling Liu, "Efficient spatial query processing for big data", In Proc. Of SIGSPATIAL'14, pp.469-472 (2014).

ステップS303では、グリッドID抽出部14が、分割で得られた各々のグリッドに、グリッドIDとして整数値を割り当てる。本実施形態では、グリッドID抽出部14は、0から順に値を1ずつ増やしつつ各々のグリッドに整数値を割り当てることにより、複数のグリッドの各々でグリッドIDが重複することを回避する。   In step S303, the grid ID extraction unit 14 assigns an integer value as a grid ID to each grid obtained by the division. In this embodiment, the grid ID extraction part 14 avoids duplication of grid ID in each of a plurality of grids by assigning an integer value to each grid while increasing the value by 1 in order from 0.

次に、グリッドID抽出部14のデータ入力時の抽出処理の流れを、図9に示すフローチャートを用いて説明する。   Next, the flow of extraction processing when data is input by the grid ID extraction unit 14 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

ステップS401では、グリッドID抽出部14が、入力された入力情報に含まれる測位データの系列の各々の測位データについて、対応するグリッドを決定する。   In step S401, the grid ID extraction unit 14 determines a corresponding grid for each positioning data in the positioning data series included in the input information.

ステップS403では、グリッドID抽出部14が、対応するグリッドに割り当てられた整数値の系列をグリッドIDの系列として目的地予測部22に出力する。   In step S403, the grid ID extraction unit 14 outputs the integer value series assigned to the corresponding grid to the destination prediction unit 22 as a grid ID series.

次に、本実施形態における目的地予測モデル学習部16が実行する学習処理について、図10に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。   Next, learning processing executed by the destination prediction model learning unit 16 in the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.

以下、数式内においてはベクトルをボールド表示で表し、本文中においてはベクトルの記号に「^」を付して表す。   Hereinafter, the vector is expressed in bold in the mathematical expression, and in the text, the vector symbol is represented by “^”.

ステップS501では、グリッドID抽出部14が、測位データ系列履歴データベース12から測位データ系列履歴情報を取得し、取得した測位データ系列履歴情報に含まれる測位データの系列に基づいて、上述した学習時の抽出処理により得られたグリッドIDの系列を抽出する。また、グリッドID抽出部14が、全てのグリッド数の次元からなるone−hot表現の特徴ベクトルの系列を算出する。なお、ここでいうone−hot表現の特徴ベクトルは、対応するグリッドIDの要素が1となり、それ以外の要素が0となるバイナリベクトルである。   In step S501, the grid ID extraction unit 14 acquires the positioning data sequence history information from the positioning data sequence history database 12, and based on the positioning data sequence included in the acquired positioning data sequence history information, the above-described learning time. A series of grid IDs obtained by the extraction process is extracted. In addition, the grid ID extraction unit 14 calculates a series of feature vectors of one-hot expression including dimensions of all grid numbers. The feature vector of the one-hot expression here is a binary vector in which the element of the corresponding grid ID is 1 and the other elements are 0.

ステップS503では、目的地予測モデル学習部16が、算出した特徴ベクトルの系列を教師データとして、任意の測位タイミングの特徴ベクトルに対して次の測位タイミングの特徴ベクトルを予測するRNNモデルを学習する。なお、RNNの手法としては、上述した非特許文献3に開示された公知技術であるLSTM(long short term memory)を備えたRNN、上述した非特許文献4に開示された公知技術である忘却ゲート付のLSTMを備えたRNN等、公知技術を利用することが可能である。   In step S503, the destination prediction model learning unit 16 learns an RNN model that predicts a feature vector at the next positioning timing with respect to a feature vector at an arbitrary positioning timing, using the calculated feature vector series as teacher data. In addition, as the technique of RNN, RNN provided with LSTM (long short term memory) which is a known technique disclosed in Non-Patent Document 3 described above, and a forgetting gate which is a known technique disclosed in Non-Patent Document 4 described above It is possible to use a known technique such as an RNN provided with an attached LSTM.

図11に示すように、RNNモデルを用いた次の測位タイミングの特徴ベクトルの予測では、まず、パラメータに基づいて現在の測位タイミングにおけるone−hot表現の特徴ベクトルを求め(S30)、求めた特徴ベクトルを低次元に埋め込む(S32)。具体的には、モデルパラメータの一つであるwembed^と、one−hot表現の特徴ベクトルとの積を取ることで、別のベクトル空間に埋め込まれた特徴ベクトルを得る。 As shown in FIG. 11, in the prediction of the feature vector of the next positioning timing using the RNN model, first, the feature vector of the one-hot expression at the current positioning timing is obtained based on the parameters (S30), and the obtained feature is obtained. The vector is embedded in a low dimension (S32). Specifically, a feature vector embedded in another vector space is obtained by taking the product of one of the model parameters w embed ^ and the feature vector of the one-hot expression.

次に、得られた特徴ベクトルと、前の測位タイミングにおけるRNNモデルを用いて得られた潜在的な状態ベクトル(S34)とを入力し、上述した非特許文献3に開示されたLSTM等を用いて現在の測位タイミングにおける状態ベクトルを算出する(S36)。   Next, the obtained feature vector and the potential state vector (S34) obtained using the RNN model at the previous positioning timing are input, and the LSTM disclosed in Non-Patent Document 3 described above is used. The state vector at the current positioning timing is calculated (S36).

最後に、算出した状態ベクトルから、ソフトマックス関数を用いて、次の測位タイミングにおける特徴ベクトル、すなわち各々のグリッドへの移動確率を予測する(S38)。   Finally, the feature vector at the next positioning timing, that is, the probability of movement to each grid is predicted from the calculated state vector using a softmax function (S38).

なお、RNNの学習には、上述した非特許文献3に開示されているTruncated BPTT(Truncated back propagation through time)等の手法を利用することが可能である。   For the learning of the RNN, a technique such as Truncated BPTT (Truncated back propagation through time) disclosed in Non-Patent Document 3 described above can be used.

ステップS505では、学習したRNNモデルのパラメータを、目的地予測モデルパラメータデータベース18に記憶させる。なお、図3に示した目的地予測モデルパラメータ情報は、上述したLSTMを備えたRNNモデルのパラメータの一例である。すなわち、wembed^は、one−hot表現の入力特徴ベクトルを低次元の別のベクトル空間に埋め込むためのパラメータである。また、win^は、LSTMのinput gateにおけるパラメータであり、wout^は、output gateにおけるパラメータであり、wc^は、memory cellにおけるパラメータである。また、wsoftmax^は、ソフトマックス関数を用いてRNNの状態ベクトルから次の測位タイミングにおける特徴ベクトルを算出するためのパラメータである。 In step S505, the learned parameters of the RNN model are stored in the destination prediction model parameter database 18. Note that the destination prediction model parameter information shown in FIG. 3 is an example of a parameter of the RNN model provided with the above-described LSTM. That is, w embed ^ is a parameter for embedding the input feature vector of the one-hot expression in another low-dimensional vector space. In addition, w in is a parameter in the LSTM input gate, w out is a parameter in the output gate, and w c is a parameter in the memory cell. W softmax ^ is a parameter for calculating a feature vector at the next positioning timing from the state vector of the RNN using a softmax function.

次に、本実施形態における目的地予測部22が実行する予測処理について、図12に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。   Next, prediction processing executed by the destination prediction unit 22 in the present embodiment will be described in detail using the flowchart shown in FIG.

本来、RNNモデルは、現在の測位タイミングから一つ先の測位タイミングへ遷移する際の遷移先の状態を推定するモデルである。しかし、目的地を推定する場合においては、現在地から目的地に一度のステップでたどり着くとは限らない。そのため、一般的なRNNモデルの利用方法では、目的地の予測を実現することができない。   Originally, the RNN model is a model for estimating a transition destination state when transitioning from the current positioning timing to the next positioning timing. However, when estimating the destination, it is not always possible to reach the destination from the current location in one step. For this reason, it is impossible to predict the destination by using a general RNN model.

そこで、本実施形態では、目的地予測部22が、現在の測位タイミングまでのグリッドIDの系列を入力して、RNNモデルを用いて複数ステップの遷移をランダムサンプリングによってシミュレーションし、各々の目的地候補へ到達する回数をカウントする。カウントされた値は、入力に対する次の各々の目的地候補への訪問可能性とみなすことができる。そのため、このカウントされた値に基づいて目的地を決定する。   Therefore, in the present embodiment, the destination prediction unit 22 inputs a grid ID sequence up to the current positioning timing, simulates a multi-step transition by random sampling using an RNN model, and each destination candidate. Count the number of times to reach. The counted value can be considered as a visitability to each next destination candidate for the input. Therefore, the destination is determined based on the counted value.

以下、目的地を決定する具体的な方法を詳細に説明する。   Hereinafter, a specific method for determining the destination will be described in detail.

ステップS601では、目的地予測部22が、各々の目的地候補への訪問可能性を表す訪問確率ベクトルP^を零ベクトルで初期化する。   In step S601, the destination predicting unit 22 initializes a visit probability vector P ^ representing the possibility of visiting each destination candidate with a zero vector.

ステップS603では、目的地予測部22が、初期の状態ベクトルh^を零ベクトルで初期化する。   In step S603, the destination prediction unit 22 initializes the initial state vector ^ with a zero vector.

ステップS605では、目的地予測部22が、目的地予測モデルパラメータデータベース18からRNNモデルのパラメータを取得し、取得したRNNモデルのパラメータを用いてRNNモデルを構築する。この際、目的地予測部22は、上述した通り、現在の測位タイミングのグリッドIDから生成されたone−hot表現の特徴ベクトルと、直前の測位タイミングにおけるRNNモデルから得られた状態ベクトルをRNNモデルに入力することにより、次の測位タイミングにおける予測結果の特徴ベクトル及び状態ベクトルを出力する。   In step S605, the destination prediction unit 22 acquires the parameters of the RNN model from the destination prediction model parameter database 18, and constructs the RNN model using the acquired parameters of the RNN model. At this time, as described above, the destination prediction unit 22 uses the feature vector of the one-hot expression generated from the grid ID at the current positioning timing and the state vector obtained from the RNN model at the previous positioning timing as the RNN model. To output the feature vector and state vector of the prediction result at the next positioning timing.

ここで、予測結果の特徴ベクトルは、各々のグリッドへの遷移確率とみなすことができる。以下、処理対象とするグリッドgのグリッドIDから生成されたone−hot表現の特徴ベクトル、及び、処理対象とするグリッドgの1つ前の測位タイミングにおいてRNNモデルから得られた状態ベクトルh^とし、RNNモデルを用いて得られる関数RNN(グリッドg,状態ベクトルh^)と表記する。   Here, the feature vector of the prediction result can be regarded as a transition probability to each grid. Hereinafter, the feature vector of the one-hot expression generated from the grid ID of the grid g to be processed, and the state vector h ^ obtained from the RNN model at the previous positioning timing of the grid g to be processed , A function RNN (grid g, state vector h ^) obtained using the RNN model.

ステップS607では、目的地予測部22が、シミュレーション試行回数である変数iが1からNになるまでの間、ループ内の処理を繰り返すループAを開始する。なお、例えば、N=1000である。   In step S <b> 607, the destination prediction unit 22 starts loop A that repeats the processing in the loop until the variable i, which is the number of simulation trials, changes from 1 to N. For example, N = 1000.

ステップS609では、目的地予測部22が、グリッドID抽出部14により、入力情報に含まれる測位データの系列に対して上述した予測時の抽出処理を実行することによって得られたグリッドIDの系列をGとすると、グリッドIDの系列Gにおける各々の要素のグリッドIDのグリッドg毎にループ内の処理を繰り返すループBを開始する。   In step S609, the destination prediction unit 22 uses the grid ID extraction unit 14 to obtain a grid ID sequence obtained by executing the above-described extraction process at the time of prediction on the positioning data sequence included in the input information. Assuming G, a loop B that repeats the processing in the loop is started for each grid g of the grid ID of each element in the grid ID series G.

ステップS611では、目的地予測部22が、下記(1)式に基づいて、RNNモデルを用いてグリッドg及び1つ前の測位タイミングの状態ベクトルh^から、各々のグリッドへの遷移確率p^を算出し、さらに状態ベクトルh^を更新する。   In step S611, the destination predicting unit 22 uses the RNN model and the transition probability p ^ to each grid from the grid g and the state vector h ^ at the previous positioning timing using the RNN model. And further update the state vector ^.

Figure 2017204174
Figure 2017204174

ステップS613では、目的地予測部22が、グリッドIDの系列G内の全てのグリッドgについてループ内の処理を実行したか否かを判定し、否定判定となった場合はループ内の処理を繰り返し、肯定判定となった場合はループBを終了してステップS615に移行する。   In step S613, the destination prediction unit 22 determines whether or not the processing in the loop has been executed for all the grids g in the grid ID series G. If the determination is negative, the processing in the loop is repeated. If the determination is affirmative, loop B is terminated and the process proceeds to step S615.

ステップS615では、目的地予測部22が、サンプリングの回数である変数jが1からMになるまでの間、ループ内の処理を繰り返すループCを開始する。なお、Mはサンプリングの上限回数であり、例えば、M=100である。   In step S615, the destination prediction unit 22 starts a loop C that repeats the processing in the loop until the variable j, which is the number of samplings, changes from 1 to M. Note that M is the upper limit number of samplings, for example, M = 100.

ステップS616では、目的地予測部22の近接遷移確率計算部24が、各々のグリッドへの遷移確率p^を更新する近接遷移確率計算処理を実行する。以下、図13に示す近接遷移確率計算処理の流れを示すフローチャートを参照して、近接遷移確率計算処理の流れについて説明する。   In step S616, the proximity transition probability calculation unit 24 of the destination prediction unit 22 executes a proximity transition probability calculation process for updating the transition probability p ^ to each grid. Hereinafter, the flow of the proximity transition probability calculation process will be described with reference to a flowchart showing the flow of the proximity transition probability calculation process shown in FIG.

ステップS701では、近接遷移確率計算部24が、グリッドgから全|G|個のグリッドへの距離に基づく重みベクトルs^を下記(2)式に基づいて計算する。   In step S701, the proximity transition probability calculation unit 24 calculates a weight vector ^ based on the distances from the grid g to all | G | grids based on the following equation (2).

Figure 2017204174
Figure 2017204174

ここで、Dist(…,…)は、2つのグリッド間の距離[メートル]を表す。σは、各要素の重みのばらつき度合を決定する固定値であり、本実施形態では、σ=200[メートル]とする。   Here, Dist (..., ...) represents the distance [meter] between the two grids. σ is a fixed value that determines the degree of variation in the weight of each element, and in this embodiment, σ = 200 [meters].

ステップS703では、近接遷移確率計算部24が、重みベクトルs^、及び各々のグリッドへの遷移確率p^に基づいて、下記(3)式に従って、各々のグリッドへの近接遷移確率を計算し、各々のグリッドへの遷移確率p^を更新して、図12のステップS617に移行する。   In step S703, the proximity transition probability calculation unit 24 calculates the proximity transition probability to each grid according to the following equation (3) based on the weight vector s ^ and the transition probability p ^ to each grid. The transition probability p ^ to each grid is updated, and the process proceeds to step S617 in FIG.

Figure 2017204174
Figure 2017204174

ここで、上記(3)式中の「○」は、ベクトルのアダマール積を表す。   Here, “◯” in the above equation (3) represents a Hadamard product of vectors.

このように、各々のグリッドへの遷移確率を、グリッド間の距離に応じて補正し、後述するように、補正した各々のグリッドへの遷移確率に基づき、次のステップに移動するグリッドをサンプリングすることにより、物理的には起こり得ない空間的に大きく離れた遷移を予測してしまうことを回避でき、それによってより小さな誤差で目的地を予測することが可能となる。   In this way, the transition probability to each grid is corrected according to the distance between the grids, and the grid moving to the next step is sampled based on the corrected transition probability to each grid, as will be described later. Thus, it is possible to avoid predicting a transition that is physically separated that cannot occur physically, and thereby it is possible to predict the destination with a smaller error.

図12のステップS617では、目的地予測部22が、次のステップに移動した場合のグリッドとなるグリッドgを、各々のグリッドへの遷移確率p^に従ってランダムサンプリングする。   In step S617 of FIG. 12, the destination predicting unit 22 randomly samples the grid g, which is a grid when moved to the next step, according to the transition probability p ^ to each grid.

ステップS619では、目的地予測部22が、グリッドgに最も近い目的地候補dとの距離が閾値εより近いか否かを判定する。本実施形態では、1ステップでユーザが移動する距離の平均値を閾値εとし、例えば、ε=100m(メートル)である。ステップS619で肯定判定となった場合はステップS625に移行し、否定判定となった場合はステップS621に移行する。   In step S619, the destination prediction unit 22 determines whether the distance to the destination candidate d closest to the grid g is closer to the threshold ε. In the present embodiment, the average value of the distance that the user moves in one step is set as a threshold value ε, for example, ε = 100 m (meters). If the determination in step S619 is affirmative, the process proceeds to step S625. If the determination is negative, the process proceeds to step S621.

ステップS621では、目的地予測部22が、上記(1)式に基づいて、RNNモデルを用いて、グリッドg及び1ステップ前の状態ベクトルh^から、各々のグリッドへの遷移確率p^を算出し、更に、状態ベクトルh^を更新する。   In step S621, the destination prediction unit 22 calculates the transition probability p ^ to each grid from the grid g and the state vector h ^ one step before using the RNN model based on the above equation (1). Further, the state vector h ^ is updated.

ステップS623では、目的地予測部22が、変数jがMになったか否かを判定し、否定判定となった場合はループ内の処理を繰り返し、肯定判定となった場合はループCを終了してステップS627に移行する。   In step S623, the destination prediction unit 22 determines whether or not the variable j has become M. If the determination is negative, the processing in the loop is repeated, and if the determination is affirmative, loop C is terminated. Then, the process proceeds to step S627.

ステップS625では、目的地予測部22が、下記(4)式に基づいて、目的地候補dに対応する訪問確率ベクトルP^の要素Pdに1を加算する。   In step S625, the destination prediction unit 22 adds 1 to the element Pd of the visit probability vector P ^ corresponding to the destination candidate d based on the following equation (4).

Figure 2017204174
Figure 2017204174

ステップS627では、目的地予測部22が、変数iがNになったか否かを判定し、否定判定となった場合はループA内の処理を繰り返し、肯定判定となった場合はループAを終了してステップS629に移行する。   In step S627, the destination predicting unit 22 determines whether or not the variable i is N. If the determination is negative, the processing in the loop A is repeated, and if the determination is positive, the loop A is terminated. Then, the process proceeds to step S629.

ステップS629では、目的地予測部22が、各々の目的地候補への訪問可能性を表す訪問確率ベクトルP^から、最も訪問する可能性の高い目的地候補のグリッドIDを算出する。   In step S629, the destination predicting unit 22 calculates the grid ID of the destination candidate most likely to visit from the visit probability vector P ^ representing the possibility of visiting each destination candidate.

ステップS631では、目的地予測部22が、目的地候補データベース20から取得した目的地候補情報から、算出したグリッドIDと一致する目的地候補の緯度及び経度を取得して、表示手段に表示したり記憶手段に記憶したりすることにより出力する。   In step S631, the destination prediction unit 22 acquires the latitude and longitude of the destination candidate that matches the calculated grid ID from the destination candidate information acquired from the destination candidate database 20, and displays it on the display means. It is output by storing it in the storage means.

以上のように、本実施形態に係る目的地予測装置10は、測位データ系列履歴情報から緯度及び経度の組である測位データの系列の履歴を受け取り、受け取った測位データの系列の履歴に含まれる測位データの系列に基づいて、グリッドIDの系列を抽出する。また、目的地予測装置10は、グリッドIDの系列からRNNモデルを学習し、学習したRNNモデルのパラメータを目的地予測モデルパラメータ情報として記憶する。   As described above, the destination prediction apparatus 10 according to the present embodiment receives a history of positioning data series that is a set of latitude and longitude from the positioning data series history information, and is included in the received history of positioning data series. A grid ID series is extracted based on the positioning data series. Further, the destination prediction apparatus 10 learns the RNN model from the grid ID series, and stores the learned parameters of the RNN model as destination prediction model parameter information.

目的地予測装置10は、入力情報として測位データの系列を受け取り、受け取った測位データの系列に基づいてグリッドIDの系列を抽出する。また、目的地予測装置10は、目的地予測モデルのパラメータを取得してRNNモデルを構築し、抽出したグリッドIDの系列からRNNモデルを用いたサンプリングシミュレーションによって各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した訪問可能性を、グリッド間の距離に応じて補正し、補正した訪問可能性に基づいて目的地の予測結果として目的地の緯度及び経度を出力する。   The destination prediction apparatus 10 receives a series of positioning data as input information, and extracts a grid ID series based on the received positioning data series. Further, the destination prediction apparatus 10 acquires the parameters of the destination prediction model, constructs an RNN model, and visits each destination candidate by sampling simulation using the RNN model from the extracted grid ID series. , And the calculated visitability is corrected according to the distance between the grids, and the latitude and longitude of the destination are output as the destination prediction results based on the corrected visitability.

このように、ユーザの測位データの系列の履歴を用いてRNNモデルを学習し、新たに取得したユーザの測位データの系列からRNNモデルを用いたサンプリングシミュレーションを行う。この方法により、長期にわたる状態の依存性を考慮することができる。さらに、同様の方法により、新たなユーザの測位データの系列に対して、一部のみ包含する学習データを基に目的地の予測を行えるため、従来のマルコフモデルを三次以上に拡張する場合よりも、少ない移動パターンの学習データを用意すればよく、これにより、データスパースネスの問題を解決できる。また、物理的には起こり得ない空間的に大きく離れた遷移を予測してしまうことを回避でき、それによってより小さな誤差で目的地を予測することが可能となる。以上の効果を踏まえて、目的地候補への訪問可能性を算出するので、ユーザの目的地を精度良く予測することが可能になる。   In this way, the RNN model is learned using the history of the user's positioning data series, and the sampling simulation using the RNN model is performed from the newly acquired user's positioning data series. By this method, it is possible to consider the dependence of the state over a long period of time. Furthermore, the same method can be used to predict the destination based on the learning data that includes only a part of the new user's positioning data series, so that the conventional Markov model is expanded to the third or higher order. Therefore, it is sufficient to prepare learning data with a small number of movement patterns, thereby solving the problem of data sparseness. In addition, it is possible to avoid predicting a transition that is physically separated which cannot occur physically, and thereby it is possible to predict a destination with a smaller error. Based on the above effects, the possibility of visiting a destination candidate is calculated, so that the user's destination can be accurately predicted.

なお、本実施形態では、空間的位置を示す測位データとして、緯度及び経度の組を用いる場合について説明したが、これに限らず、空間的位置を示す測位データとして、目的地を予測する空間において位置を特定できる情報を用いれば良い。   In the present embodiment, the case where a set of latitude and longitude is used as the positioning data indicating the spatial position has been described. However, the present invention is not limited to this, and in the space where the destination is predicted as the positioning data indicating the spatial position. Information that can identify the position may be used.

また、本実施形態では、図1に示す機能の構成要素の動作をプログラムとして構築し、目的地予測装置10として利用されるコンピュータにインストールして実行させるが、これに限らず、ネットワークを介して流通させても良い。   Further, in the present embodiment, the operation of the components of the function shown in FIG. 1 is constructed as a program and is installed and executed on a computer used as the destination prediction apparatus 10, but the present invention is not limited to this. It may be distributed.

また、構築されたプログラムをハードディスクやフレキシブルディスク、CD−ROM等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールしたり、配布したりしても良い。   Further, the constructed program may be stored in a portable storage medium such as a hard disk, a flexible disk, or a CD-ROM, and installed in a computer or distributed.

10 目的地予測装置
12 測位データ系列履歴データベース
14 グリッドID抽出部
16 目的地予測モデル学習部
18 目的地予測モデルパラメータデータベース
20 目的地候補データベース
22 目的地予測部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Destination prediction apparatus 12 Positioning data series history database 14 Grid ID extraction part 16 Destination prediction model learning part 18 Destination prediction model parameter database 20 Destination candidate database 22 Destination prediction part

Claims (8)

グリッドIDの系列から移動経路を予測するRNN(recurrent neural network)モデルのパラメータを記憶する目的地予測モデルパラメータデータベースと、
空間的位置を示す測位データの系列から、空間的位置を分割して得られる分割領域であるグリッドを示すグリッドIDの系列を抽出するグリッドID抽出部と、
前記目的地予測モデルパラメータデータベースから前記RNNモデルのパラメータを取得して前記RNNモデルを構築し、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測する目的地予測部と、
を備えた目的地予測装置。
A destination prediction model parameter database for storing parameters of an RNN (recurrent neural network) model for predicting a movement route from a grid ID sequence;
A grid ID extraction unit that extracts a grid ID series indicating a grid that is a divided region obtained by dividing the spatial position from a series of positioning data indicating the spatial position;
The RNN model is acquired from the destination prediction model parameter database to construct the RNN model, and the RNN model and the distance between grids are used from the grid ID series extracted by the grid ID extraction unit. A destination prediction unit that calculates the possibility of visiting each destination candidate by sampling simulation, and predicts the destination based on the calculated possibility of visiting each destination candidate;
Destination prediction device with
前記測位データの系列の履歴から抽出されたグリッドIDの系列から前記RNNモデルを学習し、学習した前記RNNモデルのパラメータを前記目的地予測モデルパラメータデータベースに記憶させる目的地予測モデル学習部を更に備えた
請求項1記載の目的地予測装置。
A destination prediction model learning unit that learns the RNN model from the grid ID sequence extracted from the history of the positioning data sequence, and stores the learned RNN model parameters in the destination prediction model parameter database; The destination prediction apparatus according to claim 1.
前記目的地予測部は、前記サンプリングシミュレーションにおいて、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列に基づき、前記RNNモデルを用いて、前記測位データの系列の最終点に対応するグリッドから各グリッドへの遷移確率、及び状態ベクトルを算出し、
算出した前記遷移確率をグリッド間の距離に応じた重みによって補正し、補正した前記遷移確率に基づき、次のステップに移動するグリッドをサンプリングし、前記遷移確率と前記状態ベクトルとを前記RNNモデルに入力して前記次のステップにおける前記遷移確率及び前記状態ベクトルを算出することを繰り返す
請求項1又は2記載の目的地予測装置。
The destination prediction unit uses the RNN model based on the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit in the sampling simulation, and uses each of the grids corresponding to the final point of the positioning data series. Calculate the transition probability to the grid and the state vector,
The calculated transition probability is corrected with a weight according to the distance between the grids, and the grid that moves to the next step is sampled based on the corrected transition probability, and the transition probability and the state vector are stored in the RNN model. The destination prediction apparatus according to claim 1, wherein the destination prediction apparatus repeatedly inputs and calculates the transition probability and the state vector in the next step.
前記目的地予測部は、前記遷移確率を補正する際に、前記遷移確率を、グリッド間の距離に応じた重みと前記遷移確率とのアダマール積を用いて補正する
請求項3記載の目的地予測装置。
The destination prediction unit according to claim 3, wherein the destination prediction unit corrects the transition probability using a Hadamard product of a weight corresponding to a distance between grids and the transition probability when correcting the transition probability. apparatus.
前記目的地予測部は、前記測位データの系列の履歴における各系列の最終点の空間的位置を前記目的地候補として、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測する
請求項1〜4の何れか1項記載の目的地予測装置。
The destination prediction unit uses the RNN model from the grid ID sequence extracted by the grid ID extraction unit, with the spatial position of the final point of each series in the history of the positioning data series as the destination candidate. 5. The possibility of visiting a destination candidate is calculated by a sampling simulation using the distance between the grids, and the destination is predicted based on the calculated possibility of visiting each destination candidate. The destination prediction apparatus according to item 1.
グリッドID抽出部、及び目的地予測部を備えた目的地予測装置が行う目的地予測方法であって、
前記グリッドID抽出部が、空間的位置を示す測位データの系列から、空間的位置を分割して得られる分割領域であるグリッドを示すグリッドIDの系列を抽出するステップと、
前記目的地予測部が、グリッドIDの系列から移動経路を予測するRNN(recurrent neural network)モデルのパラメータを記憶する目的地予測モデルパラメータデータベースから前記RNNモデルのパラメータを取得して前記RNNモデルを構築し、前記グリッドID抽出部により抽出された前記グリッドIDの系列から前記RNNモデル、及びグリッド間の距離を用いたサンプリングシミュレーションによって各々の目的地候補への訪問可能性を算出し、算出した各々の目的地候補への訪問可能性に基づき目的地を予測するステップと、
を有する目的地予測方法。
A destination prediction method performed by a destination prediction apparatus including a grid ID extraction unit and a destination prediction unit,
The grid ID extracting unit extracting a grid ID series indicating a grid which is a divided region obtained by dividing a spatial position from a series of positioning data indicating a spatial position;
The destination prediction unit acquires the parameters of the RNN model from a destination prediction model parameter database that stores parameters of a recurrent neural network (RNN) model that predicts a travel route from a grid ID series, and constructs the RNN model. Then, the possibility of visiting each destination candidate is calculated from the grid ID series extracted by the grid ID extraction unit by sampling simulation using the RNN model and the distance between the grids. Predicting a destination based on potential visits to destination candidates,
Destination prediction method having
グリッドID抽出部、目的地予測モデル学習部、及び目的地予測部を備えた目的地予測装置が行う請求項6記載の目的地予測方法であって、
前記目的地予測モデル学習部が、前記測位データの系列の履歴から抽出されたグリッドIDの系列から前記RNNモデルを学習し、学習した前記RNNモデルのパラメータを前記目的地予測モデルパラメータデータベースに記憶させるステップを更に有する
請求項6記載の目的地予測方法。
The destination prediction method according to claim 6, which is performed by a destination prediction device including a grid ID extraction unit, a destination prediction model learning unit, and a destination prediction unit,
The destination prediction model learning unit learns the RNN model from the grid ID series extracted from the positioning data series history, and stores the learned parameters of the RNN model in the destination prediction model parameter database. The destination prediction method according to claim 6, further comprising a step.
コンピュータを、請求項1〜5の何れか1項記載の目的地予測装置の各部として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each part of the destination prediction apparatus of any one of Claims 1-5.
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