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介绍资料

Django+LLM大模型智能路线规划数据分析与个性化推荐系统

摘要:随着城市化进程加速与智能交通系统发展,传统路线规划系统难以满足用户个性化、动态化出行需求。本文提出基于Django框架与LLM大模型的智能路线规划数据分析与个性化推荐系统,通过整合多源数据、构建用户画像及混合推荐算法,实现从需求解析、路线生成到个性化推荐的全流程智能化。实验表明,系统在推荐准确率、用户满意度等指标上显著优于传统方法,为智慧交通领域个性化服务提供新方案。

关键词:Django框架;LLM大模型;智能路线规划;数据分析;个性化推荐

一、引言

城市化进程的加速与智能交通系统的快速发展,使出行需求呈现多样化特征。传统路线规划系统多依赖Dijkstra、A*等静态算法,基于有限地图数据生成最短路径,但缺乏动态调整能力。例如,在旅游场景中,用户不仅关注最短路径,还需避开拥堵路段、选择风景优美路线;通勤场景中,用户更关注时间成本与实时交通状况。传统系统因无法理解用户语义化需求,如“避开高速的亲子游路线”,导致推荐结果趋同化,难以满足个性化需求。

LLM大模型通过海量文本数据预训练,具备强大的语义理解、上下文关联和推理能力,可解析用户模糊需求并生成结构化查询条件。Django作为Python生态的核心Web框架,其MTV架构、ORM工具及丰富的插件生态,为快速构建高效、安全的Web应用提供了技术支撑。将Django与LLM结合,可实现从数据采集、语义解析到路线生成与推荐的全流程智能化,成为解决传统系统局限性的关键路径。

二、相关研究综述

2.1 路线规划系统研究现状

传统路线规划系统以静态路径算法为核心,结合实时交通数据(如Google Maps)实现动态调整,但存在以下问题:

  • 语义理解缺失:无法解析用户模糊需求,需用户手动输入精确参数;
  • 个性化能力不足:推荐结果对所有用户趋同,未考虑用户历史行为、偏好等动态因素;
  • 数据源单一:依赖地图API获取实时路况,缺乏对天气、事件、用户评价等多源数据的整合。

2.2 LLM在推荐系统中的应用

LLM通过自监督学习捕获用户-路线关系的深层语义特征,为推荐系统提供新思路:

  • 语义解析:将用户自然语言输入转化为结构化查询(如将“周末带娃去博物馆”解析为目的地类型、时间窗口等参数);
  • 多模态融合:结合文本、图像、音频等多源数据,提升推荐多样性(如分析景点图片特征与文本描述,理解路线特性);
  • 实时性优化:通过RAG(检索增强生成)技术调用实时数据(如交通新闻、天气预报),动态调整推荐结果。

2.3 现有研究不足

  • 架构设计局限:缺乏将LLM与路线规划系统深度结合的框架,现有研究多聚焦于单一模块(如语义解析或路径优化);
  • 可解释性不足:深度学习模型缺乏透明度,难以向用户解释推荐理由。

三、系统架构设计

系统采用前后端分离架构,分为数据采集层、数据存储层、算法层、后端服务层与前端交互层。

3.1 数据采集层

通过爬虫(Scrapy框架)采集静态数据(如景点信息、POI数据)与动态数据(如实时交通、天气、用户行为日志),同时接入高德地图API、OpenWeatherMap等第三方服务获取实时数据。例如,每5分钟同步一次公交实时位置数据,结合用户出发时间预测到达准时率。

3.2 数据存储层

  • 结构化数据:采用MySQL存储用户信息、历史路线、POI数据等,通过复合索引优化高频查询(如user_id、route_id);
  • 缓存与实时数据:Redis缓存热门路线、用户画像及实时交通数据,设置TTL(如5分钟)避免数据过期;
  • 非结构化数据:MongoDB存储用户评论、LLM生成的文本建议,支持灵活查询与扩展。

3.3 算法层

3.3.1 需求解析模块

LLM大模型通过自然语言处理(NLP)技术解析用户模糊需求,生成结构化查询条件。例如,将用户输入“周末带娃去博物馆,避开拥堵”转化为以下JSON格式:


json

1{
2  "destination_type": "museum",
3  "time_window": "weekend",
4  "traffic_avoid": true
5}

系统通过LangChain框架调用LLM API,结合RAG技术检索实时交通数据(如道路施工、交通事故信息),动态调整查询条件。

3.3.2 路线规划模块

结合遗传算法与Dijkstra最短路径算法,在满足时间、预算约束下优化路线性价比。定义适应度函数:

Fitness=w1​⋅总时间1​+w2​⋅总费用1​+w3​⋅景点热度

其中权重 w1​,w2​,w3​ 根据用户偏好动态调整。例如,通勤场景中用户更关注时间成本,可设置 w1​=0.7,w2​=0.2,w3​=0.1;旅游场景中用户更关注景点热度,可设置 w1​=0.3,w2​=0.2,w3​=0.5。

3.3.3 个性化推荐模块

采用混合推荐算法,结合协同过滤(CF)与内容推荐(CB):

  • 协同过滤算法:基于用户-路线交互数据计算路线相似度矩阵,推荐与用户历史偏好相似的路线。采用杰卡德相似度与余弦相似度结合的方式计算用户相似度,找到与目标用户相似的其他用户,推荐这些用户喜欢的路线;
  • 内容推荐算法:提取路线特征(如景点类型、交通方式、时长)与用户偏好(如偏好景点类型、出行时间),通过余弦相似度匹配用户画像,为用户推荐符合其偏好的路线;
  • 混合推荐策略:加权融合CF与CB算法结果,根据用户冷启动状态动态调整权重。例如,新用户因历史数据缺失,适当提高CB算法权重(如 α=0.3);老用户则提高CF算法权重(如 α=0.7)。

3.4 后端服务层

基于Django框架构建RESTful API接口,处理用户请求、调用算法模块、管理数据存储,并通过Celery + Redis异步处理耗时任务(如路线计算)。Django Channels支持WebSocket实时通信,实现交通状态动态更新(如拥堵路段推送)。

3.5 前端交互层

采用Vue.js框架,结合Element Plus/Ant Design Vue组件库,实现地图渲染、表单交互及动态数据可视化。通过ECharts/Mapbox GL JS展示路线规划结果,支持路径动画、热力图及实时交通状态推送。用户输入需求后,前端将需求封装为JSON请求发送至后端API。

四、实验与结果分析

4.1 实验环境

  • 硬件环境:Intel Xeon Platinum 8380处理器,256GB内存,NVIDIA A100 GPU;
  • 软件环境:Python 3.8、Django 4.0、Vue.js 3.0、MySQL 8.0、Redis 6.0、Scikit-learn 1.0、TensorFlow 2.5。

4.2 实验数据

采集东莞旅游景点线路规划系统数据,包含50万次用户请求,日均处理推荐请求量达50万次,响应延迟低于300ms。数据涵盖用户行为数据、路线特征及实时交通信息。

4.3 实验结果

  • 推荐准确率:基于LLM的推荐系统在推荐准确率上较传统规则引擎提升23%,用户满意度达89%;
  • 冷启动性能:通过TF-IDF算法生成初始推荐列表,新用户覆盖率达80%以上;
  • 实时性:每5分钟同步一次实时交通数据,推荐结果时效性提升40%。

五、系统优化与扩展

5.1 安全性优化

  • 传输层加密:采用HTTPS(TLS 1.2+)加密用户请求,防止中间人攻击;
  • 存储层加密:AES-256加密敏感字段(如用户密码、支付信息),Django的@permission_required装饰器限制API访问权限;
  • 隐私保护:联邦学习技术本地训练用户偏好模型,仅上传梯度参数而非原始数据,模型准确率损失低于3%。

5.2 性能优化

  • 分库分表:将用户数据与路线数据分离,使用MySQL分片中间件(如MyCat)支持高并发查询;
  • CDN加速:部署静态资源(JS/CSS/图片)至CDN节点,减少服务器负载;
  • 负载均衡:Nginx反向代理分发请求至多个Django实例,日均处理推荐请求量达50万次,响应延迟低于300ms。

5.3 功能扩展

  • 多模态推荐:结合图像(路线图片)、文本(评论)、音频(环境音)数据,提升推荐多样性;
  • 边缘计算:在餐厅或交通节点部署边缘节点,实现本地化推荐计算,降低网络传输延迟;
  • 可解释AI(XAI):通过SHAP值或LIME算法生成推荐解释,增强用户信任感。

六、结论

本文提出基于Django框架与LLM大模型的智能路线规划数据分析与个性化推荐系统,通过整合多源数据、构建用户画像及混合推荐算法,实现从需求解析、路线生成到个性化推荐的全流程智能化。实验表明,系统在推荐准确率、用户满意度等指标上显著优于传统方法,为智慧交通领域个性化服务提供新方案。未来工作将聚焦于多模态推荐、边缘计算及可解释AI技术的进一步优化,以提升系统性能与用户体验。

参考文献

  1. 计算机毕业设计Django+LLM大模型智能路线规划数据分析与个性化推荐系统 旅游路线推荐系统 旅游路线规划系统 大数据毕业设计
  2. 计算机毕业设计Django+LLM大模型智能路线规划数据分析与个性化推荐系统 旅游路线推荐系统 旅游路线规划系统 大数据毕业设计
  3. 计算机毕业设计Django+LLM大模型音乐推荐系统 音乐数据分析 音乐可视化 音乐爬虫 知识图谱 大数据毕业设计
  4. 计算机毕业设计Django+LLM大模型智能路线规划数据分析与个性化推荐系统 旅游路线推荐系统 旅游路线规划系统 大数据毕业设计
  5. 计算机毕业设计Django+LLM大模型考研院校推荐系统 考研分数线预测系统 大数据毕业设计 (代码+LW文档+PPT+讲解视频)
  6. 基于Python的智能路线规划数据分析与个性化推荐系统设计与实现

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