在公共自行车站点之间调配自行车的方法和系统的制作方法

在公共自行车站点之间调配自行车的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及公共交通，其公开了一种在公共自行车站点之间调配自行车分布的方法，包括：根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模式拓扑图；对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域；以及根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行车分布。根据本发明实施例的在公共自行车站点之间调配自行车的方法，能够根据用户需要合理调配各个站点的自行车，使自行车分布能够满足用户需求。
【专利说明】在公共自行车站点之间调配自行车的方法和系统

【技术领域】
[0001] 本发明涉及公共交通，更具体地，涉及一种在公共自行车站点之间调配自行车的 方法和系统。

【背景技术】
[0002] 自行车是普及最广的代步交通工具，其拥有量为世界各国之最。作为同城短区间 非机动载人设备，自行车廉价、便捷、健身、环保、节能的特点尤为突出，是当今乃至今后更 长时间人们生活中不可获缺和替代的主要交通工具之一。为了减少城市污染，很多城市开 始推出公共自行车租赁服务，公共自行车租赁就是在某个区域内，隔一定距离规划出一些 停放自行车的点（比如地铁出口，社区大门口等)，一般一个公共自行车站点放置30辆左右。 那么一个城市就会象公交车站点和地铁站点一样，有很多公共自行车站点。通常经过一段 时间之后，由于用户对自行车的需求不均匀，导致各个站点的自行车数量分布变化很大，经 常无法满足用户的需求，因此需要对公共自行车站点之间对自行车的数量进行调配。
[0003] 然而，现有的自行车租赁点通常是按照行政区域划分区域的，自行车调度员只能 协调区域内站点的自行车，而不能跨区域移动自行车，因此不能从全局的角度去调配自行 车。
[0004] 因此，需要一种在公共自行车站点之间调配自行车的方法，能够根据用户需要合 理调配各个站点的自行车，使自行车能够满足用户需求。


【发明内容】

[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种在公共自行车站点之间调配自行车分布的方 法，包括：根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模式拓扑图；对所述移动 模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域；以及根据用户需求调配所述自行车调度区域 的自行车分布。
[0006] 根据本发明的另一个方面，提供了一种在公共自行车站点之间调配自行车分布的 系统，包括：拓扑图构建模块，被配置为根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移 动模式拓扑图；第一调度区域确定模块，被配置为对所述移动模式拓扑图进行划分来确定 自行车调度区域；以及调配模块，被配置为根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行 车分布。
[0007] 根据本发明实施例的在公共自行车站点之间调配自行车的方法，能够根据用户需 要合理调配各个站点的自行车，使自行车分布能够满足用户需求。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其 它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号 通常代表相同部件。
[0009] 图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框 图。
[0010] 图2示出根据本发明实施例的在公共自行车站点之间调配自行车分布的方法。
[0011] 图3示出根据本发明的实施例用多层分图法对移动模式拓扑图进行划分来确定 自行车调度区域的流程图。
[0012] 图4示出根据本发明的实施例构建的移动模式拓扑图。
[0013] 图5示出对图4的移动模式拓扑图中节点5和节点6进行合并后的移动模式拓扑 图。
[0014] 图6示出对图5的移动模式拓扑图中节点4和7进行合并后的移动模式拓扑图。
[0015] 图7示出对图6的移动模式拓扑图中节点2和3进行合并后的移动模式拓扑图。 [0016] 图8示出对图7的移动模式拓扑图中节点1和9进行合并的移动模式拓扑图。 [0017] 图9示出对图8的移动模式拓扑图中节点8和10进行分割的示意图。
[0018] 图10示出根据本发明实施例构建的调配自行车调度区域内的自行车分布的时空 网络模型。
[0019] 图11示出根据本发明实施例构建的调配自行车调度区域之间的时空网络模型。
[0020] 图12不出根据本发明实施例的车载导航系统1200。

【具体实施方式】
[0021] 下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开 的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方 式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的 范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0022] 所属【技术领域】的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。 因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括 固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为"电路"、"模 块"或"系统"。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质 中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0023] 可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计 算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是--但不限 于--电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算 机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便 携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM)、只读存储器（ROM)、可擦式可编程只读存储 器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、 或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程 序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0024] 计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号， 其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括--但 不限于--电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是 计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者 传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0025] 计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括--但不限 于--无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
[0026] 可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机 程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言一诸如Java、Smalltalk、C++， 还包括常规的过程式程序设计语言一诸如" C"语言或类似的程序设计语言。程序代码可以 完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部 分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在 涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络--包括局域网（LAN)或 广域网（WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提 供商来通过因特网连接)。
[0027] 下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统）和计算机程序产品的流程图和/或 框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方 框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专 用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指 令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中 规定的功能/操作的装置。
[0028] 也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置 以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一 个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置（instruction means)的制造品（manufacture)。
[0029] 也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备 上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计 算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图 和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
[0030] 图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框 图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使 用范围带来任何限制。
[0031] 如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统 /服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16,系统存储器 28,连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0032] 总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器， 外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举 例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA)总线，微通道体系结构（MAC) 总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA)局域总线以及外围组件互连（PCI)总线。
[0033] 计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是 任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动 的和不可移动的介质。
[0034] 系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存 取存储器（RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其 它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34 可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为"硬盘驱动器")。尽管图 1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如"软盘")读写的磁盘驱动器，以及对 可移动非易失性光盘(例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些 情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以 包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个）程序模块，这些程序模块被 配置以执行本发明各实施例的功能。
[0035] 具有一组(至少一个）程序模块42的程序/实用工具40,可以存储在例如存储器 28中，这样的程序模块42包括--但不限于--操作系统、一个或者多个应用程序、其它 程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程 序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0036] 计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14 (例如键盘、指向设备、 显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设 备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的 任何设备(例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O)接口 22 进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如 局域网（LAN)，广域网（WAN)和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20 通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以 结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱 动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0037] 现在参看图2,图2示出根据本发明实施例的在公共自行车站点之间调配自行车 分布的方法，包括：在步骤S201，根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模 式拓扑图；在步骤S202 ;对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域；在步骤 S203,根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行车分布。
[0038] 在步骤S201，根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模式拓扑图， 公共自行车站点的租赁历史记录包括：用户ID、借车时间、还车时间、借车站点以及还车站 点。从租赁历史记录中提取每一条租赁记录的起点和终点，并统计某个起点和终点之间的 自行车流量，自行车流量是指自行车的数量。移动模式拓扑图包括节点和节点之间的有向 联弧，其中节点表示公共自行车站点，节点的数目对应于公共自行车站点的数目，节点之间 的有向联弧表示自行车在公共自行车站点之间的移动方向，有向联弧的方向根据租赁记录 的起点和终点确定，每个有向联弧都有对应的权重，根据公共自行车站点之间的自行车流 量和调配成本确定有向联弧的权重，其中根据公共自行车站点之间的调配路径的选择确定 公共自行车站点之间的调配成本，定义w为联弧权重，v为该联弧连接的两个公共自行车站 点之间自行车的流量，c为两个公共自行车站点之间的调配成本，ω i为自行车流量的权重， ω2为调配成本的权重，则联弧权重为：
[0039] ?^ω^ν+ω；^，其中ω^ωρ?，和ω2的分配可以根据经验指定。
[0040] 权重越大，表明该有向联弧连接的两个公共自行车站点之间的联系越紧密，如果 将联系紧密的公共自行车站点划分到不同的区域，就会造成比较大的调配代价。
[0041] 在步骤S202,对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域，根据本发明的 实施例，利用最小割法(Minimum cut)对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域， 最小割法是分析复杂网络的有力工具，割（Cut)的定义在一个逻辑图G (V，E)中V是点集， E是边集。在E中去掉一个边集C使得G (V，E-C)不连通，C就是图G (V，E)的一个割， 在G (V，E)的所有割中，边权总和最小的割就是最小割。关于最小割的详细描述可以参见 http://en. wikipedia. org/wiki/Minimum cut〇根据本发明的实施例，利用最小害ij法将联 系紧密的公共自行车站点划分到一个区域，合理配置调配成本。
[0042] 根据本发明的一个实施例，用多层分图法（Multi-level method)实现最小割对 移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域，包括：合并逻辑图中权重最大的联弧连 接的两个节点；重复执行合并步骤直至剩下两个节点；切割这两个节点之间的连线；根据 这两个节点对应的原移动模式拓扑图的子图确定自行车调度区域。图3示出根据本发明 的实施例用多层分图法对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域的流程图，在步 骤S301，合并目标移动模式拓扑图中权重最大的有向联弧连接的两个节点；在步骤S302， 判断是否剩余两个节点；如果判断结果为否，则返回步骤S301，如果判断结果为是，则在步 骤S303,切割这两个节点之间的连线；在步骤S304,根据这两个节点对应的原移动模式拓 扑图的子图划分自行车调度区域；在步骤S305,判断划分的自行车调度区域是否符合设定 的条件，例如可以设定自行车调度区域的大小和公共自行车站点的数目作为条件；如果判 断结果为否，则在步骤S306,将选取的子图作为目标拓扑图，返回步骤S301 ;如果判断结果 为是，则流程结束。
[0043] 图4至图10给出利用多层分图法对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度 区域的实施例，图4示出根据本发明的实施例构建的移动模式拓扑图，其中包括6个节点， 节点之间的有向联弧具有对应的权重。
[0044] 步骤1 :选取出各节点中权重最大的联弧5-6连接的两个节点5和6，
[0045] 步骤2 :合并节点5和6,形成节点7,图5示出对图4的移动模式拓扑图中节点5 和节点6进行合并后的移动模式拓扑图。
[0046] 步骤3 :权重最大的联弧是4_7(或7-4)，合并节点4和7,生成节点8,图6示出对 图5的移动模式拓扑图中节点4和7进行合并后的移动模式拓扑图。
[0047] 步骤4 :权重最大的联弧是2-3,合并节点2和3,生成节点9,图7示出对图6的移 动模式拓扑图中节点2和3进行合并后的移动模式拓扑图.
[0048] 步骤5 :权重最大的联弧是1-9,合并节点1和9,生成节点10,图8示出对图7的 移动模式拓扑图中节点1和9进行合并的移动模式拓扑图。
[0049] 步骤6 :分割节点8和节点10之间的连线，图9示出对图8的移动模式拓扑图中 节点8和10进行分割的示意图，图10示出分割后的节点8和10分别对应的原移动模式拓 扑图中的子图，其中节点8对应的子图包括节点1、2和3,节点10对应于节点8的子图包括 节点4、5和6,因此最终划分为两个自行车调度区域，区域1包括公共自行车站点1、2和3， 区域2包括公共自行车站点4、5和6。
[0050] 根据本发明的另一个实施例，用谱分割法（Spectral partitioning)实现最小割 对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域。
[0051] 步骤1 :将移动模式拓扑图转换成为一个邻接矩阵A，邻接矩阵A中第i行j列元 素'为第i个节点到第j个节点的有向联弧的权重。以图3所示的移动模式拓扑图为例， 将其转换为邻接矩阵A，邻接矩阵A表示为：
[0052]

【权利要求】
1. 一种在公共自行车站点之间调配自行车分布的方法，包括： 根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模式拓扑图； 对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域；以及 根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行车分布。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述移动模式拓扑图包括节点和节点之间的有向 联弧，其中节点表示公共自行车站点，节点之间的有向联弧表示自行车在公共自行车站点 之间的移动方向。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调 度区域包括：利用最小割法对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中利用最小割法对移动模式拓扑图进行划分来确定 自行车调度区域包括：合并所述移动模式拓扑图中权重最大的联弧连接的两个节点；重复 执行上述合并步骤直至剩下两个节点；切割所述剩下的两个节点之间的连线；根据所述剩 下的两个节点对应的所述移动模式拓扑图的子图确定自行车调度区域。
5. 根据权利要求3所述的方法，其中利用最小割法对移动模式拓扑图进行划分来确定 自行车调度区域包括： 将所述移动模式拓扑图转换成为邻接矩阵A，其中邻近矩阵A中第i行j列元素 Ay为 第i个节点到第j个节点的有向联弧的权重； 设置一个度矩阵D，其中度矩阵D中只有对角元素不为0,对角元素的值的确定方式 为邻接矩阵A中第i行的所有元素加和； 根据邻接矩阵A和度矩阵D获得矩阵L，其中矩阵L=度矩阵D-邻接矩阵A ; 计算矩阵L的特征向量和特征值； 根据矩阵L的第二小特征值对应的特征向量对移动模式拓扑图进行划分来确定自行 车调度区域。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行车 分布包括： 根据用户需求调配所述自行车调度区域内和所述自行车调度区域之间的自行车分布。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中根据用户需求调配所述自行车调度区域 内的自行车分布包括： 构建横轴为时间、纵轴为自行车调度区域内的公共自行车站点的第一时空网络模型； 根据所述第一时空网络模型计算调配总成本最小的调配方案。
8. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中根据用户需求调配所述自行车调度区域 之间的自行车分布包括： 构建横轴为时间、纵轴为自行车调度区域的第二时空网络模型； 根据所述第二时空网络模型计算调配总成本最小的调配方案。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述用户需求是根据所述公共自行车站点的租赁 历史记录预测得到的。
10. -种在公共自行车站点之间调配自行车分布的系统，包括： 拓扑图构建模块，被配置为根据公共自行车站点的租赁历史记录和分布构建移动模式 拓扑图； 第一调度区域确定模块，被配置为对所述移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度 区域；以及 调配模块，被配置为根据用户需求调配所述自行车调度区域的自行车分布。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中所述移动模式拓扑图包括节点和节点之间的有 向联弧，其中节点表示公共自行车站点，节点之间的有向联弧表示自行车在公共自行车站 点之间的移动方向。
12. 根据权利要求10所述的系统，其中第一调度区域确定模块被配置为利用最小割法 对移动模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域。
13. 根据权利要求12所述的系统，其中调度区域确定模块包括： 合并模块，被配置为合并所述移动模式拓扑图中权重最大的联弧连接的两个节点，并 且重复执行上述合并步骤直至剩下两个节点；切割模块，被配置为切割所述剩下的两个节 点之间的连线；第二调度区域确定模块，被配置为根据所述剩下的两个节点对应的所述移 动模式拓扑图的子图确定自行车调度区域。
14. 根据权利要求12所述的系统，其中第一调度区域确定模块包括： 邻接矩阵转换模块，被配置为将所述移动模式拓扑图转换成为邻接矩阵A，其中邻接矩 阵A中第i行j列元素'为第i个节点到第j个节点的有向联弧的权重； 度矩阵设置模块，被配置为设置一个度矩阵D，度矩阵D中只有对角元素不为0,对角元 素的值的确定方式为邻接矩阵A中第i行的所有元素加和； 矩阵L计算模块，根据邻接矩阵A和度矩阵D获得矩阵L，其中矩阵L=度矩阵D-邻接 矩阵A，并计算矩阵L的特征向量和特征值； 第二调度区域确定模块，被配置为根据矩阵L的第二小特征值对应的特征向量对移动 模式拓扑图进行划分来确定自行车调度区域。
15. 根据权利要求10所述的系统，其中调配模块进一步被配置为： 根据用户需求调配所述自行车调度区域内和所述自行车调度区域之间的自行车分布。
16. 根据权利要求10-15中任一项所述的系统，其中调配模块包括： 第一时空网络模型构建模块，被配置为构建横轴为时间、纵轴为自行车调度区域内的 公共自行车站点的第一时空网络模型； 第一调配方案计算模块，被配置为根据所述第一时空网络模型计算调配总成本最小的 调配方案。
17. 根据权利要求10-15中任一项所述的系统，其中调配模块包括： 第二时空网络模型构建模块，被配置为构建横轴为时间、纵轴为自行车调度区域的第 二时空网络模型； 第二调配方案计算模块，被配置为根据所述第二时空网络模型计算调配总成本最小的 调配方案。
18. 根据权利要求10所述的系统，其中所述用户需求是根据所述公共自行车站点的租 赁历史记录预测得到的。
【文档编号】G06Q30/06GK104252653SQ201310259774
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】王保华, 段宁, 费翔, 龚旻, 王芝虎, 张欣, 王凤娟 申请人:国际商业机器公司