一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法技术

本发明专利技术公开了一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，包括下述步骤：设路网中存在N辆车，分别编号T

An auction based empty car scheduling method for self driving taxi

【技术实现步骤摘要】
一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法
本专利技术涉及交通运输
，具体涉及一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法。
技术介绍
城市人口激增与日益增长的出行需求是造成城市交通拥堵的原因之一。近年来各地鼓励交通出行者使用公共交通服务。随着人工智能与自动驾驶技术的蓬勃发展，未来的交通方式将转变为以自动驾驶的出租车服务为主的共享交通模式。区别于传统的出租车，自动驾驶出租车必须依靠有效的调度算法决定空载车辆的分布以及空车分配的乘客。出租车车队调度问题的两个主要优化目标是：1、减少响应时间，即乘客发布请求至出租车到达乘客所在地之间的时间；2、减少空车行驶的成本，而空车调度是实现上述两个目标的关键问题之一。目前，已存在以下空车调度方案：(1)《基于真实轨迹的出租车智能调度系统研究》通过分析乘客出行的历史数据，发现乘客出现的模型服从泊松过程，即将短时间内使用同一车辆的所有乘客都视为“一名乘客”，并绘制乘客出现的频率直方图，发现乘客出现的模型服从泊松过程；通过最大似然估计泊松过程的特征值，即这段时间内历史数据中平均每分钟乘客出现的数量。将乘客出现较多的区域定义为热点，出租车规划路线时经过多个热点，并通过迪杰斯特拉算法得出行驶距离最短的一条作为出租车空车行驶路线，在行驶途中监听乘客是否出现；(2)《城市自助式公共出租车的调度问题探讨》以出租车的整体费用之和为目标函数，建立不完全满足的确定性空车调配模型，通过时空上的分解将空车调配问题简化为若干前后关联的时空阶段，利用函数逼近法得出最优解即最优调度方案；(3)《智能出租车调度系统的设计与实现》通过分析过去历史调度乘客的分布情况来指导空车在城市的分布，创建出租车MAS组织优化平台来找到计算全局分布的最优公式；(4)《Taxidispatchingsystemanddispatchingmethod》出租车客户使用手机发送请求，控制中心将请求发送给满足调度的出租车司机，出租车司机对此进行报价，直至最后控制中心选择一个最佳的司机来向客户通知调度情况。但是，上述方案具有如下缺陷：(1)该调度系统使用的历史数据都是静态的，随着时间的推移，历史数据与真实数据偏差会增大，缺乏一个机制动态更新历史数据；(2)用线性函数逼近是一种近似算法，其精度不能达到较高水准，与真实解的误差较大；(3)过度依赖于历史数据，缺乏自主反馈与更正机制；(4)需要司机的人为参与，调度效率低。值得注意的是，未来智慧城市的交通方式以自动驾驶出租车的共享交通为主。车辆与乘客都会在每个时刻发生动态变化，这种高度动态的车队称之为开放车队。以上的调度方案不能很好的用于开放车队，原因在于以上方案只能确定某一时刻是静态最优的，但在短暂的时间之后，可能存在一种更佳的调度方案，这就意味着某一车辆可以拒绝先前的乘客转而去服务另一个乘客。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，该方法考虑车辆与乘客在时空上的动态的不确定性，提供一种在调度周期内任何时刻都为最佳的调度方案；动态分配车辆，减少乘客整体等待时间与车辆空驶距离；依赖较少的历史数据，通过竞拍式的模型智能决策调度方案。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，包括下述步骤：设路网中存在N辆车，分别编号T1，T2…..Ti，i≤N，存在M个乘客别编号C1，C2…..Cj，j≤M；每个车辆Ti和每个乘客Cj都执行以下流程：乘客端步骤1：使用A*算法，搜索所有车辆到乘客Cj的最短距离或时间Di,j，并寻找最快和第二快到乘客Cj的两辆车，分别标记为t1,i,j，t2,i,j；乘客C1标记T1为t1,1,1，T2为t2,2,1；乘客端步骤2：计算出价“虚拟”价格Pi,j；其中出价“虚拟”价格为：设α＝0，β＝1元/公里，乘客C1对T1的出价价格P1,1＝1元，乘客C2对T1的出价价格P1,2＝6元；乘客端步骤3：乘客Cj以步骤2的“虚拟”价格Pi,j对寻找到的t1,i,j出价，即对t1,i,j发生竞拍信号，发送后等待车辆端返回配对状态信号，等待的信号分为拒绝和接受，若乘客接收的为拒绝信号，则返回乘客端步骤1处执行即返回调度池，若乘客接收的为接受信号即可开始出租车服务；车辆端步骤1：初始化车辆，车辆Ti初始化Pi＝0，并等待乘客竞拍；车辆端步骤2：车辆Ti接收所有乘客竞拍Ti的竞拍的信号，逐一比对所有出价价格，对出价价格最高的乘客发送接受信号，其余乘客发生拒绝信号，若此时还有更高的出价者，车辆Ti可以对已发送接受信号的乘客进行取消服务从而转向服务于新的出价者；乘客C1和C2都将对T1发生竞拍信号，但乘客C1对T1的出价价格P1,1＝1元，乘客C2对T1的出价价格P1,2＝6元，T1将会最终选择乘客C2开始服务，C1则重新回到调度池；为应对乘客和车辆在时空上的不确定性的情况，则有如下过程：(1)新的乘客加入；新的乘客加入从乘客端步骤1开始执行即可；(2)新的车辆加入；每个乘客从乘客端步骤1开始，若标记的t1,i,j或t2,i,j与原先的不同，将继续从乘客端步骤2往下执行，若相同则保持原来的状态即可；为防止车辆端在无限循环监听状态，调度算法的结束条件为：(1)路网中所有乘客都已分配；(2)给定的调度周期的时间已结束。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：(1)本专利技术综合考虑车辆与乘客在时空上的不确定性的动态情况，提出的竞拍式以尽可能减少整体乘客等待时间为目标，动态调整车辆调度情况；(2)本专利技术提出的竞拍式算法依赖较少的历史数据，根据路网现状动态的智能调整调度方案；(3)本专利技术的竞拍式算法中出价价格的选取依据于乘客与车辆之间的重要性，保证调度方案是最优的。附图说明图1为本专利技术的变量和符号示意图；图2为本专利技术的出租车和乘客分布示意图；图3为本专利技术车辆端的基本流程图；图4为本专利技术乘客端的基本流程图；图5为本专利技术算例的路网图；图6为本专利技术算例的车辆与乘客位置分布图(从左到右依次为6个乘客、10个乘客、20个乘客、30个乘客的乘客与车辆的位置分布图)；图7为本专利技术的算例结果图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1～7所示，本专利技术公开了一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，首先将调度池的车辆分别编号T1，T2…..Ti,i≤N，N是调度池中所有车辆的总数目，乘客分别编号C1,C2…..Cj，j≤M，M是调度池中所有乘客的总数目；初始，每辆出租车都有“虚拟”价格Pi，i代表车辆编号；此“虚拟”价格有别于乘客进行出租车服务所支付的现实价格，此“虚拟”价格的意义是反映当前乘客选择某出租车的迫切程度，该定义只生效于本算法之中；所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，其特征在于，包括下述步骤：/n设路网中存在N辆车，分别编号T

【技术特征摘要】
1.一种竞拍式的自动驾驶出租车空车调度方法，其特征在于，包括下述步骤：
设路网中存在N辆车，分别编号T1，T2.....Ti，i≤N，存在M个乘客别编号C1，C2.....Cj，j≤M；每个车辆Ti和每个乘客Cj都执行以下流程：
乘客端步骤1：使用A*算法，搜索所有车辆到乘客Cj的最短距离或时间Di,j，并寻找最快和第二快到乘客Cj的两辆车，分别标记为t1,i,j，t2,i,j；乘客C1标记T1为t1,1,1，T2为t2,2,1；
乘客端步骤2：计算出价“虚拟”价格Pi,j；其中出价“虚拟”价格为：



设α＝0，β＝1元/公里，乘客C1对T1的出价价格P1,1＝1元，乘客C2对T1的出价价格P1,2＝6元；
乘客端步骤3：乘客Cj以步骤2的“虚拟”价格Pi,j对寻找到的t1,i,j出价，即对t1,i,j发生竞拍信号，发送后等待车辆端返回配对状态信号，等待的信号分为拒绝和接受，若乘客接收的为拒绝信号，则返回乘客端步骤1处执行即返回调度池，若乘客接收的为接受信号即可开始出...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟良，黄伊杰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44