一种基于多目标优化的车位分配算法及系统技术方案

本发明专利技术涉及车位分配的技术领域，公开了一种基于多目标优化的车位分配算法及系统，所述算法包括：对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局并进行停车场设计规划；基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数；对构建的多目标停车场停车分配目标函数进行优化求解得到停车场的最优车位分配方案，并按照最优车位分配方案实施车位分配。本发明专利技术综合考虑绿植的空气净化效果以及车位空间利用率进行停车场布局设计，在保证每一处停车场区域绿化面积达到标准的前提下，实现停车位数目最大化，进而进行车位分配，在保证停车场停车流畅性的前提下，实现停车场自身收益最大化。益最大化。益最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标优化的车位分配算法及系统


[0001]本专利技术涉及车位分配的
，尤其涉及一种基于多目标优化的车位分配算法及系统 。

技术介绍

[0002]未经合理规划的传统停车场，由于对最大停车容量的过度追求，导致了对停车空间环境问题的忽视。一方面，城市停车场硬质地面的大面积铺设，城市整体不透水面域的增加，导致停车场地的地表径流无法自然下渗造成路面积水，加之面源污染难以自我消解，对水环境的生态文明产生了消极影响；另一方面，停车场缺乏足够的绿植覆盖，不能对雨水滞蓄产生积极影响的同时，也无法降低阳光暴晒导致的地面高温，让停车场微气候的营造成为了空谈，城市热岛效应更加明显；此外，未经处理直接排放进入市政管道的停车场雨水污染物，使城市水环境难承其重。针对上述问题，本专利技术提出一种基于多目标优化的车位分配算法及分配系统，旨在设计一种适合未来生态健康发展的停车场布局方法及其车位分配方法。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种基于多目标优化的车位分配算法，目的在于：1）综合考虑在停车场布置绿植对停车场区域的空气净化效果以及车位空间利用率构建停车场最优生态布局设计模型，通过对模型进行求解，得到停车场最优生态设计布局并进行停车场设计规划，在保证每一处停车场区域绿化面积达到标准的前提下，实现停车位数目最大化；2）基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数，其中多目标函数包括最大化车位效益目标和最大化停车场停车流畅性目标，对构建的多目标停车场停车分配目标函数进行优化求解得到停车场的最优车位分配方案，并按照最优车位分配方案实施车位分配，在保证停车场停车流畅性的前提下，实现停车场自身收益最大化。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于多目标优化的车位分配算法，包括以下步骤：S1：构建停车场最优生态布局设计模型，其中所构建模型包括停车场车位布局以及绿化布局；S2：以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，以停车场二氧化碳平衡为目标函数的约束条件；S3：基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局并进行停车场设计规划；S4：根据停车场规划计算每一个车位的成本值，基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数，其中多目标函数包括最大化车位效益目标和最大化停车场停车流畅性目标；S5：对构建的多目标停车场停车分配目标函数进行优化求解得到停车场的最优车
位分配方案，并按照最优车位分配方案实施车位分配。
[0005]作为本专利技术的进一步改进算法：可选地，所述S1步骤中构建停车场最优生态布局设计模型，包括：构建停车场最优生态布局设计模型，所构建模型包括停车场车位布局以及绿化布局，停车场车位布局包括停车位排布方式布局以及车辆通道布局；其中停车位排布方式包括车位以平行式排放成一排，车位以垂直式排放成一排，车位以斜列式排放成一排，车辆通道布局包括在停车场区域控制车辆通道的最小宽度，使得车辆可以无碰撞从车位行驶到达车辆通道；绿化布局表示在停车场区域内布置绿植，每个绿植的绿化影响函数为：其中：表示位于x位置的绿植对停车场区域内位置的绿化影响，其中绿化影响越大，表示绿植对该位置所产生污染气体的吸收效果越好；表示x与之间的距离；可以布置绿植的区域为车辆通道以及停车位外的位置，若大于预设置的阈值，则将停车场区域内位置设置绿化区域；停车场最优生态布局设计模型将停车场划分为若干停车场区域，为每个停车场区域规划停车场车位布局以及绿化布局。在本专利技术实施例中，每个停车场区域的停车位排布方式相同。
[0006]可选地，所述S2步骤中以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，包括：以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，所构建目标函数为：为：其中：w表示停车场中停车位排布方式设计方案，包含所划分N个停车场区域的停车场中停车位排布方式设计结果，表示基于停车位排布方式设计方案w使得停车场中的停车位数目达到最大，即最大化车位空间利用率；表示所划分的第n个停车场区域采用第j种停车位排布方式，可以布局设计得到的最大停车位数目；其中第1种停车位排布方式为车位以平行式排放成一排，第2种停车位排布方式为车位以垂直式排放成一排，第3种停车位排布方式为车位以斜列式排
放成一排，表示车位斜放角度，；表示第n个停车场区域的长度。
[0007]可选地，所述S2步骤中构建目标函数的约束条件，包括：构建目标函数的约束条件：的约束条件：的约束条件：其中：表示在第n个停车区域布置绿植后，第n个停车区域的绿化面积，表示预设置的绿化面积阈值；表示第n个停车场区域采用第j种停车位排布方式所需的宽度；。
[0008]可选地，所述S3步骤中基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局，包括：基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局，停车场最优生态设计布局包括在车辆通道宽度约束、绿化面积约束下不同停车场区域的停车位排布方式，在确定不同停车场区域排布方式后设计满足车辆通道宽度约束的车辆通道，并布置绿植；所构建停车场最优生态布局设计模型的优化求解流程为：S31：随机生成一组长度为N的序列作为停车场最优生态布局设计模型的初始解，其中序列中的每个值为[1,3]之间的整数，对应三种停车位排布方式，序列中的第i个值对应所划分第i个停车场区域的停车位排布方式；S32：基于约束条件构建迭代目标函数：其中迭代目标函数的输入为所生成序列的迭代结果，表示序列的第k次迭代结果，k的初始值为0，最大值为K，表示所划分的第n个停车场区域采用序列中第n个值所对应的停车位排布方式，可以布局设计得到的最大停车位数目；S33：计算序列的迭代步长：计算序列的迭代步长：
其中：表示序列第k次迭代的迭代步长；表示L1范数；表示梯度算子，表示以迭代序列为变量的迭代目标函数梯度；S35：对数据压缩结果进行第k次迭代：
[0009]S36：计算第k次迭代的梯度，若或k=K，则将作为求解得到的停车场最优生态设计布局，否则令k=k+1，返回步骤S33。
[0010]可选地，所述S4步骤中根据停车场规划计算每一个车位的成本值，包括：根据停车场规划计算停车场内每个车位的成本值，其中每个停车位的成本值为停车位造价成本的归一化结果，采用归一化方式将不同停车位的造价成本映射到0
‑
1范围内，得到停车位的成本值，成本值越接近1表示该停车位的造价成本越高。
[0011]可选地，所述S4步骤中基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数，其中多目标函数包括最大化车位效益目标和最大化停车场停车流畅性目标，包括：获取每个车位的预约信息以及临时停车请求，基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数，其中多目标函数包括最大化车位效益目标和最大化停车场停车流畅性目标，所构建多目标停车场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标优化的车位分配算法，其特征在于，所述算法包括：S1：构建停车场最优生态布局设计模型，其中所构建模型包括停车场车位布局以及绿化布局；S2：以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，以停车场二氧化碳平衡为目标函数的约束条件；S3：基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局并进行停车场设计规划；S4：根据停车场规划计算每一个车位的成本值，基于每个车位的分配情况以及预约停车时间构建多目标停车场停车分配目标函数；S5：对构建的多目标停车场停车分配目标函数进行优化求解得到停车场的最优车位分配方案，并按照最优车位分配方案实施车位分配。2.如权利要求1所述的一种基于多目标优化的车位分配算法，其特征在于，所述S1步骤中构建停车场最优生态布局设计模型，包括：构建停车场最优生态布局设计模型，所构建模型包括停车场车位布局以及绿化布局，停车场车位布局包括停车位排布方式布局以及车辆通道布局；绿化布局表示在停车场区域内布置绿植，每个绿植的绿化影响函数为：其中：表示位于x位置的绿植对停车场区域内位置的绿化影响，其中绿化影响越大，表示绿植对该位置所产生污染气体的吸收效果越好；表示x与之间的距离；若大于预设置的阈值，则将停车场区域内位置设置绿化区域；停车场最优生态布局设计模型将停车场划分为若干停车场区域，为每个停车场区域规划停车场车位布局以及绿化布局。3.如权利要求1所述的一种基于多目标优化的车位分配算法，其特征在于，所述S2步骤中以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，包括：以最大化车位空间利用率确定所构建停车场最优生态布局设计模型的目标函数，所构建目标函数为：为：其中：
w表示停车场中停车位排布方式设计方案，包含所划分N个停车场区域的停车场中停车位排布方式设计结果，表示基于停车位排布方式设计方案w使得停车场中的停车位数目达到最大；表示所划分的第n个停车场区域采用第j种停车位排布方式，可以布局设计得到的最大停车位数目；其中第1种停车位排布方式为车位以平行式排放成一排，第2种停车位排布方式为车位以垂直式排放成一排，第3种停车位排布方式为车位以斜列式排放成一排，表示车位斜放角度，；表示第n个停车场区域的长度。4.如权利要求3所述的一种基于多目标优化的车位分配算法，其特征在于，所述S2步骤中构建目标函数的约束条件，包括：构建目标函数的约束条件：的约束条件：其中：表示在第n个停车区域布置绿植后，第n个停车区域的绿化面积，表示预设置的绿化面积阈值；表示第n个停车场区域采用第j种停车位排布方式所需的宽度；。5.如权利要求4所述的一种基于多目标优化的车位分配算法，其特征在于，所述S3步骤中基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局，包括：基于目标函数对所构建停车场最优生态布局设计模型进行优化求解，得到停车场最优生态设计布局，停车场最优生态设计布局包括在车辆通道宽度约束、绿化面积约束下不同停车场区域的停车位排布方式，在确定不同停车场区域排布方式后设计满足车辆通道宽度约束的车辆通道，并布置绿植；所构建停车场最优生态布局设计模型的优化求解流程为：S31：随机生成一组长度为N的序列作为停车场最优生态布局设计模型的初始解，其中序列中的每个值为[1,3]之间的整数，对应三种停车位排布方式，序列中的第i个值对应所划分第i个停车场区域的停车位排布方式；S32：基于约束条件构建迭代目标函数：
其中迭代目标函数的输入为所生成序列的迭代结果，表示序列的第k次迭代结果，k的初始值为0，最大值为K，表示所划分的第n个停车场区域采用序列中第n个值所对应的停车位排布方式，可以布局设计得到的最大停车位数目；S33：计算序列的迭代步长：计算序列的迭代步长：其中：表示序列第k次迭代的迭代步长；表示L1范数；表示梯度算子，表示以迭代序列为变量的迭代目标函数梯度；S35：对数据压缩结果进行第k次迭代：；S36：计算第k次迭代的梯度，若或k=K，则将作为求解得到的停车场最优生态设计布局，否则令k=k+1，返回步骤S33。6.如权利要求1所述的一种基于多目标优...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐慧兵，
申请(专利权)人：湖南省家加车位科技有限公司，
类型：发明
国别省市：