一种基于狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法技术

本发明专利技术公开一种基于改进狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法，包括如下步骤：1)获取空间众包平台接送任务的起止时间和起止位置信息以及工人的工作起止时间和起止位置信息；2)构建面向空间众包平台的路径规划模型；3)改进狮群进化算法的实现，并得到最佳路径规划方案。本发明专利技术能减少顾客的等待时间，提高工人工作效率，从而能实现空间众包平台和工人的双赢。

【技术实现步骤摘要】
一种基于狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法
本专利技术涉及空间众包领域，具体的说是一种基于狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法。
技术介绍
随着移动设备的普及和O2O商业模式的快速发展，传统的众包模式起始向空间众包模式转变，越来越多的空间众包平台起始融入日常生活中，例如滴滴出行、百度外卖、Uber等。其中，空间众包路径规划问题是空间众包的一项重要的研究内容，在诸如拼车和送餐等实际应用程序中，空间众包平台在进行任务分配时其实就是在给工人进行路径规划。面向空间众包工人进行路径规划时，需要考虑减少工人的无效行驶路程和时间成本，从而达到最小化服务成本的目的，实现空间众包平台和工人的双赢。目前，空间众包路径规划问题，现存研究通常采用任务规划模型对应用场景进行建模，旨在一段时间内为每位空间众包工人分配多项众包任务并规划出执行这些任务的详细顺序与路径，其典型应用场景为物流派送类服务，如美团外卖、滴滴出行等。现有的研究大多以单目标优化为主，设置的目标多为降低工人差旅成本或提高任务分配的总效用等，进行多目标优化的研究相对较少，另外多工人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法，其特征是应用于由1个空间众包平台将a个接送任务派单给b个工人的网络环境中，并按如下步骤进行：/n步骤1、所述空间众包平台按照接送任务和工人的达到顺序依次将a个接送任务和b个工人进行编号，记为任务编号集合A＝{1,2,...,i,...a}和工人编号集合B＝{1,2,...,j,...b}；/n所述空间众包平台获取a个接送任务的任务接取位置集合和任务完成位置集合，分别记为{Ms

【技术特征摘要】
1.一种基于狮群进化算法的面向空间众包平台的路径规划方法，其特征是应用于由1个空间众包平台将a个接送任务派单给b个工人的网络环境中，并按如下步骤进行：
步骤1、所述空间众包平台按照接送任务和工人的达到顺序依次将a个接送任务和b个工人进行编号，记为任务编号集合A＝{1,2,...,i,...a}和工人编号集合B＝{1,2,...,j,...b}；
所述空间众包平台获取a个接送任务的任务接取位置集合和任务完成位置集合，分别记为{Ms1,Ms2,...,Msi,...,Msa}，{Md1,Md2,...,Mdi,...,Mda}，其中，Msi表示第i个接送任务的任务接取位置，Mdi表示第i个接送任务的任务完成位置，i∈A；
所述空间众包平台获取a个接送任务的接送任务起始时间集合和终止时间集合，分别记为{Me1,Me2,...,Mei,...,Mea}，{Mn1,Mn2,...,Mni,...,Mna}，其中，Mei表示第i个接送任务的起始时间，Mni表示第i个接送任务的终止时间；
所述空间众包平台获取b个工人的工作起始位置集合和工作终止位置集合，分别记为{Ls1,Ls2,...,Lsj,...,Lsb}，{Ld1,Ld2,...,Ldj,...,Ldb}，其中，Lsj表示第j个工人的工作起始位置，Ldj表示第j个工人的工作终止位置，j∈B；
所述空间众包平台获取b个工人的工作起始时间集合和终止时间集合，分别记为{Le1,Le2,...,Lej,...,Leb}，{Ln1,Ln2,...,Lnj,...,Lnb}，Lej表示第j个工人的工作起始时间，Lnj表示第j个工人的工作终止时间，j∈B；
步骤2、构建面向空间众包平台的路径规划模型：
利用式(1)建立面向空间众包平台的路径规划模型：



式(1)表示差旅成本和时间成本最小的目标函数；
式(1)中，D表示工人行驶单位距离的成本；Tsji表示第j个工人从其工作起始位置Lsj到第i个接送任务的接取位置Msi的距离；Tmjik表示第j个工人从当前第i个接送任务完成位置Mdi或第i个接送任务接取位置Msi到第k个接送任务接取位置Msk的距离；k∈A,k≠i；Teji表示第j个工人从其最后第i个接送任务完成位置Mdi到第j个工人的工作终止位置Ldj的距离；hsi表示工人到达第i个接送任务接取位置的时间；hej表示第j个工人到达工作终止位置的时间；xji表示第j个工人是否最先接取到第i个接送任务，当xji＝1时，表示第j个工人最先接取到第i个接送任务，当xji＝0时，表示第j个工人未最先接取到第i个接送任务；yjik表示第j个工人是否在接取到或完成第i个接送任务后前往第k个接送任务接取位置，当yjik＝1时，表示第j个工人在接取到或完成第i个接送任务后前往第k个接送任务接取位置，当yjik＝0时，表示第j个工人未在接取到或完成第i个接送任务后前往第k个接送任务接取位置；zji表示第j个工人是否最后接取到第i个接送任务，当zji＝1时，表示第j个工人最后接取到第i个接送任务，当zji＝0时，表示第j个工人未最后接取到第i个接送任务；pti(hsi)表示工人到达第i个接送任务接取位置时产生的时间惩罚成本，并通过式(2)得到；pwj(hej)表示第j个工人到达工作终止位置时产生的时间惩罚成本，并通过式(3)得到；






式(2)表示工人到达任务接取点时的时间惩罚成本；
式(3)表示根据工人到达工作终止点时的时间惩罚成本；
式(2)和式(3)中，Tc表示客户的忍耐时间；pt表示在客户的忍耐时间内，施加的时间惩罚量；pc表示超过了客户的忍耐时间，增加的额外时间惩罚；
利用式(4)-式(8)建立所述路径规划模型的约束条件：
xji,yjik,zji∈{0,1}i,k∈A,j∈B,k≠i(4)












式(4)表示决策变量xji,yjik,zji为0-1变量；
式(5)表示一项接送任务只需要一位工人来完成，但一位工人能接取并完成多项接送任务；
式(6)表示有任务容量的限制，工人接取的任务量不能超过额定容量；
式(7)表示工人到达第k个接送任务接取点的时间的计算公式；
式(8)表示第j个工人到达工作终止点的时间的计算公式；
式(4)-式(8)中，ri表示第i个接送任务的需求量；R表示工人的额定接送任务容量；Ttii表示工作者从第i个任务接取位置Msi到第i个任务完成位置Mdi的距离；Q表示工人接取的任务集合；H表示是接取还是完成第i个接送任务后去往第k个接送任务接取位置，当H＝1时，表示接取第i个接送任务后去往第k个接送任务接取位置，当H＝0时，表示完成第i个接送任务后去往第k个接送任务接取位置；s表示工人在工作过程中的行驶速度；
步骤3、基于狮群进化算法求解面向空间众包平台的路径规划模型：
步骤3.1、狮群进化算法的参数初始化：
步骤3.1.1、设置狮群进化算法的种群迭代的最大次数为V、设置狮群进化算法的时间惩罚成本为timeCost、设置狮群进化算法的路程惩罚成本为distCost、设置狮群进化算法的目标适应度值为
步骤3.1.2、初始化领地狮群和流浪狮群：
定义当前迭代次数为t，并初始化t＝0；
设置由雄狮群和雌狮群构成的领地狮群规模为U，并且领地狮群由F个群落组成，每个群落有自己的领地，设置雄狮的比例为μ，设置驱逐率为η，则每个群落中的雄狮个数为其余为雌狮；设置所述流浪雄狮群中的流浪雄狮个数为λ；
步骤3.1.3、当迭代次数t≥1，更新领地狮群：
将幼狮群加入领地狮群中，将领地狮群中的狮群个体按照适应度从大到小的顺序对领地狮群中的狮群个体进行排序，保留前U个狮群个体构成领地狮群，并且领地狮群由F个群落组成，每个群落有自己的领地，每个群落中的雄狮个数为其余为雌狮；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杨，倪志伟，朱旭辉，倪丽萍，陈恒恒，金媛媛，刘浩，冉家敏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34