基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统

1.本发明涉及城市路内停车运营管理技术领域，尤其涉及一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统。


背景技术：

2.停车问题长期以来是一个不可忽略的问题，它会导致交通拥堵和违规、事故和伤害、时间和金钱的浪费等一系列的问题。根据最近的2020global traffic scorecard报告显示，停车是开车的最大成本，尽管在新冠肺炎疫情对人们出行的严重影响下，“最后一英里”的速度仍然很低。这些统计数据显示，随着车辆数量的增加，停车问题在时间、金钱、环境、健康和社会关系方面正变得越来越严重。为此学者们从停车心理行为、停车需求、停车设施供给等方面出发，以试图寻找合适的解决停车问题的策略和方法。然而，对停车需求和停车供给的单独调控仍然无法有效的将停车刚性需求与设施相互匹配。
3.现有研究制定了停车路径引导、最佳停车场推荐、备选停车场方案、停车预约机制、特权停车政策、自动代客泊车系统等措施，但随之带来了诸如司机首选位置被占用、行程增加与意愿违背、多车竞争同一地点、空间资源浪费、多车停泊需求冲突、高峰时期的响应不及时等问题。此时，一种能够有效地将停车需求与供给连接起来的协调措施显得至关重要。
4.针对上述这种情况，本发明提出了一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，以减小停泊车辆之间和停泊车辆与道路交通流之间的交通冲突，优化司机停泊过程和停车区内泊位利用分布，从而缓解由车辆停泊引起的停车区附近交通拥堵，特别是路内停车场，能够有效地对现有技术进行改进，克服其不足。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，以解决现有技术存在的以上问题，其具体方案如下：
6.本发明提供了一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，所述系统包括路内停车区停泊信息采集端、系统控制云计算中心、数据通信传输系统、泊位调度监控平台；
7.所述路内停车区停泊信息采集端实时采集路内停车区范围内用户请求信息、停车区基本属性、停车区车辆信息、车辆实时停泊信息、停泊车辆全程信息、泊位可用性状态信息，并将采集的所有信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
8.所述系统控制云计算中心接收来自所述数据通信传输系统发送的路内停车区停泊信息采集端数据，对所述路内停车区停泊信息采集端数据进行实时数据处理、泊位分配处理、评价体系计算及设备故障检测后输出调度结果，并将所述调度结果通过所述数据通信传输系统传输至所述泊位调度监控平台；
9.所述泊位调度监控平台接收来自所述数据通信传输系统传输的所述调度结果，并
将所述调度结果的发布停车区泊位可用性状态分布、停车区停泊数据记录、停车区停泊效益评价指标体系进行可视化展现，并将所述调度结果的当前泊位可用性信息经所述数据通信传输系统传送至所述路内停车区停泊信息采集端，供用户实时了解当前停车区供给能力。
10.优选地，所述路内停车区停泊信息采集端，包括视频采集模块、车检器采集模块、用户请求模块；
11.所述视频采集模块，用于实时采集停车区基本属性，获取停车区车辆信息及停车区交通现状图像与视频，并将采集的信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
12.所述车检器采集模块，为安装于停车区各个泊位中心位置的地磁传感器，用于采集泊位可用性状态、车辆停靠泊位编号及停泊车辆全程信息，并将采集的信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
13.所述用户请求模块，用于实时接收用户发送的用户停泊请求信息、当前车辆位置信息、预停泊车辆数量及由所述数据通信传输系统发送的当前泊位可用性信息可视化结果，以供用户获取当前停车区可用性状态信息。
14.优选地，
15.所述停车区车辆信息包括停泊车辆图像信息、车牌号码、车辆类型、车辆颜色；
16.所述车辆实时停泊信息包括停泊订单编号、停靠泊位编号、车牌号码、请求停泊车辆数量、请求停泊车辆位置。
17.优选地，
18.所述停车区基本属性包括停车区泊位分布情况、泊位数量、泊位编号规则、泊位几何尺寸、泊位编号、停车区名称；
19.所述停泊车辆全程信息，包括车辆进场方式、车辆驶入时间、车辆驶离时间、车辆停车时长。
20.优选地，所述系统控制云计算中心，包括设备故障检测模块、数据处理计算模块、泊位分配算法模块、评价体系计算模块；
21.所述设备故障检测模块，用于摄像机故障检测、车检器故障检测、服务器故障检测、泊位调度监控平台故障检测，并将检测结果经所述数据通信传输系统实时传输至所述泊位调度监控平台；
22.所述数据处理计算模块，用于停车区可用性状态矩阵计算、多车辆停泊需求矩阵计算及数据清洗与标准化以生成泊位分配算法模块计算所需格式的数据；
23.所述泊位分配算法模块，用于求取最优停靠泊位、计算空闲泊位优劣排序矩阵、制定多车辆停泊分配策略，实时计算当前请求车辆所停泊的最佳泊位，对当前停车区内空闲泊位进行优劣排序，输出多个预停泊车辆的泊位分配策略结果，并将结果传输到所述评价体系计算模块；
24.所述评价体系计算模块，用于计算需求序列优度指标、停泊操作空间指标、停靠操作活动空间大小指标、停靠操作活动空间可扩展范围指标及远端系数指标，评价所述泊位分配算法模块生成的泊位分配策略效果，并将评价结果传输至所述泊位调度监控平台。
25.优选地，所述数据处理计算模块，对停车区状态数据进行数据清洗与标准化获得
空闲区状态矩阵与非空闲区状态矩阵；将所有空闲区状态矩阵与非空闲区状态矩阵中的元素进行横向联结，并按照元素值从小到大、从左到右依次排列构成停车区状态矩阵m
s
：
[0026][0027]
其中，所述k为停车区泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号k由道路前进方向由远到近依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0028]
若所述a
k
＝k表示泊位编号k的泊位是空闲泊位，若所述a
k
＝0表示泊位编号k的泊位是非空闲泊位；
[0029]
将所述车辆需求数据进行数据清洗与标准化后构成停车需求矩阵m
dr
：
[0030][0031]
其中，v
pj
为第p个停泊阶段第j个有停泊需求的车辆的编号，n
multi
为当前停泊阶段具有停泊需求的车辆总数；
[0032]
若j小于预设有停泊需求的车辆的编号，则第p个停泊阶段的第j个有停泊需求的车辆位置与停车区编号最大的泊位位置之间的距离小于第j个停泊阶段的第j个有停泊需求的车辆位置与停车区编号最大的泊位位置之间的距离。
[0033]
优选地，
[0034]
所述空闲区状态矩阵m
v
的列向量：
[0035][0036]
其中，q为所述空闲区状态矩阵的第i列，j为停车区内空闲区的泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号j由道路前进方向由近到远依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0037]
若j小于等于空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值设置为相应的泊位编号；若所述j大于空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
qj
数值置零，且a
qj
‑1≤a
qj
；
[0038][0039]
其中，h为所述非空闲区状态矩阵的第h列，j为停车区内非空闲区的泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号j由道路前进方向由近到远依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0040]
若j小于等于非空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值设置为相应的泊位编号；若所述j大于非空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值置零。
[0041]
优选地，所述泊位分配算法模块将列编号小于当前停车区空闲区数量的所述空闲区状态矩阵的元素及相应的列向量置零，以获得停车区泊位排序矩阵；
[0042]
将所述停车区泊位排序矩阵进行纵向堆叠，并依次从上到下从左到右抽取非零元素形成泊位优先排序矩阵作为目标泊位分配结果。
[0043]
优选地，所述将所述停车区泊位排序矩阵进行纵向堆叠，并依次从上到下从左到右抽取非零元素形成泊位优先排序矩阵作为最佳泊位分配结果，具体包括：
[0044]
判断停车区泊位排序矩阵中各行非零元素的个数是否大于等于快速停靠阈值，若是，则将各行数据纵向抽取添加至初始为空的第一子停车区泊位排序矩阵m
sp1
；若否，则将所述各行数据纵向抽取添加至初始为空第二子停车区泊位排序矩阵m
sp2
；
[0045]
将所述第二子停车区泊位排序矩阵中各行非零元素从大到小依次纵向地进行按行重排，获得目标第二子停车区泊位排序矩阵；
[0046]
将所述第一子停车区泊位排序矩阵与所述目标第二子停车区泊位排序矩阵按以下方式纵向堆叠获得目标停车区泊位排序矩阵m
sp
：
[0047][0048]
将所述目标停车区泊位排序矩阵中的非零元素从上到下从左到右的顺序依次抽取出来形成泊位优先排序矩阵m
p
作为目标泊位分配结果。
[0049]
优选地，所述泊位调度监控平台，包括评价指标可视化体系模块、停车区泊位可用性状态分布模块、停车区停泊数据记录模块；
[0050]
所述评价指标可视化体系模块，用于求取将序列优度指标、停泊操作空间指标、停靠操作活动空间大小指标、停靠操作活动空间可扩展范围指标、远端系数指标，并所求取的指标进行可视化展现；
[0051]
所述停车区泊位可用性状态分布模块，用于求取空闲区分布、非空闲区分布、空闲泊位分布、非空闲泊位分布、停车区可用泊位数量；
[0052]
所述停车区停泊数据记录模块，用于对车辆进行停泊订单记录、停泊需求记录、系统故障记录，并输出评价指标结果。
[0053]
有益效果：本发明的基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，通过从需求秩序、操作空间、停泊干扰三个方面，缓解停车区附近停车冲突与拥堵问题、避免停车区成为城市道路网络的一大拥堵点，特别是在需求高峰期，该系统不仅有效规避了现有研究出现的一系列附生问题，还可以有效降低停车需求冲突、停泊车辆对其他车辆的干扰、并为停泊车辆提供舒适的停泊操作活动空间，还可以将驾驶员寻找空停车位所需的时间减少到零；同时，该系统建立了直观有效的评价体系，可以精准地评价该系统在实践应用过程中的效益。
附图说明
[0054]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0055]
图1是本发明基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统一实施例结构示意图。
具体实施方式
[0056]
下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明，这是本发明的较佳实施例。应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0057]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0058]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0059]
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0060]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0061]
本发明一实施例提供了一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，如图1所示，该系统具体可以包括如下模块：路内停车区停泊信息采集端、系统控制云计算中心、数据通信传输系统、泊位调度监控平台；
[0062]
所述路内停车区停泊信息采集端实时采集路内停车区范围内用户请求信息、停车区基本属性、停车区车辆信息、车辆实时停泊信息、停泊车辆全程信息、泊位可用性状态信息，并将采集的所有信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
[0063]
所述系统控制云计算中心接收来自所述数据通信传输系统发送的路内停车区停泊信息采集端数据，对所述路内停车区停泊信息采集端数据进行实时数据处理、泊位分配处理、评价体系计算及设备故障检测后输出调度结果，并将所述调度结果通过所述数据通信传输系统传输至所述泊位调度监控平台；
[0064]
所述泊位调度监控平台接收来自所述数据通信传输系统传输的所述调度结果，并将所述调度结果的发布停车区泊位可用性状态分布、停车区停泊数据记录、停车区停泊效益评价指标体系进行可视化展现，并将所述调度结果的当前泊位可用性信息经所述数据通信传输系统传送至所述路内停车区停泊信息采集端，供用户实时了解当前停车区供给能力。
[0065]
在本发明实施例中，所述路内停车区停泊信息采集端，包括视频采集模块、车检器采集模块、用户请求模块；
[0066]
所述视频采集模块，用于实时采集停车区基本属性，获取停车区车辆信息及停车区交通现状图像与视频，并将采集的信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
[0067]
所述车检器采集模块，为安装于停车区各个泊位中心位置的地磁传感器，用于采集泊位可用性状态、车辆停靠泊位编号及停泊车辆全程信息，并将采集的信息通过所述数据通信传输系统发送至所述系统控制云计算中心；
[0068]
所述用户请求模块，用于实时接收用户发送的用户停泊请求信息、当前车辆位置
信息、预停泊车辆数量及由所述数据通信传输系统发送的当前泊位可用性信息可视化结果，以供用户获取当前停车区可用性状态信息。
[0069]
在本发明实施例中，所述停车区车辆信息包括停泊车辆图像信息、车牌号码、车辆类型、车辆颜色；
[0070]
所述车辆实时停泊信息包括停泊订单编号、停靠泊位编号、车牌号码、请求停泊车辆数量、请求停泊车辆位置。
[0071]
在本发明实施例中，所述停车区基本属性包括停车区泊位分布情况、泊位数量、泊位编号规则、泊位几何尺寸、泊位编号、停车区名称；
[0072]
所述停泊车辆全程信息，包括车辆进场方式、车辆驶入时间、车辆驶离时间、车辆停车时长。
[0073]
在本发明实施例中，所述系统控制云计算中心，包括设备故障检测模块、数据处理计算模块、泊位分配算法模块、评价体系计算模块；
[0074]
所述设备故障检测模块，用于摄像机故障检测、车检器故障检测、服务器故障检测、泊位调度监控平台故障检测，并将检测结果经所述数据通信传输系统实时传输至所述泊位调度监控平台。
[0075]
所述数据处理计算模块，用于停车区可用性状态矩阵计算、多车辆停泊需求矩阵计算及数据清洗与标准化以生成泊位分配算法模块计算所需格式的数据；
[0076]
所述泊位分配算法模块，用于求取最优停靠泊位、计算空闲泊位优劣排序矩阵、制定多车辆停泊分配策略，实时计算当前请求车辆所停泊的最佳泊位，对当前停车区内空闲泊位进行优劣排序，输出多个预停泊车辆的泊位分配策略结果，并将结果传输到所述评价体系计算模块；
[0077]
所述评价体系计算模块，用于计算需求序列优度指标、停泊操作空间指标、停靠操作活动空间大小指标、停靠操作活动空间可扩展范围指标及远端系数指标，评价所述泊位分配算法模块生成的泊位分配策略效果，并将评价结果传输至所述泊位调度监控平台。
[0078]
在本发明实施例中，所述数据处理计算模块，对停车区状态数据进行数据清洗与标准化获得空闲区状态矩阵与非空闲区状态矩阵；将所有空闲区状态矩阵与非空闲区状态矩阵中的元素进行横向联结，并按照元素值从小到大、从左到右依次排列构成停车区状态矩阵m
s
：
[0079][0080]
其中，所述k为停车区泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号k由道路前进方向由远到近依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0081]
若所述a
k
＝k表示泊位编号k的泊位是空闲泊位，若所述a
k
＝0表示泊位编号k的泊位是非空闲泊位；
[0082]
将所述车辆需求数据进行数据清洗与标准化后构成停车需求矩阵m
dr
：
[0083][0084]
其中，v
pj
为第p个停泊阶段第j个有停泊需求的车辆的编号，n
multi
为当前停泊阶段具有停泊需求的车辆总数；
[0085]
若j小于预设有停泊需求的车辆的编号，则第p个停泊阶段的第j个有停泊需求的
车辆位置与停车区编号最大的泊位位置之间的距离小于第j个停泊阶段的第j个有停泊需求的车辆位置与停车区编号最大的泊位位置之间的距离。
[0086]
在本发明实施例中，所述空闲区状态矩阵m
v
的列向量：
[0087][0088]
其中，q为所述空闲区状态矩阵的第i列，j为停车区内空闲区的泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号j由道路前进方向由近到远依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0089]
若j小于等于空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值设置为相应的泊位编号；若所述j大于空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
qj
数值置零，且a
qj
‑1≤a
qj
；
[0090][0091]
其中，h为所述非空闲区状态矩阵的第h列，j为停车区内非空闲区的泊位编号，所述n
t
为停车区泊位总数，所述泊位编号j由道路前进方向由近到远依次取值为1，2，3，
…
，n
t
；
[0092]
若j小于等于非空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值设置为相应的泊位编号；若所述j大于非空闲区的泊位数量，则所述空闲区状态矩阵相应位置的a
ij
数值置零。
[0093]
在本发明实施例中，所述泊位分配算法模块将列编号小于当前停车区空闲区数量的所述空闲区状态矩阵的元素及相应的列向量置零，以获得停车区泊位排序矩阵；
[0094]
将所述停车区泊位排序矩阵进行纵向堆叠，并依次从上到下从左到右抽取非零元素形成泊位优先排序矩阵作为目标泊位分配结果。
[0095]
在本发明实施例中，所述将所述停车区泊位排序矩阵进行纵向堆叠，并依次从上到下从左到右抽取非零元素形成泊位优先排序矩阵作为最佳泊位分配结果，具体包括：
[0096]
判断停车区泊位排序矩阵中各行非零元素的个数是否大于等于快速停靠阈值，若是，则将各行数据纵向抽取添加至初始为空的第一子停车区泊位排序矩阵m
sp1
；若否，则将所述各行数据纵向抽取添加至初始为空第二子停车区泊位排序矩阵m
sp2
。
[0097]
将所述第二子停车区泊位排序矩阵中各行非零元素从大到小依次纵向地进行按行重排，获得目标第二子停车区泊位排序矩阵；
[0098]
将所述第一子停车区泊位排序矩阵与所述目标第二子停车区泊位排序矩阵按以下方式纵向堆叠获得目标停车区泊位排序矩阵m
sp
：
[0099][0100]
将所述目标停车区泊位排序矩阵中的非零元素从上到下从左到右的顺序依次抽取出来形成泊位优先排序矩阵m
p
作为目标泊位分配结果。
[0101]
在本发明实施例中，所述泊位调度监控平台，包括评价指标可视化体系模块、停车区泊位可用性状态分布模块、停车区停泊数据记录模块；
[0102]
所述评价指标可视化体系模块，用于求取将序列优度指标、停泊操作空间指标、停靠操作活动空间大小指标、停靠操作活动空间可扩展范围指标、远端系数指标，并所求取的指标进行可视化展现；
[0103]
所述停车区泊位可用性状态分布模块，用于求取空闲区分布、非空闲区分布、空闲
泊位分布、非空闲泊位分布、停车区可用泊位数量；
[0104]
所述停车区停泊数据记录模块，用于对车辆进行停泊订单记录、停泊需求记录、系统故障记录，并输出评价指标结果。
[0105]
综上所述，本发明实施例提供的一种基于泊位供给可用性感知冲突规避泊位分配系统，通过从需求秩序、操作空间、停泊干扰三个方面，缓解停车区附近停车冲突与拥堵问题、避免停车区成为城市道路网络的一大拥堵点，特别是在需求高峰期，该系统不仅有效规避了现有研究出现的一系列附生问题，还可以有效降低停车需求冲突、停泊车辆对其他车辆的干扰、并为停泊车辆提供舒适的停泊操作活动空间，还可以将驾驶员寻找空停车位所需的时间减少到零；同时，该系统建立了直观有效的评价体系，可以精准地评价该系统在实践应用过程中的效益。
[0106]
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。并且，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0107]
还需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0108]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。