动态共乘关键算法的研究与实现

发布时间：2020-09-03 08:33

　　动态共乘是一种将具有相似出行需求的乘客聚集到同一车辆中完成服务的出行方式,与传统出租车服务相比能够显著提升车辆的出行效率,在现代社会中有望解决城市机动车数量急剧上升所带来的交通拥堵等问题。因此,动态共乘技术在国内外受到了广泛的关注。目前,关于动态共乘的研究,已经取得了一定的进展,在共乘匹配、路径规划和相关算法方面取得了较好的成果。但是,当前的研究仍然存在以下两个难点:车辆和请求之间匹配算法的实时性有待提高;匹配过程中的个性化出行考虑不足,这很大程度上影响了动态共乘的发展和应用。因此,本文将针对上述问题,对动态共乘中的关键算法展开研究。本文的研究内容和主要贡献如下:首先,针对动态共乘的实时性问题,引入过滤和细化(Filter and Refine)框架,利用其层级过滤的思想,将动态共乘的车辆匹配过程分为过滤和匹配两个阶段,从而简化每阶段的工作,提高共乘匹配的实时性。其次,在过滤阶段,本文提出了基于线路拟合度的网格索引车辆过滤算法,该算法的创新性在于,提出了一种新的线路拟合度计算方式,并将其应用于网格索引中,达到增强车辆过滤效果的目的。接着,在匹配阶段,本文提出了基于个性化需求的车辆匹配算法,该算法的创新性在于,通过引入个性化效用函数,用来评价不同乘客在不同场景下变化的个性化需求,达到满足乘客个性化的匹配结果。最后,本文在北京市道路网络上设计了仿真实验,实验结果验证了本文所提算法的有效性。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP301.6;U491
【部分图文】：

示意图,乘客,模型分类,动态

对这四种动态共乘模式进行简单Ｉ绍。逡逑１．单车辆单乘客动态共乘模型逡逑单车辆单乘客模型是动态共乘中最简单最基础的模型，其示意图如图２－２、逡逑图２－３所示。对于车辆，它只需要与一名乘客完成匹配即可。当车辆选择是否需逡逑要与该乘客进行匹配时，只需要将车辆的行程规划，与乘客的请求路径相比较，逡逑在满足一定约束条件的情况下，司机将会根据重新规划的行驶路径去完成乘客的逡逑接送任务。逡逑８逡逑

路径,信息,乘客,车辆

图２－３单车辆单乘客动态共乘模型逡逑图中参数说明：逡逑表示乘客ｐ行程规划中的第ｉ个行驶位置。逡逑如图２－２所示，图中表示车辆己有的行驶路径规划，具体为：逡逑心．１邋４邋匕０．２邋—心．３邋４Ｖｒ０．４邋—邋Ｗ０．Ｓ邋￣＾ｒ０．６逡逑当一名新的乘客发出了共乘请求并且该请求满足相关约束条件的情况该请求完成共乘匹配，并经过路径重新规划后，车辆将按照新规划的路如图２－３所示，即为车辆经过动态共乘匹配并重新规划路径后新的行驶路中可知，车辆新的行驶规划中，车辆不再由行驶到Ｗｐ，而是从１＾。．２请求的起点去接驳乘客１，并且行驶到Ｗ。．４时，将乘客１送达其终点逡逑再行驶到乘客0的终点Ｗ。．６。因此，车辆新的行驶路径规划为：逡逑７ｒ0．ｌ邋—邋Ｗ０．２邋—邋Ａ．０邋—邋Ｗ０．３邋—心．４邋—逦—匕０．５邋—邋Ｗｏ．６逡逑在单车辆单乘客动态共乘模型下，一台车辆只能与一名乘客发起共乘当乘客１与该车辆完成匹配后，该车辆在完成乘客１的共乘请求之前，其他共乘请求。逡逑

模型图,乘客,单车,动态

逡逑图２－２车辆原始路径信息逡逑？￣＇？……？￣＊？…－＊？＾＊？逡逑？’邋？逡逑图２－３单车辆单乘客动态共乘模型逡逑图中参数说明：逡逑表示乘客ｐ行程规划中的第ｉ个行驶位置。逡逑如图２－２所示，图中表示车辆己有的行驶路径规划，具体为：逡逑心．１邋４邋匕０．２邋—心．３邋４Ｖｒ０．４邋—邋Ｗ０．Ｓ邋￣＾ｒ０．６逡逑当一名新的乘客发出了共乘请求并且该请求满足相关约束条件的情况下，车逡逑辆与该请求完成共乘匹配，并经过路径重新规划后，车辆将按照新规划的路径行逡逑驶。如图２－３所示，即为车辆经过动态共乘匹配并重新规划路径后新的行驶路线。逡逑由图中可知，车辆新的行驶规划中，车辆不再由行驶到Ｗｐ，而是从１＾。．２驾驶逡逑到新请求的起点去接驳乘客１，并且行驶到Ｗ。．４时，将乘客１送达其终点逡逑之后再行驶到乘客0的终点Ｗ。．６。因此，车辆新的行驶路径规划为：逡逑７ｒ0．ｌ邋—邋Ｗ０．２邋—邋Ａ．０邋—邋Ｗ０．３邋—心．４邋—逦—匕０．５邋—邋Ｗｏ．６逡逑在单车辆单乘客动态共乘模型下

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