专利名称：基于智能交易系统的出租车智能运输服务设施的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种以智能交易系统[专利号申请号200610024480. O]为平 台的出租车智能运输服务设施市场的构造方法，尤指涉及一种利用抗原抗体自平 衡反应原理来最经济分配出租车资源的一种出租车智能导航方法，属于交通工程 和交易系统领域。
背景技术：
目前，由于供求双方信息极不对称，出租车运输市场面临司机搜寻乘客的成 本过高的难题。在城市繁忙时段，还面临着乘客候车时间过长、出租车不能有效 调度等难题。在城郊和农村，因行程较远，乘客对价格敏感，需要讨价还价和组 合搭车来降低车费，但却面临着交易方式单一的难题。
虽然GPS己在部分出租车上应用，但目前的解决方案一一如出租车呼叫平台 ——只能小规模范围内解决解决该问题。当城市中大部分乘客通过短信、电话或 其他终端传递叫车需求信息时，则该平台无法满足。智能交易系统结点[专利号 申请号200610024480. 0]技术虽为大规模交易提供了可能，其供求关系约束下的 交易解决方案也能解决出租车运输服务中交易方式单一的难题，但出租车运输服 务市场中除受供求关系约束外，更侧重的是位置关系约束——如在城区白天出行 期，出租车只有临近乘客代理指定区域，双方智能主体在虚拟空间中达成的交易 才有被执行的可能
总之，由于当前出租车司机之间以及司机和乘客之间缺乏有效的协调沟通的 渠道机制，出租车运输市场还面临着不能经济地分布出租车资源以最大程度地满 足乘客及时搭乘等难题。
发明内容
本发明提供了一种出租车智能运输服务设施，该设施通过大规模分布式计算 服务，使城市出租车运输服务纳入自动化体系或农村半自动化体系——包括空车 的智能调度、路径规划的自动生成和交易的自动达成等。在规模上能够满足诸如 上海、北京特大型城市每分钟上千辆出租车叫车请求，在功能上能够解决搜寻成 本过高和交易方式单一等难题。尤其是其利用抗原抗体自平衡反应机理构造的智 能调度系统，能最经济地分配出租车资源来满足乘客及时搭乘的需求。该设施中 的参考路径生成系统还能为城市中其他车辆提供导航服务。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
出租车智能运输服务设施是以智能交易系统为平台进行构造的。它由路网系 统、运输服务智能交易系统、交通预测系统和智能调度系统构成。路网系统为设 施中的其余3个系统提供路网服务，运输服务智能交易系统为乘客和出租车司机 提供自动交易服务，交通预测系统为载客出租车提供自适应参考路径服务，智能 调度系统以扩展元胞自动机进行架构，其基本组成单位是元胞，主要为空闲出租 车提供智能调度导航服务。这4个系统彼此相互协作运输服务智能交易系统为 路网系统提供乘客上车地点实时属性数据，路网系统为运输服务智能交易系统提供位置服务，包括乘客上车点索引服务和基于位置的访问控制服务；交通预测系 统为路网系统提供路径单位预测通行时间和出租车预测到达时间属性数据，路网 系统为交通预测系统中的自适应参考路径生成提供基础数据；路网系统相当于智 能调度系统中的元胞的胞外环境，其主要为元胞对象提供各交叉口路段出租车的 的冗余数据和缺口数据。参见图3。
路网系统
路网系统由准对等平台层和准对等路网服务层构成。
准对等平台层提供准对等网络服务。相比对等网络服务通过动态派发自协调 信息来分配资源，使对等网络服务中的各结点在逻辑和性能上均成为整体，准对 等网络服务仅通过静态配置自协调信息来分配资源，使网络中各结点只在逻辑上 成为整体。
准对等平台层由部署在各主机结点(以下可简称结点)中的准对等模块构成， 各准对等模块中的对等平台管理器通过相互调用来实现准对等网络服务。对等平 台管理器是远程对象，其远程引用可为其它结点获得，它包括对等远程对象调用 管理器和区域分配图。对等远程对象调用管理器负责获得其它结点上的对等平台 管理器的远程引用。区域分配图为静态自协调信息，含相邻行政区域的区域路网 ID和结点编号，可用来定位准对等路网服务层上的区域路网资源。参见图4。
准对等路网服务层是路网服务的提供界面。它由基于准对等平台层的各个区 域路网模块构成。区域路网模块里的区域路网由道路交叉口单元格组成。道路交 叉口单元格包括交叉口路段、交叉口路段邻接表和交叉口路段逆邻接表和交叉口 内路段路径表。交叉口路段包括时间分区管理器。参见图5和图6。
区域路网模块各要素说明
区域路网是区域位置属性信息存取服务的门面对象，也是外界访问的入口
点；
道路交叉口单元格是道路交叉口的物理映射。在为智能调度系统中的元胞对 象服务时，道路交叉口单元格相当于元胞的胞壁(即类似于细胞的细胞壁)，是 元胞的本地环境对象，主要起到元胞与外部环境或其它元胞进行信息交换窗口的 作用。它负责接收元胞发出的单元格刷新指令，它也能获得元胞中线程信箱的引 用。
交叉口路段是对道路交叉口单元格划分的地理空间的进一步细分，任何交叉 口路段均隶属于某个道路交叉口单元格(以下简称交叉口)且交叉口路段之间不
得有地理空间的重叠。交叉口路段有物理属性和管制属性物理属性指交叉口路 段范围的划分，交叉口路段范围被约束在本交叉口到相邻交叉口之间，默认为从 隶属的道路交叉口单元格出发到离其相邻交叉口单元格一半距离的路段；管制属 性指左侧路段属性、右侧路段属性、单行线属性、高架属性等，管制属性可省略。 交叉口路段由四元组(交叉口ID，相邻交叉口ID，范围，管制标识)表示，其中 交叉口 ID为其所隶属的道路交叉口单元格编码，相邻交叉口 ID为其通往的相邻道 路交叉口单元格编码，管制标识根据路段的管制信息设置，范围和管制标识可省 略。
交叉口路段是位置属性数据的索引和检索的基本单位，任一地理位置P均对
应于某一交叉口路段c，地理位置与交叉口路段的对应关系是以块状区域-如居民
小区-为媒介实现的。具体步骤为对任一地理位置P，确定该地理位置所处的块 状区域B;在块状区域B的所有出入口位置中找到距地理位置P最近的那个出入口位置E;确定出入口位置E所处的交叉口路段C。本发明中，乘客叫车点位置属性 信息和出租车位置属性信息均通过交叉口路段进行索引，索引是通过在相应交叉 口路段登记乘客要约ID和出租车ID来实现的。
交叉口路段邻接表是交叉口邻接表的扩展形式，两者存在映射关系。交叉口 邻接表反映的是从该交叉口出发到相邻交叉口的路径信息，交叉口路段邻接表反 映的是从该交叉口任一交叉口路段出发到相邻交叉口与本交叉口的对接路段的 路径信息。相邻交叉口与本交叉口的对接路段(以下简称相邻交叉口对接路段) 是指这样一个交叉口路段，它隶属于相邻交叉口且其与本交叉口通行距离最近， 它是唯一的。
交叉口路段邻接表由本地交叉口、本地交叉口路段、相邻交叉口、相邻交叉 口对接路段、交叉口间路径单位和路径单位属性信息等字段组成。交叉口间路径 单位指交叉口路段到相邻交叉口对接路段的路径。路径单位属性信息包括路径单 位距离、路径单位预测通行时间、路径通行成本函数F和路径单位预测通行成本。 路径单位预测通行成本二F (路径单位预测通行时间，路径单位距离)。路径单位 预测通行时间是由交通预测系统提供的。交叉口路段逆邻接表是交叉口逆邻接表 的扩展形式，它反映的是从相邻交叉口对接路段到本交叉口的路径信息，其结构 类同于交叉口路段邻接表。
交叉口内路段路径表反映的是从交叉口内某一交叉口路段出发至隶属于同 一交叉口的其他交叉口路段的路径信息。它由交叉口内源交叉口路段、交叉口内 目标交叉口路段、交叉口内路径单位和路径单位属性信息等字段组成。交叉口内 路径单位指交叉口路段到交叉口内其他交叉口路段的路径。
交叉口间路径单位和交叉口内路径单位以下统称路径单位。
时间分区管理器把交叉口路段中跟时间相关的属性信息划分成单位时间分 区来管理，这些时间相关信息主要是乘客要约ID、已抵达或将抵达该交叉口路段 的出租车主体ID及出租车状态信息。出租车状态信息有'乘客位置寻觅请求''前 往乘客上车点'和'载客'等。时间分区管理器通过接收来自道路交叉口单元格 转发的刷新指令来定时刷新，刷新步骤为
1. 锁定时间分区管理器；
2. 把第1单位时间分区合并到第0单位时间分区；
3. 把剩余的单位时间分区前移1单位，即第2单位时间分区前移作为第1 单位时间分区，…第N单位时间分区前移作为第N-l单位时间分区；
4. 分割前移后的第N-1单位时间分区，即把乘车时间和叫车点到达时间不隶 属于第N-1单位时间分区的要约ID和出租车ID等信息，分割到第N单位时间分区；
5. 对时间分区管理器解锁。
运输服务智能交易系统
运输服务智能交易系统为乘客代理软件主体和出租车软件主体提供自动交 易服务，它由基于位置增强型的智能交易系统结点构成，各位置增强型智能交易 系统结点间通过交换中心来相互访问。参见图1和图2。
位置增强型智能交易系统结点的构造如下
位置增强型智能交易系统结点的原型来自于智能交易系统结点[专利号申请
号200610024480. 0]。智能交易系统结点由对等网络平台层、对等市场设施服务 层和交易主体活动层构成。本发明中的位置增强型智能交易系统结点将在智能交 易系统结点的对等市场设施服务层上引进位置服务。位置服务包括乘客上车点索引服务和基于位置的访问控制服务前者指乘客 要约ID均按交叉口路段进行索引，它是通过BulletinManager对象对路网系统的 调用来实现的，参见图ll;后者指出租车主体在一定约束条件下通过定位交叉口 路段来获得乘客要约ID，它是通过Session对象对路网系统的调用实现的，参见 图13。
Session对象中有场景约束表和位置表，场景约束表中有要约浏览场景和要 约协商场景。要约浏览场景下再细分为城市白天场景和农村场景在城市白天场 景下，出租车软件主体只能浏览到本地乘客要约信息，在默认方式下，本地乘客
要约信息指出租车当前所处的交叉口路段范围内或距当前位置下一个路径单位 的交叉口路段范围内的乘客要约信息；在农村场景下，出租车软件主体可不受当 前位置约束任意浏览各交叉口路段内的乘客要约信息。要约达成方式场景下也再 细分为城市场景和农村场景在城市场景下，要约达成按投标方式进行，投标规 则为谁先投标谁先达成要约，该方式可避免不必要的竞争。当乘客要约中上车点 位置相互重叠，不易区分时，也可采用上^^达成要约方式；在农村场景下，要约 达成按协商方式进行，该方式可对价格进行充分地磋商。
在位置增强型智能交易系统结点中，常驻有乘客代理软件主体和出租车软件 主体，其中乘客代理软件主体扮演招标角色，配备招标能力模块，出租车软件主 体扮演投标角色，配备投标能力模块。乘客代理软件主体还配有客户管理能力模 块和外围通信模块，前者负责安排乘客招标事件，后者通过前置机或直接收发乘 客通过手机等工具发出的叫车信息。出租车软件主体还配有导航能力模块，该能 力模块主要为出租车提供导航服务(包括乘客位置寻觅导航服务和自适应参考路 径导航服务)和路网系统中路径单位属性信息的更新服务，参见图IO。
交通预测系统
交通预测系统主要对路网系统中的路径单位通行时间和出租车到达时间进 行预测，在该过程中，同时向出租车提供自适应参考路径服务。考虑到城市载客 出租车的数量可以基本覆盖每条道路，而且载客出租车受利润驱动，通常以尽可 能快的速度移动。本发明中，路径单位通行时间的预测将以载客出租车提供的实 时信息为基础。
路径单位通行时间的预测是通过预测点被动监控法实现的，该方法的主要思 路是把路径单位作为预测点，再用统计方法算出该预测点各时段通行时间的稳态 值，然后把该稳态值作为预测点的预测值；当预测点随机监控事件——载客出租 车进入下一交叉口路段——发生时，若发现预测点的预测值和实际值不符，则以 实际值作为新的预测值；当在监控时间周期内未发生随机监控事件时，则预测值 回归稳态值。
出租车到达时间的预测是通过预测点自适应监控法实现的，该方法的主要 过程(该过程中向出租车提供的服务称自适应参考路径服务)如下根据出租车 的当前位置和目的地给出参考路径，参考路径含各路径单位的预测通行时间。当 出租车行驶中发生某路径单位实际通行时间与预测通行时间不符时，则交通预测 系统将根据实际通行时间调整到达时间；当发生出租车实际行驶位置偏离参考路 径时，则交通预测系统将根据新位置重新给出参考路径并重新预测到达时间。参 见图7。
交通预测系统由出租车端的GPS装置、出租车软件主体中的导航能力模块 和参考路径生成系统构成。出租车端的GPS装置负责计算路径单位的实际通行时间。当发现路径单位实 际通行时间与预测通行时间不符时，则向出租车主体发送路径单位通行时间更新 报文；当发现行驶位置偏离参考路径时，则向出租车主体发送请求更新参考路径 报文。
出租车软件主体中的导航能力模块负责记录出租车通过的各路径单位，当接 收到路径单位通行时间更新报文时，则更新交叉口路段邻接表、交叉口路段逆邻 接表和交叉口内路段路径表中路径单位预测通行时间字段；当接收到请求更新参 考路径报文时，则向参考路径生成系统请求新的参考路径，然后转发给出租车端 的GPS装置，同时根据预测到达时间更新出租车ID在时间分区管理器中的索引。 参见图10。
参考路径生成系统由基于准对等路网服务层的各个区域参考路径生成模块 构成。区域参考路径生成模块内有区域内路网最低通行成本路径查询库和区域间 边界交叉口最低通行成本路径查询库，两库均定时刷新来反映交叉口间的实时移 动成本，交叉口与交叉口之间的最低通行成本通过经典最短路径算法获得。当收 到跨区域査询请求时，区域参考路径生成模块通过准对等路网服务先查区域分配 图获得始点到目标点所可能历经的最低通行成本路径区域，然后以始点、所可能 历经的路径区域的边界交叉口、目标点为遍历集合，按经典最短路径算法求源点 到目标点通行成本最低的路径。参见图8和图9。
智能调度系统
抗原抗体自平衡反应现象的启示
城市中上万辆出租车的导航调度问题是复杂的自平衡反应问题，考察抗原侵 入生物体后发生的自平衡反应现象，可发现最佳匹配的抗原抗体先结合反应，接 着是次佳匹配的抗原抗体，…，反应沿着匹配梯度力的方向进行，有如波的传导， 直至抗原抗体的匹配结合力接近零，反应终止。作对比分析，可发现这种自平衡 反应机理可用来实现城市中上万辆出租车的最优导航。 智能调度系统的架构
智能调度系统由基于准对等路网服务层的各个区域智能调度模块构成。考 虑到元胞自动机具有自适应特性，是模拟自平衡反应现象的常用模型。本发明中 的区域智能调度模块以扩展元胞自动机模型为原型进行架构。所谓扩展，指扩展 元胞自动机扩展了以下约束条件模型中的元胞空间不是规则的网格，而是准对 等路网服务层，元胞的下一个状态不由邻近元胞状态决定，而由整个元胞空间状 态决定。
本发明中，扩展元胞自动机中的元胞为道路交叉口元胞，元胞单元格为道路 交叉口单元格，元胞空间为准对等路网服务层。道路交叉口元胞是自平衡反应的 基本管理单位，含有路段抗原和路段抗体。道路交叉口元胞和道路交叉口单元格 相互作用道路交叉口元胞可向道路交叉口单元格发出单元格刷新指令，要求道 路交叉口单元格对其下属的时间分区管理器进行刷新；道路交叉口单元格可向道 路交叉口元胞索要其内部的抗体线程信箱引用和抗原线程信箱引用。参见图5。
路段抗原反映的是交叉口路段中出租车当前的缺口值和未来的缺口值，路段 抗体反映的是交叉口路段中出租车当前的冗余值。路段抗原是分段时间函数，考 虑到未来的不可确定性，保守起见，该分段时间函数按离当前时刻越远，缺口预
警值越低原则设置，默认公式为gapj =(l-i/U)D。公式中的g即,表示出租车在第i单位时间分区的缺口值；i表示第i单位时间分区的整数标识为i，当前时间分区 的整数标识为0; U表示划分的单位时间分区个数；D表示乘客乘车要约数和抵达 出租车数的差值，当1=0时，D为第O单位时间分区中乘车要约数与状态为 <乘客 位置寻觅请求'的出租车数的差值。当gap,为正值时，则表示该交叉口路段的第 i单位时间分区存在抗原，当gap。为负值时，则表示该交叉口路段存在路段抗体。 考虑到乘客乘车时间和出租车抵达时间均按单位时间分区进行管理，为管理方 便，路段抗原可按上述默认公式再细分为时间分区抗原。除当前时间分区外的每 个时间分区抗原都存在时间成本，函数表示为cost(i)， i是第i单位时间分区的 整数标识。
路段抗体和路段抗原可看作依附于胞膜表面，可直接或间接通过附属装置作 用于胞外环境。具体如下路段抗体可直接访问本地道路交叉口单元格中的时间 分区管理器对象来获得初始化所需数据——交叉口路段出租车当前冗余值；路段 抗原可通过其内部的时间抗原管理器来间接访问本地道路交叉口单元格中的时 间分区管理器对象，获得时间分区抗原初始化所需数据；路段抗体可通过路段抗 体遍历器间接访问交叉口路段邻接表来获得下一个最低成本的时间分区抗原；时 间分区抗原可通过时间分区抗原遍历器间接访问交叉口路段逆邻接表来获得下 一个最低成本的路段抗体；
路段抗体到时间分区抗原的成本记为Ag—cost (p。, p —,) ， Ag—cost (p。， p^)按 如下公式计算Ag一cost (p0, pn—i) =MAX ( Ag—traval—predict—cost (p0, pn—i)， antigen—time—cost (waiting_time) ); Ag—traval_predict—cost (p0, p —0 = I] (i=0， n-l)Ag—traval_unit—predict—cost (i)。上述公式中，p。为路段抗体所处 的交叉口路—段；为时间分g:抗原所处的交叉口路段；Ag—traval— predict—cost (p。， p -,)为从p。到p『,预测需耗费的通行成本(可简称时间分区抗J^ 预测通行成本)；antigen—time—cost (time_to_wait)为时间分区抗原的时间等候 成本，即司机等待将来日f刻上车的顾客所ig费的时间成本；Ag—traval—imit_ predictjost(i)为第i个路径单位预测通行成本，该值可从交叉口路段邻i妾表f 査得，第i个路径单位表示从P。到Pw共n个路径单位中的第i个。
时间分区抗原到路段抗体的成本(可简称路段抗体成本)记为 Ab—cost(p。，pH)， p。为时间分区抗原所处的交叉口路段；p^为路段抗体所处的交 叉口路段；Ab—cost (po， p —》=E (i=0, n-l)Ab_traval_unit—predict—cost (i)。 Ab_traval—unit— predict—cost (i)的值可从交叉口i段逆邻接表中金得。
路段抗体遍^器的功能是为本路段抗体寻下个最匹配的时间分区抗原，即以 本交叉口路段为出发点，寻下个成本最低的时间分区抗原。它由最低通行成本路 径遍历器、先前遍历形成的时间成本大于预测通行成本的时间抗原集aQ和先前遍 历形成的时间抗原集T组成，参见图17。最低通行成本路径遍历器按经典最短路 径算法设计。具体遍历过程参见图18。时间分区抗原遍历器的功能是为本时间分 区抗原寻找下个最匹配(最低成本)的路段抗体，参见图19。
在本发明所述的扩展元胞自动机中，每个元胞都拥有3个宿主线程，分别是 交叉口元胞线程、抗原线程、和抗体线程。上述3个宿主线程均拥有自己的信箱， 分别是交叉口元胞线程信箱、抗体线程信箱和抗原线程信箱。信箱既是宿主线 程睡眠的地方也是宿主线程接收其他线程指令的地方。
扩展元胞自动机的交互规则为自平衡反应机制，该机制通过定时产生反应波 的方法来使路段抗原和路段抗体按最佳匹配进行反应。所谓反应，指路段抗体跟路段抗原结合的过程，也即出租车前往叫车路段填补该路段出租车缺口的过程。 所谓反应波，指反应信号同时传达到所有路段抗体和路段抗原，路段抗体和路段 抗原接收到反应信号后，按最佳匹配规则依次结合反应，其过程犹如波的传递
智能调度中心的反应波生成源由区域反应波生成源组成，区域反应波生成源 中登记所有本区域的交叉口元胞线程信箱的引用。
自平衡反应机制具体如下各区域反应波生成源按一定时间间隔连续生成反 应波，即各区域反应波生成源按一定时间间隔连续向交叉口元胞线程信箱传送反 应信号来唤醒所有交叉口元胞线程。
交叉口元胞线程信箱接收到反应信号后，将唤醒自己的交叉口元胞线程，交 叉口元胞线程将进行反应物准备活动。反应物准备活动分3个步骤第l个歩骤为 向道路交叉口单元格发出单元格刷新指令来更新时间分区管理器；第2个步骤为 向抗体管理器发出抗体初始化指令；第3个步骤为向抗原管理器发出抗原初始化 指令。反应物准备活动完毕后，交叉口元胞线程将向抗体线程信箱和抗原线程信 箱传送反应启动信号。参见图16。
抗体线程信箱和抗原线程信箱接收到反应启动信号后，将分别唤醒自己的抗 体线程和抗原线程，反应开始沿匹配梯度力自大而小的方向迸行。本发明中，匹 酉己 梯 度 力 记 为 Match—Force, Match—Force二l/Ag一cost (p0, pn—i) + 1/Ab—cost (p0， p —》。
i应过程具体如下在匹配结合力范围内(一定遍历步骤内)，抗体线程将 操纵路段抗体遍历器寻当前最匹配(Ag一cost(p。，Pn-》最小)的时间分区抗原(以
下简称抗原)作为目标抗原，抗原线i将操纵路段抗原遍历器寻当前最匹配
(Ab—cost(p。,p^)最小)的路段抗体(以下简称抗体)作为目标抗体。若某对抗 原和;亢体互为最佳匹配时，将结合反应并被淹没。若抗原不为目标抗体的最佳匹 配时，则抗原向目标抗体线程信箱登记后睡眠；若抗体不为目标抗原的最佳匹配 时，则抗体向目标抗原线程信箱登记后睡眠。当抗原淹没时，则对向自己登记的 抗体线程信箱传送淹没唤醒信号；当抗体淹没时，则对向自己登记的抗原线程信 箱传送淹没唤醒信号。抗原线程和抗体线程被唤醒后继续该过程，直至匹配结合 力范围内的抗原或抗体被耗尽为止，即直至相应的遍历器无目标抗原或目标抗体 返回为止。参见图15。
本发明的有益效果是通过经济地分布出租车资源来最大程度地满足乘客乘 车需求。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1是出租车智能运输服务设施的架构图 图2是出租车智能运输服务设施的部署图 图3出租车智能运输服务设施各系统构成图
图4是准对等平台中的概要对象结构图——UML中的conceptual static structure diagram
图5是区域路网模块和区域智能调度模块中的概要对象结构图 图6是道路模型和交叉口路段、交叉口路段邻接表和交叉口路段逆邻接表的 数据结构对照图
图7是交通预测系统的前向预测控制图
图8是参考路径生成模块中的概要对象结构9参考路径生成实施例流程图
图10是出租车端装置与出租车软件主体中的导航模块交互活动实施例图
图11是乘客代理软件主体对叫车要约建立位置索引的实施例时序图
图12交通预测系统处理出租车至下个交叉口路段事件的实施例时序图
图13出租车软件主体获得本地位置乘客要约ID的实施例时序图
图14出租车软件主体转发乘客位置寻觅请求给智能调度系统的实施例时序
图
图15自平衡反应机制的实施例活动图
图16自平衡反应机制中的反应物准备实施例时序图
图17是路段抗体遍历器和时间分区抗原遍历器的概要对象结构图
图18自平衡反应机制中的路段抗体寻下个最匹配时间分区抗原实施例流程
图
图19自平衡反应机制中的时间分区抗原寻下个最匹配路段抗体实施例流程
图
具体实施例方式
实施方式可分为城市型和农村型。在城市，它由路网系统、出租车运输服务 智能交易系统平台、交通预测系统和智能调度系统构成。在城郊或农村，它由路 网系统、出租车运输服务智能交易系统平台和预测系统构成。
下面以上海市区为例，介绍对出租车智能运输服务设施进行部署的实施例。 如图2所示，在该部署实施例中，位置增强型智能交易系统结点以行政区域为基 本地理单位进行部署，各区域智能交易系统结点通过上海出租车服务智能交易 系统交换中心相互联系，形成上海出租车服务智能交易系统。 一个位置增强型智 能交易系统结点对应1到多个区域分中心，如徐汇区智能交易系统结点因区域面 积较大，对应体育馆和漕河泾2个区域分中心，每个路网分中心均配置主机A 和主机B，主机A部署区域路网模块和区域智能调度模块，主机B部署区域参考 路径生成模块，如漕河泾区域的主机A部署漕河泾区域路网模块和漕河泾区域智 能调度模块，主机B部署漕河径区域参考路径生成模块。徐汇区智能交易系统结 点在物理上由16个对等结点(主机)构成，每个对等结点可部署500个乘客代 理软件主体和500个出租车软件主体。
出租车端用户界面实施例，如图10所示，当出租车处于空车状态(1)时， 出租车端装置先发送本地乘客位置请求报文(2)给自己的出租车软件主体；出 租车软件主体中的导航能力模块将査询出租车当前所处的交叉口路段范围内或 距当前位置下一个路径单位的交叉口路段范围内有无当前乘车的乘客要约(3)， 具体过程参见图13。
若当前本地位置内无乘客，则出租车端装置将发出异地乘客位置寻觅请求 (4);出租车软件主体中的导航能力模块将在路网系统中更新出租车状态为乘客 位置寻觅请求(5)，具体过程参见图14;当智能调度系统的下一轮调度周期开 始时，调度系统将启动自平衡反应机制，反应过程中将返回出租车软件主体所需的目标乘客位置，参见图15;出租车软件主体将来自智能调度系统的异地目标 乘客位置和路径数据转发给出租车端装置(6)。
当出租车载客后，出租车端装置将收到至乘客目的地的参考路径报文。每当 出租车进入下一交叉口路段时，即进入下一路径单位时，出租车端装置将判断该 交叉口路段是否位于参考路径中(7)。若位于参考路径中，则计算上一路径单位 通行时间，并判断该通行时间与参考路径报文中给出的预测通行时间是否相符 (8)，当发现实际通行时间与预测通行时间不符，它将发送路径单位通行时间更 新报文给出租车软件主体，出租车软件主体收到报文后将根据路径单位实际通行 时间调整路径规划中各路径单位的预测通行时间，同时更新路网系统中路径单位 通行时间和出租车到达时间(9)，参见图12;若该交叉口路段不是参考路径中 的下个位置，则向出租车软件主体发送当前位置的交叉口路段编号报文，出租车 软件主体收到报文后将通过参考路径生成系统重新生成参考路径报文，参考路径 的生成过程参见图9。
在图15的实施例中，反应物准备(1)活动详见图16。寻下个最匹配的抗 体(2)活动详见图19。寻下个最匹配的抗原(6)活动详见图18。受靶反应(4) 活动为调整时间分区抗原的出租车缺口值属性；打靶反应(8)活动由以下步骤 组成调整路段抗体的出租车冗余值属性；对第O单位时间分区中状态为'乘客 位置寻觅请求'的出租车，更改其状态为"前往乘客上车点'，同时根据乘客上 车点和预测到达时间更新路网系统中该出租车ID的索引；把目标乘客位置所在 地和参考路径数据转交给出租车软件主体，乘客位置所在地指乘客所处的交叉口 路段。淹没(9)活动为对向自己登记的抗原线程信箱传送淹没唤醒信号。淹没 (5)活动为对向自己登记的抗体线程信箱传送淹没唤醒信号。
其他实施例参见
。
权利要求
1.一种基于智能交易系统平台的出租车智能运输服务设施，其由路网系统、运输服务智能交易系统、交通预测系统和智能调度系统构成，其特征在于这4个系统相互协作运输服务智能交易系统为路网系统提供乘客上车地点实时属性数据，路网系统为运输服务智能交易系统提供位置服务；交通预测系统为路网系统提供路径单位预测通行时间和出租车预测到达时间属性数据，路网系统为交通预测系统中的自适应参考路径生成提供基础数据；路网系统相当于智能调度系统中的元胞的胞外环境，其主要为元胞对象提供各交叉口路段出租车的的冗余数据和缺口数据。
2. 根据权利要求l所述的路网系统，其由准对等平台层和准对等路网服务层构成，其特征在 于准对等平台层由部署在各主机结点中的准对等模块构成，准对等模块中的对等平台管理 器包括对等远程对象调用管理器和区域分配图，各对等平台管理器通过相互调用来实现准对 等网络服务；准对等路网服务层由基于准对等平台层的各个区域路网模块构成，区域路网模块里的区 域路网由道路交叉口单元格组成，道路交叉口单元格包括交叉口路段、交叉口路段邻接表、 交叉口路段逆邻接表和交叉口内路段路径表，交叉口路段包括时间分区管理器。
3. 根据权利要求2所述的交叉口路段、交叉口路段邻接表和交叉口路段逆邻接表、交叉口内 路段路径表和时间分区管理器，其特征在于交叉口路段可由四元组(交叉口ID，相邻交叉口ID，范围，管制标识)表示，交叉口路 段是位置属性数据的索引和检索的基本单位，交叉口路段与地理位置存在在对应关系；交叉口路段邻接表由本地交叉口、本地交叉口路段、相邻交叉口、相邻交叉口对接路段、 交叉口间路径单位和路径单位属性信息字段组成，路径单位属性信息包括路径单位距离、路 径单位预测通行时间、路径通行成本函数F和路径单位预测通行成本； 交叉口路段逆邻接表结构类同于交叉口路段邻接表；交叉口内路段路径表反映的是从交叉口路段出发至隶属于同一交叉口的其他交叉口路段 的路径信息；时间分区管理器把交叉口路段中跟时间相关的属性信息划分成单位时间分区来管理。
4. 根据权利要求l所述的运输服务智能交易系统，其由位置增强型智能交易系统结点构成， 其特征在于位置增强型智能交易系统结点在智能交易系统结点的对等市场设施服务层上引 进位置服务，位置服务包括对乘客要约ID均按交叉口路段进行索引的乘客上车点索引服务和 基于位置的访问控制服务。
5. 根据权利要求1所述的交通预测系统由出租车端的GPS装置、出租车软件主体中的导航能 力模块和参考路径生成系统构成，其特征在于出租车端的GPS装置负责计算路径单位的实际通行时间，当发现路径单位实际通行时 间与预测通行时间不符时，则向出租车主体发送路径单位通行时间更新报文，当发现行驶位 置偏离参考路径时，则向出租车主体发送请求更新参考路径报文；出租车软件主体中的导航能力模块负责记录出租车通过的各路径单位，当接收到路径 单位通行时间更新报文时，则更新交叉口路段邻接表、交叉口路段逆邻接表和交叉口内路段 路径表中路径单位预测通行时间字段，当接收到请求更新参考路径报文时，则向参考路径生 成系统请求新的参考路径，然后转发给出租车端的GPS装置，同时根据预测到达时间更新出租车ID的索引；参考路径生成系统由基于准对等路网服务层的各个区域参考路径生成模块构成，区域参 考路径生成模块内有区域内路网最低通行成本路径查询库和区域间边界交叉口最低通行成本 路径査询库，两库均定时刷新来反映交叉口间的实时移动成本，当收到跨区域查询请求时， 区域参考路径生成模块通过准对等路网服务先查区域分配图获得始点到目标点所可能历经的 最低通行成本路径区域，然后以始点、所可能历经的路径区域的边界交叉口、目标点为遍历 集合，按经典最短路径算法求始点到目标点通行成本最低的路径。
6. 根据权利要求1所述的智能调度系统由基于准对等路网服务层的各个区域智能调度模块构 成，其特征在于区域智能调度模块以扩展元胞自动机模型为原型进行架构，扩展元胞自动机 中的要素构成如下元胞为道路交叉口元胞，道路交叉口元胞是自平衡反应的基本管理单位，含有路段抗原 和路段抗体，道路交叉口元胞可向道路交叉口单元格发出单元格刷新指令，要求道路交叉口 单元格对其下属的时间分区管理器进行刷新；元胞单元格为道路交叉口单元格，道路交叉口单元格可向道路交叉口元胞索要其内部的 抗体线程信箱引用和抗原线程信箱弓i用；元胞空间为准对等路网服务层；交互规则为自平衡反应机制。
7. 根据权利要求6所述的路段抗原，其特征在于它反映了交叉口路段中出租车当前的缺口值 和未来的缺口值，路段抗原是分段时间函数，该分段时间函数按离当前时刻越远，缺口预警值越低原则设置，默认公式为gap, =(1-i/U)D，当gap,为正值时，则表示该交叉口路段的第i 单位时间分区存在抗原，路段抗原可按该默认公式再细分为时分区抗原，时间分区抗原存 在时间成本，时间分区抗原可通过时间分区抗原遍历器间接访问交叉口路段逆邻接表来获得 下一个最低成本的路段抗体。
8. 根据权利要求6所述的路段抗体，其特征在于它反映了交叉口路段中出租车当前的冗余值， 当gapo为负值时，则表示该交叉口路段存在路段抗体，路段抗体可通过路段抗体遍历器间接 访问交叉口路段邻接表来获得下一个最低成本的时间分区抗原
9. 根据权利要求6所述的自平衡反应机制，其特征在于该机制通过各区域的反应波生成源定 时产生反应波来使路段抗原和路段抗体按最佳匹配规则依次结合反应，其过程犹如波的传递。
10. 根据权利要求9所述的反应波，其特征在于反应波的传播过程由以下歩骤组成-区域反应波生成源按一定时间间隔连续向交叉口元胞线程信箱传送反应信号来唤醒所有交叉口元胞线程；交叉口元胞线程唤醒后将进行反应物准备活动，分别是向道路交叉口单元格发出单元 格刷新指令来更新时间分区管理器；向抗体管理器发出抗体初始化指令；向抗原管理器发出 抗原初始化指令；反应物准备活动完毕后，交叉口元胞线程将向抗体线程信箱和抗原线程信箱传送反应启 动信号；抗体线程和抗原线程唤醒后，将在匹配结合力范围内，组织抗体和抗原沿匹配梯度力自 大而小的方向依次结合反应。
全文摘要
一种基于智能交易系统平台的出租车智能运输服务设施，其由路网系统、运输服务智能交易系统、交通预测系统和智能调度系统构成。路网系统为设施中的其余3个系统提供路网服务，运输服务智能交易系统为乘客和出租车司机提供自动交易服务，交通预测系统为载客出租车提供自适应参考路径服务，智能调度系统以扩展元胞自动机进行架构，其基本组成单位是元胞，主要为空闲出租车提供智能调度导航服务。
文档编号G01C21/34GK101303797SQ20071004044
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者万春华, 王岳剑, 啸 蔡 申请人:王岳剑