一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法,将实际电子地图映射成众包配送网络图，将任务的起始位置、目标位置以及骑手的位置映射到配送网络图中，考虑配送路径优化并在图中完成任务分配。本发明专利技术考虑众包骑手的配送能力和任务匹配度，以时间约束内为骑手分配任务的数量最多为目标，建立基于配送网络图的众包任务分配模型。提出一种基于配送网络图的众包任务分配算法，即基于蚁群规划的众包任务分配算法，求解问题模型。最后，将得到的分配结果返回到电子地图中，便于用户以可视化的方式查看。本发明专利技术提供的一种新的城市众包配送服务调度解决方案，得到骑手的配送任务集合的同时也能输出骑手配送路径，具有实用价值。

A Method and Device of Urban Crowdsourcing Distribution Task Allocation Based on Graph Search

【技术实现步骤摘要】
一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法及装置
本专利技术涉及物流
，尤其涉及一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法及装置。
技术介绍
据中国互联网络发展状况统计显示，截至2018年12月，我国网民规模达8.29亿，网络购物用户规模达6.10亿，网民使用率为73.6％。据国家邮政局统计，2011-2018年我国快递业务量快速增加，2018年全国快递业务量完成505亿件，同比增长25.8％，预计未来仍会快速增长。目前快递员日均配送量为60至100件，超过八成的快递员平均工作时长在8个小时以上，快递员工作已处于较为饱和状态。从以上数据可以看出，未来电子商务的发展是非常可观的，这也对快递末端造成了更大的压力。物流终端的配送问题一直以来都是一个头疼的问题，普遍存在着信息利用率低、可控性差、灵活性差等问题，并且终端配送也是影响客户满意度的一个重要因素。针对终端配送存在的问题，很多物流公司已经从传统的配送模式向众包模式进行转变，例如点我达、人人快递、京东众包等。城市众包配送服务整合了社会上的富余资源，改变了传统的配送模式，缓解了配送的压力。在城市众包配送服务的研究中，众包任务的分配是核心问题之一，直接影响配送效率。目前已经有很多国内外学者对空间众包中的任务分配进行了研究，但现今主要存在的不足有：(1)多数空间任务分配问题的研究都是将任务视为一个位置的，而现实中任务是分为起始位置和目标位置的，缺少考虑任务的实际特征。(2)多数研究都是基于静态场景展开的，而实际上任务和骑手是动态随机出现的。
技术实现思路
本专利技术提供一种提高任务分配效率，促进众包行业的发展的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，方法包括步骤如下：步骤1，构造众包配送网络图；步骤2，映射众包骑手；步骤3，配置众包配送任务；步骤4，对众包配送任务分配建模步骤5，检查时间窗约束、实时负载约束和服务质量约束；步骤6，对众包配送任务优化分配建模；步骤7，基于蚁群规划配置众包任务分配算法；步骤8，对众包分配结果进行可视化展示。本专利技术还提供一种实现基于图搜索的城市众包配送任务分配方法的装置，包括：存储器，用于存储计算机程序及基于图搜索的城市众包配送任务分配方法；处理器，用于执行所述计算机程序及基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，以实现基于图搜索的城市众包配送任务分配方法的步骤。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提出了一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法。将实际电子地图(百度地图、高德地图等)映射成众包配送网络图，将任务的起始位置、目标位置以及骑手的位置映射到配送网络图中，考虑配送路径优化并在图中完成任务分配。其次，本专利技术考虑众包骑手的配送能力和任务匹配度，以时间约束内为骑手分配任务的数量最多为目标，建立基于配送网络图的众包任务分配模型。然后，提出一种基于配送网络图的众包任务分配算法，即基于蚁群规划的众包任务分配算法，求解问题模型。最后，将得到的分配结果返回到电子地图中，便于用户以可视化的方式查看。本专利技术从现实出发，将复杂的电子地图映射成众包配送网络图，将空间任务分配问题转变成基于配送网络图的众包任务分配问题。针对目前任务分配中存在的不足之处，本专利技术将任务的起点、任务的终点及骑手位置根据电子地图位置映射到配送网络图中，建立了基于众包配送网络图的众包任务分配模型，并设计了基于蚁群规划的众包任务分配算法。将算法输出的分配结果以一种可视化的方法返回到电子地图中。本专利技术提供的一种新的城市众包配送服务调度解决方案，得到骑手的配送任务集合的同时也能输出骑手配送路径，具有实用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为基于图搜索的城市众包配送任务分配方法流程图；图2为本专利技术的基于众包配送网络图的骑手映射图；图3为本专利技术的基于众包配送网络图的任务映射图；图4为本专利技术的基于众包配送网络图的任务分配示意图；图5为本专利技术的基于蚁群规划的众包任务分配算法流程图(a)；图6为本专利技术的基于蚁群规划的众包任务分配算法流程图(b)。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本专利技术保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。本专利技术提供一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其目的是提高任务分配效率，促进众包行业的发展。本专利技术的步骤如下：步骤1：众包配送网络图的构造本专利技术采用图结构来描述城市众包配送网络，该图称为众包配送网络图(CrowdsourcingDistributionNetworkGraph，CDNG)。众包配送网络图可表示为G＝(V，E)，其中，V为节点集合，节点的信息主要包括结点的编号、经纬度、位置的名称等，E＝{(v,v′)|v,v′∈V}为的边集合，每条边的主要信息包括边的编号、路径长度、道路名称等。本专利技术提供了从电子地图(例如百度地图、高德地图等)到众包配送网络图的映射方法，该方法将电子地图中标注的与配送相关的位置(例如商家位置、十字路口交叉点等)映射为众包配送网络图中的相应节点，将不同位置之间的优化路径映射为众包配送网络图中相应的边，并通过Dijkstra算法来计算边的最短距离。本专利技术采用关系数据库来存储众包配送网络图的数据，并提供了相应的API服务。步骤2:众包骑手的映射本专利技术利用位置服务和移动通信技术实时获取众包骑手的信息，并将其映射到配送网络图CDNG上。一个众包骑手c的信息可表示为：(lc,vc,ac,bc,Gc,Qc)，其中，lc为骑手c的当前位置，vc为骑手c的平均配送速度，[ac,bc]为骑手c的服务时间窗(ac<bc)，ac为开始服务时刻，bc为终止服务时刻，Gc为骑手c每次能够接受的快件数量上限，Qc为骑手c的服务质量，其可以通过用户的评分来计算，服务质量越高说明骑手完成配送任务的成功率就越高。一个区域D(D为CDNG的一个子图)内某个时间段R的所有众包骑手的集合表示为：对于骑手c的当前位置lc要在区域D的覆盖范围内，骑手c的服务时间窗[ac,bc]要在时段R内。步骤3：众包配送任务的映射本专利技术利用位置服务和移动通信技术实时获取众包配送任务的信息，并将其映射到众包配送网络图CDNG上。一个众包配送任务t的信息可以表示为：其中，为任务t的取货位置，为任务t的送货位置，为任务t的取货时间窗，为最早取货时刻，为最晚取货始时刻，为平均取货时间，为任务t的送货时间窗，为最早送货时刻，为最晚送货始时刻，为平均送货时间，gt为任务t所包含的快件数量，qt为任务t的服务质量需求。一个区域D内某个时段R的所有众包配送任务的集合表示为：对于任务t的取货位置和送货位置要在区域D所覆盖的范围内，任务t的最早取货时刻和最晚送货完成时刻要在时段R内。步骤4：众包配送任务分配建模本专利技术将一个众包配送任务分配方案建模为一个从任务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，方法包括步骤如下：步骤1，构造众包配送网络图；步骤2，映射众包骑手；步骤3，配置众包配送任务；步骤4，对众包配送任务分配建模；步骤5，检查时间窗约束、实时负载约束和服务质量约束；步骤6，对众包配送任务优化分配建模；步骤7，基于蚁群规划配置众包任务分配算法；步骤8，对众包分配结果进行可视化展示。

【技术特征摘要】
1.一种基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，方法包括步骤如下：步骤1，构造众包配送网络图；步骤2，映射众包骑手；步骤3，配置众包配送任务；步骤4，对众包配送任务分配建模；步骤5，检查时间窗约束、实时负载约束和服务质量约束；步骤6，对众包配送任务优化分配建模；步骤7，基于蚁群规划配置众包任务分配算法；步骤8，对众包分配结果进行可视化展示。2.根据权利要求1所述的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，步骤1还包括：众包配送网络图表示为G＝(V，E)，其中，V为节点集合，节点的信息主要包括结点的编号、经纬度、位置的名称；E＝{(v,v′)|v,v′∈V}为的边集合，每条边的主要信息包括边的编号、路径长度、道路名称；众包配送网络图将电子地图中标注的与配送相关的位置映射为众包配送网络图中的相应节点，将不同位置之间的优化路径映射为众包配送网络图中相应的边，并通过Dijkstra算法来计算边的最短距离。3.根据权利要求1所述的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，步骤2还包括：利用位置服务和移动通信技术实时获取众包骑手的信息，并将其映射到配送网络图CDNG上；众包骑手c的信息表示为：(lc,vc,ac,bc,Gc,Qc)，其中，lc为骑手c的当前位置，vc为骑手c的平均配送速度，[ac,bc]为骑手c的服务时间窗(ac<bc)，ac为开始服务时刻，bc为终止服务时刻，Gc为骑手c每次接受的快件数量上限，Qc为骑手c的服务质量；一个区域D内某个时间段R的所有众包骑手的集合表示为：对于骑手c的当前位置lc要在区域D的覆盖范围内，骑手c的服务时间窗[ac,bc]要在时段R内。4.根据权利要求1所述的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，步骤3还包括：利用位置服务和移动通信技术实时获取众包配送任务的信息，并将其映射到众包配送网络图CDNG上；众包配送任务t的信息表示为：其中，为任务t的取货位置，为任务t的送货位置，为任务t的取货时间窗，为最早取货时刻，为最晚取货始时刻，为平均取货时间，为任务t的送货时间窗，为最早送货时刻，为最晚送货始时刻，为平均送货时间，gt为任务t所包含的快件数量，qt为任务t的服务质量需求；一个区域D内某个时段R的所有众包配送任务的集合表示为：对于任务t的取货位置和送货位置要在区域D所覆盖的范围内，任务t的最早取货时刻和最晚送货完成时刻要在时段R内。5.根据权利要求1所述的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，步骤4还包括：将一个众包配送任务分配方案建模为一个从任务集合到骑手集合的映射函数σ:对于如果c＝σ(t)，表示将任务t分配给骑手c，φ表示一个空骑手，如果σ(t)＝φ，表示任务t没有被分配给任何骑手；利用表示分配给骑手c的任务集合，利用表示所有已分配的任务集合，利用表示所有未分配的任务集合；利用表示分配给骑手的所有任务的取货位置和送货位置的集合；将骑手的一条配送路径表示为一个位置排列Pc＝ρc(0)ρc(1)其中，ρc是一个从集合到集合的一一映射函数，ρc(k)表示骑手c第个到达的位置，ρc(0)＝lc为骑手出发的位置；每个任务的取货位置应该在其送货位置之前出现，对于有ρ-1(blt)>ρ-1(elt)，ρ-1为ρ的逆函数；对于众包配送任务分配方案σ，如果对于都存在一条可行的配送路径，称σ为一个可行众包配送任务分配方案。6.根据权利要求1所述的基于图搜索的城市众包配送任务分配方法，其特征在于，步骤5中，检查时间窗约束方式包括：利用sc(k)表示骑手c在第k个位置ρc(k)的平均服务时间，如果ρc(k)为任务的取货位置，则有如果ρc(k)为任务的送货位置，则有利用τc(k-1,k)表示骑手c从第k-1位置ρc(k-1)到第k个位置ρc(k)的平均行驶时间，dc(k-1,k)为第k-1个位置ρc(k-1)到第k个位置ρc(k)的最短距离；利用τc(k)表示骑手c到达第个位置ρc(k)的时刻，τc(0)为骑手c从位置lc＝ρc(0)出发的时刻，本发明采用公式τc(k)＝τc(k-1)+sc(k-1)+τc(k-1,k)来计算到达第k个位置的时刻；采用如下规则来检查时间窗约束：骑手c的出发时刻满足约束条件：τc(0)≥ac；如果ρc(k)为任务的取货位置，τc(k)应满足约束条件：如果ρc(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡超，张硕，郑璇池，初佃辉，张华，周学权，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37