一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法

技术领域

本发明涉及共享停车领域，尤其涉及一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法。

背景技术

共享停车根据出行者停车需求时间差异与停车位时空差异，利用车位的空闲时段进行停车，缓解停车资源匮乏。短距自主代客泊车指无人驾驶车辆在停车场入口附近放下乘客，进入停车场自主停车；当乘客需要车辆的时候，车辆将在停车场出口处等候。长距自主代客指无人驾驶车辆在乘客目的地附近放下乘客，自主寻找停车场进行泊车；当乘客需要用车时，车辆将在指定地点等待乘客。自主代客泊车作为无人驾驶的一个新趋势，具有“空驾”特征，可以自主移位。通过该特征，车辆在连续时段上停放于不同车位，利用共享车位的闲暇小时段进行停车，解决停车难的问题。一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法

通过自动代客泊车进行车辆移位，利用车位闲置的碎片化时间停放车辆，可以避免传统的共享停车，在停车需求时间内因车辆无法移位造成的弊端，最大化灵活满足共享停车需求、提高泊位利用率。但是，不合理的车辆布局也可能导致车辆的频繁移位，造成用车成本增加的同时，还会致使停车区域交通事故频发。本发明为利用自主代客泊车“空驾”特征满足共享停车需求的同时，减少无人车频繁移位导致的用车成本和潜在的交通事故风险，设计一个自主泊车背景下共享停车供需匹配的改进禁忌搜索算法。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法，包括一种改进禁忌搜索算法，具体如下步骤：

S1：以共享停车需求和供给时间的首末时刻为分割点，划分共享停车需求时间；

S2：在时段分割的基础上，通过共享停车需求与供给泊位间的关系，定义配对、时段配对、配对方案；

S3：在保证最优解质量的前提下，分析禁忌搜索算法的特性，设计配对方案的邻域和邻居

S4：按照先进先出原则确定禁忌表长度，当算法多次迭代最优解未变时引入变异操作，并设计求解完成在自动泊车条件下共享停车供需匹配的改进禁忌搜索算法。

进一步地，所述步骤S1中,以t

S11：将所有t

S12：剔除所述集合T内的重复元素，并升序排列剩余元素，最后更新集合T；

S13：以集合T内元素为分割点，将所有共享停车需求时间和共享泊位供给时间划分为多个小时段。

进一步地，所述步骤S2中，当e(v,p,i)表示时段i上车辆v停放在泊位p的一个配对，e(0,p,i)表示时段i泊位p不停放车辆；时段i上所有具有停车需求的车辆构成集合V

用E(V

进一步地，所述步骤S3中，将与已知配对方案M

进一步地，所述步骤S3中，确定给定配对方案的i时段邻居包括如下步骤：

S31、计算车辆移位成本。对每个配对进行如下操作：对于配对e(v,p,i)，计算车辆v在时段i-1和i、时段i和i+1之间的移车成本，记两个成本之和为c

S32、构建费用矩阵。以c

S33、构造运输问题。以费用矩阵

S34、求解运输问题。使用经典的匈牙利算法求解该运输问题，得到共享停车需求与共享泊位之间的匹配关系，将其合理组合得到M

进一步地，所述步骤S4中，当最优解不变的迭代次数达到设定数值时，实施变异操作跳出当前解。其中，改进禁忌搜索算法包括如下步骤：

S41：初始化参数。禁忌表长度L，最大迭代次数τ

S42：随机生成一个可行配对方案作为初始解。随机生成n个时段的时段配对E

S43：更新禁忌表。将M

S44：确定当前解的邻域。随机确定n

S45：更新最优解。如果M

S46：当μ＝μ

S47：判断当前数据是否满足终止条件。若满足，则输出最优解；若不满足，则进入步骤S43,直至满足终止条件且输出最优解并结束算法为止。

进一步地，所述终止条件为：达到算法最大迭代次数或最优配对方案移车次数为0。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：聚焦于共享停车的车位匹配；优化了共享停车过程中自动代客泊车车辆的自主移位过程；通过设计配对方案的邻居缩小算法解的邻域范围，并通过变异操作避免算法陷入局部最优。

附图说明

图1为本发明的算法流程图；

图2为本发明的分割时段示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果，因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

如图1所示，一种自动泊车背景下共享停车的供需匹配方法，包括一种改进禁忌搜索算法，算法的总体流程，具体步骤如下：

S1、以共享停车需求和供给时间的首末时刻为分割点，划分共享停车需求时间。t

S11、将所有t

S12、剔除T内的重复元素，并升序排列剩余元素，更新集合T。

S13、以集合T内元素为分割点，将所有共享停车需求时间和共享泊位供给时间划分为更细、更多的小时段。

一个共享停车区域8个共享泊位的开放时间为p1(7:30-12:00,13:00-16:30)、p2(6:00-11:30)、p3(8:30-14:15,16:00-20:00)、p4(7:15-11:45,13:30-18:15)、p5(9:30-16:00,16:45-19:30)、p6(6:45-12:45,14:45-18:15)、p7(9:00-13:45,15:00-18:30)、p8(8:00-15:15,6:00-18:45)，可视化的展示如图2所示。图2中，以1h为时间刻度将一天时间为24份，阴影部分表示泊位不支持共享，空白部分表示该时段泊位开放。以这8个泊位共享时间的始末时刻为断点，分割泊位开放时间。划分后，泊位p1、p2、p3、p4分别由原来的2、1、2、2个时段变为15、7、17、15个共享时段。为了简洁，本示例仅考虑共享泊位开放时间的始末时刻。

S2、在时段分割的基础上，通过共享停车需求与供给泊位间的关系，定义配对、时段配对、配对方案。

进一步的，步骤S2中，e(v,p,i)表示时段i上车辆v停放在泊位p的一个配对。e(0,p,i)表示时段i泊位p不停放车辆。时段i上所有具有停车需求的车辆构成集合V

S3、在保证最优解质量的前提下，分析禁忌搜索算法的特性，设计配对方案的邻域和邻居。

进一步的，步骤S3中，将与已知配对方案M

S4、按照先进先出原则确定禁忌表长度，当算法多次迭代最优解未变时引入变异操作，设计求解自动泊车条件下共享停车供需匹配的改进禁忌搜索算法。

进一步的，步骤S4中，通过步骤S3定义的配对方案邻域与邻居，算法邻域搜索获取新解时可以节省一定的时间。但是当分割时段个数n很大时，获取一个配对方案的所有邻居仍需要大量的计算，因此限定邻域的最大规模。当最优解未变的迭代次数达到达到设定数值时，实施变异操作跳出当前解。改进禁忌搜索算法步骤如下：

S41、初始化参数。禁忌表长度L，最大迭代次数τ

S42、随机生成一个可行配对方案，作为初始解。随机生成n个时段的时段配对E

S43、更新禁忌表。将M

S44、确定当前解的邻域。随机确定n

S441、计算移车成本。对于配对e(v,p,i)，在其前后两时段i-1，i+1的时段配对给定的情况下，计算车辆v在时段i-1和i、时段i和i+1之间的移车成本，记两个成本之和为c

S442、以c

S443、以费用矩阵

S444、以经典的匈牙利算法求解该运输问题，得到共享停车需求与共享泊位之间的匹配关系，将其合理组合得到M

S45、更新最优解。如果M

S46、当μ＝μ

S47、终止判断。如果达到算法最大迭代次数或最优配对方案移车次数为0，则输出最优解并结束算法；否则，转步骤S4。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。