JP6543215B2 - Destination prediction apparatus, destination prediction method, and destination prediction program - Google Patents

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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 which is a sequence 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 same.

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 spread of mobile phones equipped with positioning functions such as GPS (Global Positioning System) and Wi-Fi chips, and portable terminals such as smart phones, it has become possible to easily acquire positioning data in which the position of the user is measured. Therefore, if it is possible to predict the destination of the user using positioning data from the past to the present, it can be applied to a wide range of services such as information recommendation and life support according to the prediction result.

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 of predicting a user's destination using the positioning data. In the method using the sequence mining, for example, from the positioning data of the GPS by the portable terminal carried by the user, the area where the user stays is extracted by mining processing. Furthermore, by representing transition behavior among multiple stay areas as a Markov model and calculating the transition probability, it predicts a destination which is a stay area where a user staying at a certain place will stay next (See, for example, 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 consideration the short-term state dependency such as the first-order Markov model, as the transition behavior between the staying places. On the other hand, it is expected to predict the destination with a smaller error by considering the long-term state dependency.

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 a method of efficient destination prediction considering long-term state dependency, a sequence of positioning data is expressed in discrete grid space, and transition between grids is modeled using RNN (recurrent neural network). , And a method of predicting a destination based on the transition probability obtained from the RNN model.

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 RNN model described above, spatial proximity between grids is not taken into consideration when modeling transitions between discretized grids. Therefore, there is a problem that the model sometimes predicts a spatially far apart transition which can not physically occur, which worsens the 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 above circumstances, and is capable of accurately predicting a user's destination in consideration of spatial proximity, a destination prediction method, and a destination prediction method. It aims to provide a destination forecasting 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 stores a destination prediction model parameter database storing parameters of a recurrent neural network (RNN) model that predicts a moving path from a sequence of grid IDs; A grid ID extraction unit for extracting a grid ID sequence indicating a grid which is a divided area obtained by dividing a spatial position from a sequence of positioning data indicating a parameter of the RNN model from the destination prediction model parameter database Can be visited to each destination candidate by sampling simulation using the RNN model and the distance between grids from the grid ID series extracted by the grid ID extraction unit. Calculated and calculated And D. a destination prediction unit for predicting 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。   The destination prediction model learning unit which learns the RNN model from the grid ID series extracted from the history of the positioning data series and stores the learned RNN model parameters in the destination prediction model parameter database You may do so.

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 is a grid corresponding to the final point of the series of positioning data using the RNN model based on the series of grid IDs extracted by the grid ID extraction section in the sampling simulation. The transition probability from each to the 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 to be moved to the next step is sampled based on the corrected transition probability. The transition probability and the state vector may be repeated by inputting the transition probability and the state vector to the RNN model and calculating 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。   Further, when correcting the transition probability, the destination prediction unit may correct the transition probability using a Hadamard product of a weight according to the distance between grids and 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。   Further, the destination prediction unit determines the spatial position of the final point of each series in the history of the series of positioning data as the destination candidate from the series of grid IDs extracted by the grid ID extraction section. The possibility of visiting a destination candidate may be calculated by sampling simulation using the model and the distance between the grids, and the destination may be predicted based on the calculated possibility of visiting the 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, the 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, and the grid ID extraction unit Extracting a sequence of grid IDs indicating a grid which is a divided area obtained by dividing the spatial position from the sequence of positioning data indicating the spatial position, and the destination prediction unit calculates the sequence of grid IDs from the sequence of grid IDs The parameters of the RNN model are acquired from a destination prediction model parameter database that stores parameters of a recurrent neural network (RNN) model that predicts a movement route, the RNN model is constructed, and the grid ID is extracted by the grid ID extraction unit. The RNN model from the series of grid ID and the sump using the distance between the grids Calculating a visitability to each destination candidate by ring simulation, and predicting a destination based on the calculated visitability to 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。   The destination prediction method is performed by a destination prediction apparatus including a grid ID extraction unit, a destination prediction model learning unit, and a destination prediction unit, and the destination prediction model learning unit is a series of the positioning data. The RNN model may be learned from a series of grid IDs extracted from the history of (4), and parameters of the learned RNN model may be stored 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, a destination prediction program of the present invention is a program for causing a computer to function as each part of the destination prediction device 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 the destination of the user while taking spatial proximity into consideration.

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 showing an example of composition of a destination prediction device concerning an 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 stage 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 flow chart which shows a flow of extraction processing at the time of data input performed by a destination prediction device concerning an 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 flow chart which shows a flow of prediction processing performed by a destination prediction device concerning an 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 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 the user carries a portable terminal equipped with a GPS, a Wi-Fi chip or the like and goes to a destination.

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, learning of an RNN (recurrent neural network) model (see Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 below) that predicts the user's next moving destination with respect to the history of the sequence of positioning data. After that, the possibility of visiting a destination candidate is calculated by sampling simulation using the RNN model. This makes it possible to solve the data sparseness problem while considering the dependency of the state over a long period of time, and it is possible to predict the future destination of the user 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 sequence 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 The candidate database 20 and the 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 shown in FIG. 2 as an example, the positioning data sequence history database 12 is positioning data (in this embodiment, indicating the spatial position measured by the portable terminal when the user moves with the portable terminal) , A positioning number in which an identification ID of a latitude and a longitude is represented by an integer value, a latitude measured as a part of positioning data, a longitude measured as a part of positioning data, and a measured time The associated positioning data sequence history information is stored. In the positioning data series history information, a series of positioning data is configured 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 pieces, and allocates a grid ID, which is an identification ID, to each grid, which is a divided area, with an integer value. In addition, the grid ID extraction unit 14 associates the grid ID with the set of latitude and longitude of each positioning data based on the series of positioning data stored in the positioning data sequence history database 12 to obtain a grid ID. Extract a series of

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 a grid to be a next movement destination from the sequence of grid IDs 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 of 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 shown in FIG. 3 as an example, destination prediction model parameter information in which parameter names of RNN model parameters and parameter values of RNN model parameters are associated with each other. Ru.

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。   In the destination candidate database 20, as shown in FIG. 4 as an example, the destination candidate number in which the identification ID of the destination candidate is represented by an integer value, the latitude of the destination candidate, and the longitude of the destination candidate respectively correspond 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 positioning data sequence is extracted as a destination candidate from a plurality of sets of positioning data, and the extracted latitude and longitude pair is the latitude of the destination candidate The destination candidate information is constructed by setting the length and 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 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 a clustered subset is used as a destination candidate Also good. In this case, it is preferable to construct destination candidate information by setting the average value and median value of the latitude and longitude of the final point included in the subset as the latitude and longitude of the destination candidate.

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 positioning data to be predicted when the destination is predicted, that is, based on input information input as positioning data indicating at least a part of the moving route to the current position of the user. Perform sampling simulation using the RNN model constructed by using the parameters of the RNN model, the destination candidate information, and the distance information between grids, and calculate the possibility of visiting each destination candidate Predict the user's destination based on the calculated purpose and the possibility of visiting a 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, and as shown in FIG. 5 as an example, an identification ID of positioning data for which a pair of latitude and longitude has been positioned. The positioning number represented by an integer value, the latitude which is a part of positioning data, the longitude which is a part of positioning data, and the time which was measured are each matched information. Then, based on the series of grid IDs extracted by the grid ID extraction unit 14 from the series of positioning data included in the input information, the destination prediction unit 22 is constructed by using the parameters of the RNN model as described above. The destination of the user is predicted using the RNN model thus obtained, 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 is configured to include the proximity transition probability calculation unit 4.
The proximity transition probability calculation unit 24 calculates a proximity transition probability according to the distance between grids for each grid using a weight vector based on the distance between grids. Further, 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。   Also, when performing the sampling simulation, the destination prediction unit 22 uses the RNN model based on the grid ID sequence extracted from the positioning data sequence, and uses the RNN model to generate each grid from the grid corresponding to the final point of the positioning data sequence. Calculate transition probability to grid and state vector. Then, the destination prediction unit 22 corrects the calculated transition probability with a weight according to the distance between the grids, and based on the corrected transition probability, samples the grid to be moved to the next step, and the transition probability and the state vector Are input to the RNN model to calculate the transition probability and the state vector in the next step.

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 device 10 according to the present embodiment is configured by, for example, a computer device provided with a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), and a read only memory (ROM) for storing various programs. . Moreover, the computer which comprises the destination prediction apparatus 10 may be equipped with memory | storage parts, such as a hard disk drive and non-volatile memory. In the present embodiment, when the CPU reads and executes the program stored in the storage unit such as the ROM and the hard disk, the above-described hardware resource and the program cooperate with each other 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 sequence history database 12, the destination prediction model parameter database 18, and the destination candidate database 20 are provided inside the destination prediction apparatus 10. However, the present invention is not limited to this. It may be provided outside the destination prediction device 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 above functions includes a learning phase for storing parameters of the RNN model, and a prediction phase for predicting the destination based on the input information inputted. It is 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, an overview of the flow of processing in the learning 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 positioning data sequence history information from the positioning data sequence history database 12, and based on the sequence of positioning data included in the acquired positioning data sequence history information, the grid ID sequence Perform extraction processing at the time of data input to be extracted. The extraction processing at the time of data input will be described later using 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 sequence. The learning process will be described later using 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 S105, 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, the outline of the flow of processing in the prediction phase by the destination prediction device 10 according to the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. 7.

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 S201, the grid ID extraction unit 14 receives input information, and performs extraction processing at the time of data input for extracting a grid ID sequence based on the sequence of positioning data included in the input information. The extraction processing at the time of data input will be described later using 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 S203, the destination prediction unit 22 acquires the 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 parameters of the acquired RNN model from the sequence of the extracted grid ID, and the acquired destination candidate information to use the destination of the user. Perform prediction processing to predict. The prediction process will be described later using a 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 unit 14 in the present embodiment will be described in detail. The grid ID extraction unit 14 performs initial extraction processing performed at the start of prediction of a destination and extraction processing at the time of data input performed when a sequence 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 using 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 S301, the grid ID extraction unit 14 divides the latitude and longitude space into grids at regular intervals to create a plurality of grids that are rectangular areas.

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 and longitude space is not limited to this, as long as each set of latitude and longitude is divided so as to be included in any division area, for example, disclosed in Non-Patent Document 5 below. It may be divided using a geo-hash which is a known technique. Further, in the present embodiment, a plurality of grids each having the same shape are created by dividing the latitude and longitude space into grids at regular intervals, but the shape of the grid is not limited to this, and a plurality of grids having different sizes or shapes You may create

[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 integer values as grid IDs to each grid obtained by division. In the present embodiment, the grid ID extraction unit 14 avoids overlapping of grid IDs in each of a plurality of grids by assigning an integer value to each grid while increasing the value one by one 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 at the time of data input of the grid ID extraction unit 14 will be described using 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 piece of positioning data of the series of positioning data included in the input information input.

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 sequence of integer values assigned to the corresponding grid as the grid ID sequence to the destination prediction unit 22.

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, the learning process performed by the destination prediction model learning unit 16 in the present embodiment will be described in detail using 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, in the mathematical expression, a vector is represented in bold, and in the text, the symbol of the vector is represented by adding “^”.

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 positioning data sequence history information from the positioning data sequence history database 12, and based on the sequence of positioning data included in the acquired positioning data sequence history information, at the time of learning described above A series of grid IDs obtained by extraction processing is extracted. Further, the grid ID extraction unit 14 calculates a series of feature vectors of one-hot expression including dimensions of all grid numbers. Here, the feature vector of the one-hot expression 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 the feature vector of the next positioning timing with respect to the feature vector of any positioning timing, using the calculated sequence of feature vectors as training data. In addition, as a method of RNN, RNN provided with LSTM (long short term memory) which is a known technique disclosed in the above-mentioned Non-Patent Document 3, oblivion gate which is a known technique disclosed in the above-mentioned Non-Patent Document 4 It is possible to use well-known techniques, such as RNN provided with 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 determined based on the parameters (S30) Embed vectors in low dimensions (S32). Specifically, the feature vector embedded in another vector space is obtained by taking the product of w embed ^, which is one of the model parameters, 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. A 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, from the calculated state vector, the soft max function is used to predict the feature vector at the next positioning timing, that is, the movement probability to each grid (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。   In addition, it is possible to use methods, such as Truncated BPTT (Truncated back propagation through time) currently disclosed by the nonpatent literature 3 mentioned above, for learning of RNN.

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 RNN model parameters are stored in the destination prediction model parameter database 18. The destination prediction model parameter information shown in FIG. 3 is an example of the parameters 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. Further, w in ^ is a parameter in the input gate of LSTM, w out ^ is a parameter in the output gate, and w c ^ is a parameter in the memory cell. Further, w softmax ^ is a parameter for calculating a feature vector at the next positioning timing from the RNN state vector using the soft max 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, the prediction processing performed by the destination prediction unit 22 in the present embodiment will be described in detail using the flowchart illustrated in FIG. 12.

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。   Essentially, the RNN model is a model that estimates the state of the transition destination when transitioning from the current positioning timing to the positioning timing one ahead. However, in the case of estimating the destination, it does not necessarily reach from the current location to the destination in one step. Therefore, with the general RNN model usage method, it is not possible to realize destination prediction.

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 transitions of a plurality of steps by random sampling using the RNN model, and can be used as destination candidates for each destination. Count the number of times to reach The counted value can be regarded as the possibility of visiting 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 of 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 prediction 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 an initial state vector h ^ 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 of the current positioning timing and the state vector obtained from the RNN model at the immediately preceding positioning timing as the RNN model. , And outputs the feature vector and the 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 the 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 positioning timing immediately before the grid g to be processed , RNN (grid g, state vector h ^) obtained by 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 S607, the destination prediction unit 22 starts loop A which 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 causes the grid ID extraction unit 14 to execute the above-described extraction process at the time of prediction on the series of positioning data included in the input information, Assuming that G, a loop B is started which repeats the processing in the loop for each grid g of the grid ID of each element in the series G of grid IDs.

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 prediction unit 22 uses the RNN model based on the following equation (1) to determine the transition probability p ^ to each grid from the grid g and the state vector h ^ of the previous positioning timing. Are calculated, and the state vector h ^ is further updated.

Figure 0006543215
Figure 0006543215

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 performed for all the grids g in the series G of grid IDs. If a negative determination is made, the processing in the loop is repeated. If the determination is affirmative, the loop B is ended, 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 loop C, which repeats the processing in the loop until the variable j, which is the number of times of sampling, changes from 1 to M. Here, M is the upper limit number of samplings, and 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 proximity transition probability calculation processing for updating the transition probability p ^ to each grid. The flow of the proximity transition probability calculation process will be described below with reference to the 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 s ^ based on the distances from the grid g to all | G | grids based on the following equation (2).

Figure 0006543215
Figure 0006543215

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 [meters] between two grids. σ is a fixed value that determines the degree of variation of 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 0006543215
Figure 0006543215

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, “o” in the equation (3) represents the Hadamard product of the vector.

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。   Thus, the transition probability to each grid is corrected according to the distance between the grids, and the grid to be moved to the next step is sampled based on the corrected transition probability to each grid as described later. By doing so, it is possible to avoid predicting spatially far apart transitions which can not occur physically, thereby making it possible to predict the destination with 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 prediction unit 22 randomly samples the grid g, which is a grid in the case of moving to the next step, in accordance with 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 than the threshold ε. In this embodiment, the average value of the distance traveled by the user in one step is set as the threshold value ε, and for example, ε = 100 m (meters). When an affirmative determination is made in step S619, the process proceeds to step S625, and when a negative determination is made, 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 earlier using the RNN model based on the equation (1). And further update the state vector h ^.

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 process in the loop is repeated, and if the determination is positive, the loop C is ended. 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 0006543215
Figure 0006543215

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 prediction unit 22 determines whether or not the variable i has become N. If negative, the process in loop A is repeated, and if positive, loop A is ended. 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 prediction unit 22 calculates the grid ID of the destination candidate with the highest possibility of visiting from the visit probability vector P ^ indicating 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 the latitude and longitude on the display means. It outputs 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 the history of positioning data sequences, which is a set of latitude and longitude, from positioning data sequence history information, and is included in the history of received positioning data sequences. A grid ID sequence is extracted based on the sequence of positioning data. In addition, the destination prediction apparatus 10 learns the RNN model from the series of grid IDs, 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 sequence of positioning data as input information, and extracts a sequence of grid IDs based on the received sequence of positioning data. In addition, the destination prediction apparatus 10 acquires 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 The calculated visitability is corrected according to the distance between the grids, and the latitude and longitude of the destination are output as the prediction result of the destination 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。   Thus, the RNN model is learned using the history of the series of positioning data of the user, and a sampling simulation using the RNN model is performed from the series of positioning data of the user newly acquired. In this way, the dependence of the state over time can be taken into account. Furthermore, since a destination can be predicted based on learning data that includes only a part of a new user's positioning data sequence by the same method, it is possible to extend the conventional Markov model to a third or higher order. It is sufficient to prepare learning data of a small movement pattern, which solves the problem of data sparsity. In addition, it is possible to avoid predicting a spatially far apart transition which can not occur physically, which makes it possible to predict a destination with a smaller error. Since the possibility of visiting a destination candidate is calculated based on the above effects, it is possible to accurately predict the destination of the user.

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, although the case of using a set of latitude and longitude as positioning data indicating a spatial position has been described, the present invention is not limited to this, and in a space for predicting a destination as positioning data indicating a 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 component of the function shown in FIG. 1 is constructed as a program, installed in a computer used as the destination prediction apparatus 10 and executed, but the present invention is not limited thereto. You may distribute it.

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, a CD-ROM, etc., and may be 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
10 Destination prediction apparatus 12 Positioning data sequence history database 14 Grid ID extraction unit 16 Destination prediction model learning unit 18 Destination prediction model parameter database 20 Destination candidate database 22 Destination prediction unit

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 storing parameters of a recurrent neural network (RNN) model that predicts a movement path from a sequence of grid IDs;
A grid ID extraction unit that extracts a grid ID sequence indicating a grid that is a divided area obtained by dividing the spatial position from the sequence of positioning data indicating the spatial position;
The parameters of the RNN model are acquired from the destination prediction model parameter database to construct the RNN model, and the RNN model and the distance between the grids are used from the series of grid IDs extracted by the grid ID extraction unit. A destination prediction unit which calculates visitability to each destination candidate by sampling sampling, and predicts a destination based on the calculated visitability to each destination candidate;
Destination prediction device equipped 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。
It further comprises a destination prediction model learning unit for learning the RNN model from the grid ID sequence extracted from the history of the positioning data sequence and storing 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 on the basis of 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 sequence. Calculate transition probability to grid and state vector,
The calculated transition probability is corrected by a weight according to the distance between the grids, and the grid to be moved to the next step is sampled based on the corrected transition probability, and the transition probability and the state vector are converted to the RNN model. The destination prediction device according to claim 1, wherein the destination prediction device is repeatedly input to calculate 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 corrects the transition probability by using a Hadamard product of a weight according 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 sets the spatial position of the final point of each series in the history of the series of positioning data as the destination candidate, and the RNN model from the series of grid IDs extracted by the grid ID extraction section, The destination possibility is calculated by sampling simulation using the distance between the grid and the grid, and the destination is predicted based on the calculated possibility of visiting the destination candidate. The destination prediction device 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 extraction unit extracts a grid ID sequence indicating a grid which is a divided area obtained by dividing the spatial position from the sequence of positioning data indicating the spatial position;
The RNN model is constructed by acquiring the parameters of the RNN model from a destination prediction model parameter database storing the parameters of a recurrent neural network (RNN) model that predicts a movement path from a series of grid IDs by the destination prediction unit. The possibility of visit to each destination candidate is calculated by sampling simulation using the RNN model and the distance between the grids from the grid ID series extracted by the grid ID extraction unit, Predicting a destination based on the possibility of visiting a destination candidate;
Destination prediction method with.
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。
7. The destination prediction method according to claim 6, performed by a destination prediction apparatus provided with 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 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 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 in any one of Claims 1-5.
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