基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法及系统，包括：根据共享单车站点的单车使用流量信息，标记使用频繁的骑行区域；对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，对失衡的站点进一步判断失衡的类型，属于归还失衡还是骑出失衡；对于失衡的站点，利用与该站点距离及周围其它站点的失衡信息，选出候选调整站点；采用基于Pareto多目标选择的方法从候选调整站点中选择周围合适的站点作为当前站点的调整站点进行失衡调整。本发明专利技术根据共享单车站点之间的距离、站点的失衡比，作为选择调节站点的指标进行失衡调节。采用基于Pareto多目标选择的方法可以快速地选取调节站点，并且调节速度较快，成功率较高，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】
基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法及系统
本专利技术涉及城市计算
，特别是涉及基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法及系统。
技术介绍
共享单车是近几年新兴起的一种出行交通工具，由于共享单车价格适中、归还方便、低碳环保、利于健身等特点，深得人们喜爱，许多城市居民都在使用共享单车，例如，芝加哥，纽约，旧金山，华盛顿，巴黎，在中国也是应用广泛，例如北京，上海，杭州，广州等。共享单车其实质是一种新型的交通工具租贷业务，与公交、地铁、出租车等公共交通一脉相承。基于人们出行距离和绿色出行的心理，共享单车最大化地利用了公共交通道路的通过率，同时通过分析共享单车的使用及归还数据我们可以得到某城市的人口流动情况、以及共享单车频繁骑入、归还的共享单车站点位置信息等，有助于解决许多城市现存的问题，如空气污染，交通拥堵等。但是随着用户骑行共享单车频率的增加，所产生的问题也日益浮现出来，例如，存在一些共享单车站点内的单车只被人骑出，很少被归还；反之，一些站点内因归还共享单车过多，造成归还位置紧张，进而出现不同站点内单车数量与共享单车归还位置数量不均衡的情况。长此以往会出现某些共享单车站点没有共享单车的问题，也会出现某些站点因单车数量堆积过多，所造成的归还位置紧张的现象，同时也因为用户的生活作息习惯、上下班时间等造成了白天和夜间每个共享单车站点存在不同的使用频率。例如，商业繁华地段或学校周边，共享单车供不应求；在一些偏远地点，共享单车则供过于求。而且，某些特殊地段的站点与站点之间，也存在共享单车数量大量失衡(站点内归还共享单车数量与骑出共享单车数量不均衡)的情况。如周末，学生会将学校中的共享单车骑出，将其停放在旅游景区或商业区等繁华地段，游玩结束后很少有学生会将共享单车再骑回学校，造成了学校中共享单车数量的减少，造成用户用车难的问题；相反旅游景区、商业区则会出现共享单车堆积现象，车辆的归还位置紧张，造成用户还车难的问题。因此，如何实现站点内共享单车数量的合理配置是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，该方法可以快速地选取调节站点，并且调节速度较快，成功率较高，具有很强的实用性。为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，包括：根据共享单车站点的单车使用流量信息，标记使用频繁的骑行区域；对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，对失衡的站点进一步判断失衡的类型，属于归还失衡还是骑出失衡；其中，归还失衡即归还的车辆数远远大于骑出的车辆数；骑出失衡，即骑出的车辆数远远大于归还的车辆数；对于失衡的站点，利用与该站点距离及周围其它站点的失衡信息，选出候选调整站点；采用基于Pareto多目标选择的方法从候选调整站点中选择周围合适的站点作为当前站点的调整站点进行失衡调整。进一步的，使用频繁的骑行区域标记的方法，具体为：基于共享单车站点的单车使用流量信息，利用四叉树算法标记使用频繁的骑行区域的过程如下：首先设定一个根节点n，根节点包含两个经纬度点P1和P2；根据两点确定一个矩形区域，两点分别对应矩形的左上角和右下角；如果在此区域内，用户骑行共享单车次数超过设定的阈值σ，将利用四叉树算法将此区域进行四分化，对四分化的区域进行编号，再分别对编号的每个区域进行判断，如果在某个区域内用户骑行共享单车次数依然超过阈值σ，再对该区域进行四分化，依次迭代再对其子区域进行判断及四分化，直至所有的区域内用户骑行共享单车的次数小于设定的阈值。进一步的，对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，将用户在共享单车站点归还共享单车数量与用户从此站点骑出共享单车数量的比值作为判断此站点是否存在失衡问题的指标，如果比值在正常范围内，将此站点标记为平衡站点；如果比值超出、低于正常范围，将此站点标记为归还失衡、骑出失衡。进一步的，用户在共享单车站点归还共享单车数量与用户从此站点骑出共享单车数量的比值，计算如下：I代表在此站点用户归还的共享单车数量，O表示用户从此站点骑出的共享单车数量，δ为设定的失衡因子参数。进一步的，对当前站点进行调整，选择哪些站点对其进行调整，所依据的因素有：1、要选择的站点必须为反向失衡点，即若当前站点为骑出失衡，则要选择的站点必须为归还失衡站点；反之，若当前站点为归还失衡，则要选择的站点必须为骑出失衡站点；2、站点与被调整的当前站点的距离，距离越近越容易被选择，3、站点的失衡比，失衡越严重的站点越容易被选择；基于这三个因素，将因素1作为选择的约束条件，将因素2、3分别作为一个目标，采用基本Pareto多目标选择的方法来选择周围合适的反向失衡站点，对当前站点进行调整。进一步的，对当前站点进行调整，具体为：首先随机在用户骑行共享单车最频繁的区域内选择一个失衡站点作为当前站点，并以此站点为圆心，以r为半径画圆，r为设定的距离参数，只有在圆内，即到当前站点的距离小于r的反向失衡点才有可能被选中作为调整站点；其次，对距离当前站点小于r的所有站点进行失衡判断，将与当前站点相比，反向失衡的站点标记为候选调整站点；最后从候选调整站点中选择若干站点作为当前站点的调整站点。进一步的，从候选调整站点中挑选若干站点作为当前站点的调整站点，采用基于Pareto多目标选择的方法，该方法考虑了两个目标：候选调整站点的失衡比和到当前站点的距离；失衡比：其中，ratioi代表站点i的失衡比，Ii、Oi分别代表用户在i站点归还的共享单车数量和骑出的共享单车数量，由公式(2)可知，ratio∈[0,∞)，ratio值越大表示站点失衡越严重，与当前站点相比，反向失衡的站点，其失衡比值越大，越容易被选择；到当前站点的距离，即候选站点到当前站点的距离，距离越近的站点越容易被选中为候选站点；此多目标优化问题可表示为如下的形式：其中，Ω为当前站点的候选调整站点所组成的集合，ratio(x)代表站点x的失衡比，d(x)-1代表站点到当前站点的距离取倒数；从候选站点中选择出这两个目标上的所有的Pareto最优解，即Pareto最优解集，作为当前站点的调整站点。本专利技术的第二目的是提供基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整系统，包括：使用频繁的骑行区域标记单元，根据共享单车站点的单车使用流量信息，标记使用频繁的骑行区域；站点失衡判断单元，对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，对失衡的站点进一步判断失衡的类型，属于归还失衡还是骑出失衡；其中，归还失衡即归还的车辆数远远大于骑出的车辆数；骑出失衡，即骑出的车辆数远远大于归还的车辆数；候选调整站点获取单元，对于失衡的站点，利用与该站点距离及周围其它站点的失衡信息，选出候选调整站点；当前站点失衡调整单元，采用基于Pareto多目标选择的方法从候选调整站点中选择周围合适的站点作为当前站点的调整站点进行失衡调整。本专利技术的第三目的是提供一种计算机可读存储介质。为了实现上述目的，本专利技术采用如下一种技术方案：一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，包括：根据共享单车站点的单车使用流量信息，标记使用频繁的骑行区域；对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，对失衡的站点进一步判断失衡的类型，属于归还失衡还是骑出失衡；其中，归还失衡即归还的车辆数远远大于骑出的车辆数；骑出失衡，即骑出的车辆数远远大于归还的车辆数；对于失衡的站点，利用与该站点距离及周围其它站点的失衡信息，选出候选调整站点；采用基于Pareto多目标选择的方法从候选调整站点中选择周围合适的站点作为当前站点的调整站点进行失衡调整。

【技术特征摘要】
1.基于Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，包括：根据共享单车站点的单车使用流量信息，标记使用频繁的骑行区域；对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，对失衡的站点进一步判断失衡的类型，属于归还失衡还是骑出失衡；其中，归还失衡即归还的车辆数远远大于骑出的车辆数；骑出失衡，即骑出的车辆数远远大于归还的车辆数；对于失衡的站点，利用与该站点距离及周围其它站点的失衡信息，选出候选调整站点；采用基于Pareto多目标选择的方法从候选调整站点中选择周围合适的站点作为当前站点的调整站点进行失衡调整。2.如权利要求1所述的Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，使用频繁的骑行区域标记的方法，具体为：基于共享单车站点的单车使用流量信息，利用四叉树算法标记使用频繁的骑行区域的过程如下：首先设定一个根节点n，根节点包含两个经纬度点P1和P2；根据两点确定一个矩形区域，两点分别对应矩形的左上角和右下角；如果在此区域内，用户骑行共享单车次数超过设定的阈值σ，将利用四叉树算法将此区域进行四分化，对四分化的区域进行编号，再分别对编号的每个区域进行判断，如果在某个区域内用户骑行共享单车次数依然超过阈值σ，再对该区域进行四分化，依次迭代再对其子区域进行判断及四分化，直至所有的区域内用户骑行共享单车的次数小于设定的阈值。3.如权利要求1所述的Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，对使用频繁的骑行区域内的站点进行失衡判断，将用户在共享单车站点归还共享单车数量与用户从此站点骑出共享单车数量的比值作为判断此站点是否存在失衡问题的指标，如果比值在正常范围内，将此站点标记为平衡站点；如果比值超出、低于正常范围，将此站点标记为归还失衡、骑出失衡。4.如权利要求3所述的Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，用户在共享单车站点归还共享单车数量与用户从此站点骑出共享单车数量的比值，计算如下：I代表在此站点用户归还的共享单车数量，O表示用户从此站点骑出的共享单车数量，δ为设定的失衡因子参数。5.如权利要求1所述的Pareto多目标选择的共享单车站点失衡调整方法，其特征是，对当前站点进行调整，选择哪些站点对其进行调整，所依据的因素有：1、要选择的站点必须为反向失衡点，即若当前站点为骑出失衡，则要选择的站点必须为归还失衡站点；反之，若当前站点为归还失衡，则要选择的站点必须为骑出失衡站点；2、站点与被调整的当前站点的距离，距离越近越容易被选择，3、站点的失衡比，失衡越严重的站点越容易被选择；基于这三个因素，将因素1作为选择的约束条件，将因素2、3分别作为一个目标，采用基本Pareto多目标选择的方法来选择周围合适的反向失衡站点，对当前站点进行调...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭艳艳，高萌，任玉伟，邵秀婷，刘丽，张化祥，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37