一种智能出租车调度通信方法与流程
本发明涉及一种智能出租车调度通信方法。
背景技术：
目前，随着经水平快速发展，市民对于乘坐出租车出行需求持续增长,导致高峰时段打车难较为突出。随着互联网技术的高度发展以及智能设备的普及，传统的交通技术正在逐步进化为智能交通系统。
现有技术中，乘客多使用打车软件，通过手机等智能终端进行打车，使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现，与传统的打车方式相比，在一定程度上实现了较为准确、高效地出行。
在用户的实际的应用过程中，用户通过手机输入目的地，确认叫车之后，应用软件后台的服务器接收到该叫车请求，通过GPS等定位系统获取该用户所处的位置，并且获取该服务器管理的所有司机端的终端设备的位置信息，然后向该用户周围设定范围内的车载终端设备发送该叫车请求，或者指定该范围内的空闲车辆，以便该设定范围内的运营车辆能够接受该请求，并赶到用户所处的位置进行服务。
目前的调度方案是只根据用户与服务车辆之间的距离，指定距离最近的车辆去服务，有可能该车辆到用户所处的位置的方向不一致，需要绕路很久才能到达；或者由该设定范围内的车辆去“抢单”，由于硬件设备和操作的影响，容易出现较远的车辆抢到该请求，但是由于距离较远，到达指定位置时间更久。
技术实现要素：
本发明提供一种智能出租车调度通信方法，采用主动分配的模式来调度出租车，在结合了司机的收益和乘客的等待时间后，采用系统效用值作为最终的优化目标，有效解决了乘客长时间等待，车辆运营成本较高等问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种智能出租车调度通信方法，该方法具体包括如下步骤：
S1.实时获取车辆的位置信息及运行数据；
S2.实时收集乘客用车信息；
S3.根据车辆的位置信息及运行数据和乘客通车信息，结合司机的收益和乘客的等待时间后，采用系统效用值作为最终的优化目标，得到调度方案；
S4.根据调度方案，生成派车任务单，分别发送给车辆和乘客；
S5.将车辆调度情况在调度中心的显示终端上显示，并对异常情况进行预警。
优选的，在步骤S1中所述车辆运行数据至少包括车辆标识、否空闲可调度、行车方向、速度和历史运行情况，所述车辆标识至少包括车牌信息、四季信息、车辆型号信息。
优选的，在所述步骤S2中所述乘客用车信息至少包括乘客标识、乘客当前位置、目的地以及历史用车信息。
优选的，在所述步骤S3中，具体采用如下方法实现调度方案的优化：
S31.根据乘客当前位置和目的地，以及车辆的当前位置，再考虑地图定位技术和实时交通信息系统，计算出乘客始发地到目的地的最短时间路径上的距离Si，以及出租车当前位置到乘客的始发地的最短时间路径上的距离Sij，然后计算每辆车辆的收益以及乘客的最大等待时间得到车辆的收益矩阵和乘客的等待时间矩阵，其中α、β、γ分别为车辆单位距离的收费参数、成本参数以及时间参数，k表示车辆的类型，Tx表示当前的时间窗口的值；
S32. 根据多车分配问题中的限制条件，根据系统效用函数计算系统效用值矩阵，系统效用函数为：
其中，π表示分配策略，以一个n×m的矩阵表示(n表示乘客数目，m表示出租车数目)，当πij＝1表示第j辆车辆被分配给第i个打车的乘客， K表示出租车总的种类，λ为司机的收益和乘客的等待时间的比例参数；
S33. 调度中心执行调度方案，整个分配过程基于加权二部图，在此加权二部图中，一边是由所有的乘客组成的集合，另一边是由收集的空闲车辆组成的集合，带权的边是计算的系统效用值，在此加权二部图中依次逐点寻找可行的增广路径，扩充已匹配的边的数量。当不能找到增广路径时，计算权值调整参数d以改变二部子图两边的所有点权值，重新构建二部子图，然后再次寻找增广路径，直到最后一个点。
优选的，在所述步骤S33中，以加权二部图的全部顶点和部分边构建二部子图，在模型化的二部子图中依次逐点寻找可行的增广路径，然后把所有的第奇数条边添加到已匹配边中，同时删掉所有的第偶数条边，使得已匹配的边数得到增加，当不能找到增广路径时，算法会计算相应的权值调整参数f以改变二部子图两边的所有点权值，重新构建二部子图，然后再次寻找增广路径，直到最后一个点寻找出可行的增广路径，更新后的匹配结果就是一个最优的车辆调度方案。
优选的，所述权值调整参数f的计算公式为：
f＝min{l(ai)+l(bj)-Wij|ai∈S,bj∈(B/T)}，其中l(ai)，l(bj)和Wij分别表示属于S集合的ai点的权值、属于B/T集合的bj点的权值、以及系统效用值，二部图中点数少的一边记为A集合，另一边记为B集合，将遍历过的属于A集合的点记为S集合，遍历过的属于B集合的点记为T集合，属于S集合的点的权值加上f，属于T集合的点的权值减去f，然后将所有满足条件Wij＝l(ai)+l(bj)的边加入到重新构建的二部子图中。
优选的，在所述方法中，采用如下方法进行数据交互：
调度中心的4G无线数据收发模块二的接收器接收车辆移动终端4G无线数据收发模块一和乘客移动终端4G无线数据收发模块三的发射器发送的数据；
调度中心的4G无线数据收发模块二的分发器将接收到的数据发送至调度中心的4G无线数据收发模块二的数据生成器；
所述分发器计算每秒分发数据的速率，并将该分发速率值传递给调度中心的4G无线数据收发模块二的自适应控制器；
调度中心的4G无线数据收发模块二的流控器将自适应控制器产生的自适应值发送给调度中心的中控服务器的频控器。
优选的，车载移动终端或乘客移动终端和调度中心的数据传输采用即时加密通信，即时加密通信前，车载移动终端或乘客移动终端临时产生会话密钥WK；调度中心获取车载移动终端或乘客移动终端的身份公钥和密钥协商基本公钥，然后和调度中心组成公私钥对来协商计算父滚动代表初始密钥N_CC，具体过程如下：
将T_SKA/T_PKA、NB_SKB/NB_PKB，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端的密钥协商第一部分Part1；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第一部分Part1=DPSM2（TSKA，NBPKB）；
将NB_SKA/NB_PKA、T_SKB/T_PKB ，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端的密钥协商第二部分Part2；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第二部分Part2=DPSM2（NBSKA，TPKB）；
将NB_SKA/NB_PKA、NB_SKB/NB_PKB，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端算发送方的密钥协商第三部分Part3；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第三部分Part3=DPSM2（NBSKA，NBPKB）；
将车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第一部分Part1、车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第二部分Part2、车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第三部分Part3连接成车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM；
车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM= Part1|| Part2|| Part3);
将车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM和第一字符串用SM3算法压缩成256bit的车载移动终端或乘客移动终端的父滚动代表初始密钥N_CC；
初始密钥N_CC=HSM3（KM||第一字符串）
根据椭圆曲线点乘算法特点，通过该计算过程，车载移动终端或乘客移动终端和调度中心双方计算出一致的父滚动代表初始密钥N_CC。
本发明具有以下优点和有益效果：
（1）在调度中心接收到乘客叫车请求之后，获取乘客的位置和出行信息，通过目的地址能够获取该用户的出行方向，调度中心综合上述数据获，在结合了司机的收益和乘客的等待时间后，采用系统效用值作为最终的优化目标，有效解决了乘客长时间等待，车辆运营成本较高等问题；
（2）采用4G无线传输技术，调度中心可以快速获取乘客用车信息及车辆信息；
（3）采用即时安全通信方式进行数据交换，可以保证数据传输的安全性，防止信息泄露。
附图说明
图1示出了本发明的一种智能出租车调度通信系统的框图。
图2示出了本发明的一种智能出租车调度通信方法的流程图。
具体实施方式
图1是示出了本发明的一种智能出租车调度通信系统的框图。该系统包括多个车载移动终端1、调度中心2和多个乘客移动终端3。
其中，车载移动终端1包括：车辆定位模块11，用于确定车辆的位置；任务管理模块12，用于车辆调度任务的管理；地图及导航模块13，用于为司机提供地图及导航服务；微处理器14，用于车载移动终端的数据处理；4G无线数据收发模块一15，用于和调度中心实现数据交互。
调度中心2包括：4G无线数据收发模块二21、数据处理及调度模块22、显示及预警模块23和中控服务器24；所述4G无线数据收发模块二21，用于和所述车载移动终端及乘客移动终端实现数据交互；中控服务器24用于对调度中心2中各模块进行协调控制，并用于存储数据；数据处理及调度模块22用于对车辆信息及用户信息进行即时处理，实现车辆的优化调度；显示及预警模块23用于实时显示当前车辆调度及运行情况，并对运力不足的区域进行预警。
乘客移动终端3包括：乘客定位模块31，用于确定乘客的位置；任务发布模块32，用于乘客发布乘车信息；微处理器34，用于乘客移动终端的数据处理；4G无线数据收发模块三34，用于和调度中心实现数据交互。
优选的，所述数据处理及调度模块22包括乘客信息确定单元，用于从乘客移动端3获取乘客标识、乘客当前位置以及目的地址。
优选的，所述数据处理及调度模块22包括车辆信息确定单元，用于从车辆移动端1获取车辆标识、车辆当前位置以及车辆运行数据，所述车辆运行数据至少包括车辆运行的方向和速度。
所述4G无线数据收发模块一15包括：
数据发送确定单元，用于确定发送格式化处理后的车辆位置信息及车辆运行数据的发送协议；
数据发送单元，用于基于所述数据发送确定单元确定的所述发送协议将格式化处理后的车辆运行数据的发送协议发送至所述调度中心。
图2示出了利用本发明的一种智能出租车调度通信方法的流程图。该方法具体包括如下步骤：
S1.实时获取车辆的位置信息及运行数据；
S2.实时收集乘客用车信息；
S3.根据车辆的位置信息及运行数据和乘客通车信息，结合司机的收益和乘客的等待时间后，采用系统效用值作为最终的优化目标，得到调度方案；
S4.根据调度方案，生成派车任务单，分别发送给车辆和乘客；
S5.将车辆调度情况在调度中心的显示终端上显示，并对异常情况进行预警。
优选的，在步骤S1中所述车辆运行数据至少包括车辆标识、否空闲可调度、行车方向、速度和历史运行情况，所述车辆标识至少包括车牌信息、四季信息、车辆型号信息。
优选的，在所述步骤S2中所述乘客用车信息至少包括乘客标识、乘客当前位置、目的地以及历史用车信息。
优选的，在所述步骤S3中，具体采用如下方法实现调度方案的优化：
S31.根据乘客当前位置和目的地，以及车辆的当前位置，再考虑地图定位技术和实时交通信息系统，计算出乘客始发地到目的地的最短时间路径上的距离Si，以及出租车当前位置到乘客的始发地的最短时间路径上的距离Sij，然后计算每辆车辆的收益以及乘客的最大等待时间得到车辆的收益矩阵和乘客的等待时间矩阵，其中α、β、γ分别为车辆单位距离的收费参数、成本参数以及时间参数，k表示车辆的类型，Tx表示当前的时间窗口的值；
S32. 根据多车分配问题中的限制条件，根据系统效用函数计算系统效用值矩阵，系统效用函数为：
其中，π表示分配策略，以一个n×m的矩阵表示(n表示乘客数目，m表示出租车数目)，当πij＝1表示第j辆车辆被分配给第i个打车的乘客， K表示出租车总的种类，λ为司机的收益和乘客的等待时间的比例参数；
S33. 调度中心执行调度方案，整个分配过程基于加权二部图，在此加权二部图中，一边是由所有的乘客组成的集合，另一边是由收集的空闲车辆组成的集合，带权的边是计算的系统效用值，在此加权二部图中依次逐点寻找可行的增广路径，扩充已匹配的边的数量。当不能找到增广路径时，计算权值调整参数d以改变二部子图两边的所有点权值，重新构建二部子图，然后再次寻找增广路径，直到最后一个点。
优选的，在所述步骤S33中，以加权二部图的全部顶点和部分边构建二部子图，在模型化的二部子图中依次逐点寻找可行的增广路径，然后把所有的第奇数条边添加到已匹配边中，同时删掉所有的第偶数条边，使得已匹配的边数得到增加，当不能找到增广路径时，算法会计算相应的权值调整参数f以改变二部子图两边的所有点权值，重新构建二部子图，然后再次寻找增广路径，直到最后一个点寻找出可行的增广路径，更新后的匹配结果就是一个最优的车辆调度方案。
优选的，所述权值调整参数f的计算公式为：
f＝min{l(ai)+l(bj)-Wij|ai∈S,bj∈(B/T)}，其中l(ai)，l(bj)和Wij分别表示属于S集合的ai点的权值、属于B/T集合的bj点的权值、以及系统效用值，二部图中点数少的一边记为A集合，另一边记为B集合，将遍历过的属于A集合的点记为S集合，遍历过的属于B集合的点记为T集合，属于S集合的点的权值加上f，属于T集合的点的权值减去f，然后将所有满足条件Wij＝l(ai)+l(bj)的边加入到重新构建的二部子图中。
优选的，在所述方法中，采用如下方法进行数据交互：
调度中心的4G无线数据收发模块二的接收器接收车辆移动终端4G无线数据收发模块一和乘客移动终端4G无线数据收发模块三的发射器发送的数据；
调度中心的4G无线数据收发模块二的分发器将接收到的数据发送至调度中心的4G无线数据收发模块二的数据生成器；
所述分发器计算每秒分发数据的速率，并将该分发速率值传递给调度中心的4G无线数据收发模块二的自适应控制器；
调度中心的4G无线数据收发模块二的流控器将自适应控制器产生的自适应值发送给调度中心的中控服务器的频控器。
优选的，车载移动终端或乘客移动终端和调度中心的数据传输采用即时加密通信，即时加密通信前，车载移动终端或乘客移动终端临时产生会话密钥WK；调度中心获取车载移动终端或乘客移动终端的身份公钥和密钥协商基本公钥，然后和调度中心组成公私钥对来协商计算父滚动代表初始密钥N_CC，具体过程如下：
将T_SKA/T_PKA、NB_SKB/NB_PKB，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端的密钥协商第一部分Part1；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第一部分Part1=DPSM2（TSKA，NBPKB）；
将NB_SKA/NB_PKA、T_SKB/T_PKB ，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端的密钥协商第二部分Part2；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第二部分Part2=DPSM2（NBSKA，TPKB）；
将NB_SKA/NB_PKA、NB_SKB/NB_PKB，通过椭圆曲线点乘算法，计算车载移动终端或乘客移动终端算发送方的密钥协商第三部分Part3；
车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第三部分Part3=DPSM2（NBSKA，NBPKB）；
将车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第一部分Part1、车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第二部分Part2、车载移动终端或乘客移动终端密钥协商第三部分Part3连接成车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM；
车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM= Part1|| Part2|| Part3);
将车载移动终端或乘客移动终端密钥分量KM和第一字符串用SM3算法压缩成256bit的车载移动终端或乘客移动终端的父滚动代表初始密钥N_CC；
初始密钥N_CC=HSM3（KM||第一字符串）
根据椭圆曲线点乘算法特点，通过该计算过程，车载移动终端或乘客移动终端和调度中心双方计算出一致的父滚动代表初始密钥N_CC。
如上所述，虽然根据实施例所限定的实施例和附图进行了说明，但对本技术领域具有一般知识的技术人员来说能从上述的记载中进行各种修改和变形。例如，根据与说明的技术中所说明的方法相不同的顺序来进行，和/或根据与说明的系统、结构、装置、电路等构成要素所说明的方法相不同的形态进行结合或组合，或根据其他构成要素或均等物进行替换或置换也可达成适当的效果。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
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