一种可预约的出租车匹配方法组成比例

本发明专利技术为一种可预约的出租车匹配方法，包括以下几个步骤：1)初始化路网数据，构建时间依赖的速度网络；2)车辆状态实时更新到系统，乘客发起出行请求并发送到中心服务器进行处理；3)服务器将已就绪请求和空载的出租车抽象成节点建立匹配二分图，并计算乘客请求和出租车配对的效能；4)将系统中的出租车匹配问题转化成最小代价流问题，产生最佳的“出租车‑乘客”匹配方案；5)根据匹配方案，系统发送通知给请求成功的乘客，出租车则前往指定地点接乘客；6)跳转到步骤2)，周期性地增量更新请求和匹配。本方法和系统可求解出租车预约请求和实时请求的调配问题，减少乘客等车时间，提高出租车的行驶效率，提高效益。

A Predictable Taxi Matching Method

The invention provides a predictable taxi matching method, which includes the following steps: 1) initializing road network data and constructing time-dependent speed network; 2) updating vehicle status to the system in real time, passengers initiate travel requests and send them to the central server for processing; 3) the server abstracts ready requests and empty taxis into nodes to establish matching binary graph and calculate rides. The efficiency of passenger request and taxi matching; (4) the taxi matching problem in the system is transformed into the minimum cost flow problem, resulting in the best \taxi-passenger\ matching scheme; (5) according to the matching scheme, the system sends notifications to the successful passengers, and the taxi goes to the designated place to pick up passengers; (6) jump to step 2 to update the request and matching periodically. This method and system can solve the problem of taxi reservation request and real-time request allocation, reduce passenger waiting time, improve taxi driving efficiency and improve efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种可预约的出租车匹配方法
本专利技术涉及响应式交通领域，特别是一种可预约的出租车匹配方法。
技术介绍
需求响应式交通系统(DemandResponsiveTransitSystem)是公交、传统出租车等出行方式的重要的替代方案。系统由乘客、车辆以及调度服务商三方组成。调度服务商，如Uber和滴滴打车，对接大量的车辆和乘客。乘客实时发出请求，通过系统匹配，寻找最合适的车辆进行提供“一对一”的服务。然而，目前大多数的调度服务系统，都仅能处理随机和实时的顾客请求，对于顾预约请求则支持得还很不够。这主要是由于预约调度具有一些内在的困难和挑战性。首先，预约出行很重要的一点就是要接送准时。人们使用预约车的通常原因，是有一些重要的活动(如乘火车或飞机)需要安排。若车辆迟到使得乘客等待，预约乘客的服务体验会相当差。其次，城市道路的复杂性，使得目前仍然很难精确的预估车辆在路上的行驶时间。因此，预约的车辆如果要准时到达，必须在安排的时候预留了较宽松的时间提早到达。但这同时也带来另外的一些问题。比如提前到达的预约车辆需要寻找停车场所，但停车场所有限；而且，预约车服务需要更多的时间和精力，成本也会增加，这会减少它的市场份额。所有这些因素，使得目前的车辆调度系统要么不支持预约车服务，要么该服务是独立于目前调度系统来进行的。本专利技术方法把预约请求和实时请求统一纳入考虑范围，全局求解的“乘客-车辆”的匹配问题，合理分配出租车资源，可减少乘客的等待时间，提高出租车的行驶效率。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种可预约的出租车匹配方法，能够满足乘客预约乘车的需求，全局地调配出租车资源，合理地安排行驶路线。本专利技术采用如下技术方案：一种可预约的出租车匹配方法，其特征在于，包括如下步骤；1)初始化路网数据，根据出租车历史轨迹数据，构建时间依赖的速度网络；2)出租车实时更新所在的位置信息，空载/重载的状态信息，当乘客发起出行请求至中心服务器，中心服务器根据出行请求的时间窗，将出行请求分为实时请求和预约请求，其中实时请求以及部分满足条件的预约请求为已就绪请求，即可被调配；3)中心服务器将已就绪请求和空载的出租车抽象成节点建立匹配二分图，并计算已就绪请求和空载的出租车配对的效能；若该空载的出租车可在已就绪请求对应的时间窗内到达上车点，则将该空载的出租车和该已就绪请求对应的节点连上一条边，并以该配对的效能的负值作为该边的权重；4)往匹配二分图中加上两个点Source和Sink，其中Source连接所有出租车节点，Sink连接所有已就绪请求节点，计算匹配二分图的最小代价流方案，从而产生最佳的出租车-乘客匹配方案；5)根据出租车-乘客匹配方案，发送通知给出行请求成功的乘客，出租车则前往指定的上车点接乘客，并送达目的地；6)跳转到步骤(2)。步骤2)中，所述出行请求的数据格式包括如下：q(olon，olat，dlon，dlat，t1，t2，t0)其中，olon表示上车点经度，olat表示上车点纬度，dlon表示终点经度，dlat表示终点纬度，时间窗[t1,t2]表示乘客希望出租车来接送的最佳时间段，t0表示出行请求生成的时间；根据出行请求Q中的时间窗[t1,t2]，将出行请求分为两类：实时请求Q1和预约请求Q3其中T1是预设值，为作出预约请求的最小时间差；通过另外一个预设值T2>T1，将预约请求Q2进行进一步划分：t′表示当前的系统时间，根据以上的分类，定义出已就绪请求：为等待请求，所述已就绪请求可进入匹配系统寻找合适的出租车并被匹配服务，等待请求处于等待状态，直至其转换为已就绪请求方可进行匹配。在步骤3)中，所述效能公式如下：u(c，q，t)＝α*serv(c，q，t)+(1-α)*trac(c，q，t)其中，c表示出租车，u(c,q,t)表示匹配效能，serv(c,q,t)表示服务水平，trac(c,q,t)表示轨迹效能，α表示一个固定的比例系数，其取值范围为[0,1]，t表示所述空载的出租车开始匹配给一个已就绪出行请求Q的时刻。所述实时请求的服务水平serv(c,q,t)的计算方式如下：其中，pt(c，q，t)为预估出租车接到乘客的时刻：pt(c，q，t)＝t+w(c，q，t)+δ其中，w(c，q，t)为预估出租车驶往所述上车点所用时间，δ≥0为出租车等待时间，其定义如下等待时间δ表示若出租车在q.t1时刻前到达上车点，出租车需要等待的时间。所述预约请求的服务水平serv(c,q,t)的计算公式如下：其中，K是一个大于等于1的参数。所述轨迹效能的计算公式如下：其中，U是预设的固定参数，设置为出租车接到出行请求到接到乘客之前空驶的平均时间。步骤4)中，将出租车匹配转化成最小代价流问题进行求解，具体的，出租车匹配问题为求取一个匹配方案使得所有的出租车和乘客匹配的总体效能最大：其中，为当前匹配系统中所有的可行匹配的集合，t＇为当前系统时间，Gr为路网，Q为已就绪请求的集合，C为可匹配的出租车集合，借助建立的所述匹配二分图，将出租车匹配问题转化为最小代价流问题：其中，Eb为匹配二分图中边的集合，cw(u，v)为匹配二分图中以u，v为顶点的边的代价权重，f(u，v)为匹配二分图中以u，v为顶点的边上的流量，该匹配二分图要满足以下约束：容量约束：f(u，v)≤capacity(u，v)，即边上的流量不能超过边的容量对称性：f(u，v)=-f(v，u)流守恒：对所有u≠Source，Sink满足目标流量：且其中，Vb为匹配二分图上点的集合，w是集合Vb中的一个顶点，d为目标流量，m、n是分别是出租车数量和出行请求数量，求解该最小代价流问题，得到的匹配结果为所述最佳的出租车-乘客匹配方案。步骤6)中，还包括对路网数据进行网格化操作，将出租车和出现请求定位到网格中，利用矩阵记录网格之间配对的最小权重，对匹配二分图进行增量式更新。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本系统结合出租车的历史轨迹和呼叫数据，全局求解出租车预约请求和实时请求的调配问题，合理分配出租车资源，可减少乘客的等车时间，提高出租车的行驶效率，提高出租车司机的收益。附图说明图1为本专利技术系统的流程图；图2为本专利技术系统的架构图；图3为“车辆-乘客”匹配二分图示例图；图4为“车辆-乘客”匹配二分图更新的示意图；图5厦门市岛内路网网格化示意图；图6MCF、MUF、RRO三种方法的请求满足率的对比；图7MCF、MUF、RRO三种方法的请求满足率的对比；图8MCF、MUF、RRO三种方法司机总收入的对比。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。本专利技术的一种可预约的出租车匹配方法，其包括有：初始化城市路网、匹配效能的计算、匹配二分图的建立、最优匹配的计算、匹配二分图的增量式更新。参见图1、图2，下面介绍主要的各步骤实现细节：1)初始化路网数据，根据出租车历史轨迹数据，构建时间依赖的速度网络。路网的最基本的数据是地图数据文件，可从openstreet上导出的。首先将地图文件上的非道路的元素过滤掉，然后将该文件导入到数据库中(如neo4j数据库)。同时，读取出租车定位和行驶记录，统计计算得到速度网络。其中，出租车定位和行驶记录可来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可预约的出租车匹配方法，其特征在于，包括如下步骤；1)初始化路网数据，根据出租车历史轨迹数据，构建时间依赖的速度网络；2)出租车实时更新所在的位置信息，空载/重载的状态信息，当乘客发起出行请求至中心服务器，中心服务器根据出行请求的时间窗，将出行请求分为实时请求和预约请求，其中实时请求以及部分满足条件的预约请求为已就绪请求，即可被调配；3)中心服务器将已就绪请求和空载的出租车抽象成节点建立匹配二分图，并计算已就绪请求和空载的出租车配对的效能；若该空载的出租车可在已就绪请求对应的时间窗内到达上车点，则将该空载的出租车和该已就绪请求对应的节点连上一条边，并以该配对的效能的负值作为该边的权重；4)往匹配二分图中加上两个点Source和Sink，其中Source连接所有出租车节点，Sink连接所有已就绪请求节点，计算匹配二分图的最小代价流方案，从而产生最佳的出租车‑乘客匹配方案；5)根据出租车‑乘客匹配方案，发送通知给出行请求成功的乘客，出租车则前往指定的上车点接乘客，并送达目的地；6)跳转到步骤(2)。

【技术特征摘要】
1.一种可预约的出租车匹配方法，其特征在于，包括如下步骤；1)初始化路网数据，根据出租车历史轨迹数据，构建时间依赖的速度网络；2)出租车实时更新所在的位置信息，空载/重载的状态信息，当乘客发起出行请求至中心服务器，中心服务器根据出行请求的时间窗，将出行请求分为实时请求和预约请求，其中实时请求以及部分满足条件的预约请求为已就绪请求，即可被调配；3)中心服务器将已就绪请求和空载的出租车抽象成节点建立匹配二分图，并计算已就绪请求和空载的出租车配对的效能；若该空载的出租车可在已就绪请求对应的时间窗内到达上车点，则将该空载的出租车和该已就绪请求对应的节点连上一条边，并以该配对的效能的负值作为该边的权重；4)往匹配二分图中加上两个点Source和Sink，其中Source连接所有出租车节点，Sink连接所有已就绪请求节点，计算匹配二分图的最小代价流方案，从而产生最佳的出租车-乘客匹配方案；5)根据出租车-乘客匹配方案，发送通知给出行请求成功的乘客，出租车则前往指定的上车点接乘客，并送达目的地；6)跳转到步骤(2)。2.如权利要求1所述的一种可预约的出租车匹配方法，其特征在于：步骤2)中，所述出行请求的数据格式包括如下：q(olon，olat，dlon，dlat，t1，t2，t0)其中，olon表示上车点经度，olat表示上车点纬度，dlon表示终点经度，dlat表示终点纬度，时间窗[t1,t2]表示乘客希望出租车来接送的最佳时间段，t0表示出行请求生成的时间；根据出行请求Q中的时间窗[t1,t2]，将出行请求分为两类：实时请求Q1和预约请求Q3其中T1是预设值，为作出预约请求的最小时间差；通过另外一个预设值T2>T1，将预约请求Q2进行进一步划分：t′表示当前的系统时间，根据以上的分类，定义出已就绪请求：为等待请求，所述已就绪请求可进入匹配系统寻找合适的出租车并被匹配服务，等待请求处于等待状态，直至其转换为已就绪请求方可进行匹配。3.如权利要求2所述的一种可预约的出租车匹配方法，其特征在于：在步骤3)中，所述效能公式如下：u(c，q，t)＝α*serv(c，q，t)+(1-α)*trac(c，q，t)其中，c表示出租车，u(c,q,t)表示匹配效能，serv(c,q,t)表示服务水平，trac(c,q,t)表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖永炫，杨诗鹏，杨帆，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35