一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统

本发明涉及一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统。

背景技术：

1、大学校园摆渡车作为用于大学校园内以代步为目的的交通工具，给学生的校园生活带来了极大的便利。然而，随着大学校园规模的不断扩大、在校学生及教职工人数的增多，大学校园出行问题日益突出。大学校园的公共交通发展趋于缓慢，并且缺乏科学的规划和调整措施，校园摆渡车衍生出资源分布不均或资源不够等问题。目前校园摆渡车采用的都是传统的调度方式，即司机采用对讲机进行车辆的调度，上述方式存在许多问题，如摆渡车资源利用不合理、存在人员成本、由于驾驶员的主观因素而导致的驾驶安全性问题等。为改善上述问题，本发明提出了一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统，以解决上述背景技术中所面临的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统，包括摆渡车车载终端、学生移动终端、指挥调度中心单元、满意度评价单元、信息收发服务器、实时数据库。

3、所述摆渡车车载终端包括摄像头监控单元、实时定位监控单元、车速监控单元；

4、所述摄像头监控单元，用于监控摆渡车在行驶过程中周围的行人及车辆情况，所述实时定位监控单元，用于监控摆渡车的实时位置，所述车速监控单元，用于监控摆渡车在行驶过程中的实时车速，并与指挥调度中心单元进行信息连接；

5、所述学生移动终端，包括信息发送单元、信息接收单元，信息发送单元用于学生在校园专属应用程序中提交乘车需求，信息接收单元用于学生实时接收摆渡车反馈回校园专属应用程序中的车辆信息；

6、所述指挥调度中心单元，是核心子系统，用于将摆渡车的实时信息传送到学生移动终端，对摆渡车进行指令下发和对摆渡车的位置的调度和线路的管理；

7、所述满意度评价单元，用于用户在乘车后对乘车过程进行满意度评价，根据以下公式可计算出满意度评价因子ω：

8、

9、其中，良1、良2为权重系数，j表示乘客出行的预期时间成本，l表示乘客乘车过程中摆渡车的行驶距离，v表示摆渡车行驶的车速，η为乘客在乘车过程中的摆渡车停车时间占总乘车时间的比值，t表示乘客的候车时间，当0＜ω≤1时，判定为乘客满意，当ω＞1时，判定为乘客不满意；

10、乘客出行的预期时间成本j取决于乘客对乘车时间的期望值g(t)、乘车舒适性损耗r和特殊情况下的时间损耗h(t)，此处特殊情况是指摆渡车通过高峰期路段的行驶时间和停车与启动过程中损耗的时间，j的计算公式如下：

11、j＝ε[σ1g(t)+σ2θr+σ3μh(t)]

12、其中，σ1、σ2、σ3为权重系数，ε为乘客乘车时间可靠性系数，表示乘客能够按照预期时间到达目的地的概率，θ为乘车舒适度损耗-时间转化因子，此处为方便计算，将乘车舒适性损耗转化为与时间有关的变量，μ为特殊情况下的时间损耗系数；

13、乘客对乘车时间的期望值g(t)取决于道路畅通无阻的情况下乘客的乘车时间t0、乘客乘车过程中道路的车流量p、乘车时间内摆渡车所处路段内道路的车辆最大容纳量q，p与q的比值即为在当前路段车辆的通过率，g(t)的计算公式如下：

14、

15、其中，α1、α2为权重系数；

16、乘客乘车舒适性损耗r取决于性别差异与车内拥挤程度，r的计算公式如下：

17、

18、其中，c1、c2为权重系数，ξ为性别差异因子，n0为摆渡车内乘客总数量，e为乘客乘车舒适性与车内拥挤程度的关联因子，s为摆渡车内的面积，n0与s的比值表示车内的拥挤程度；

19、特殊情况下的时间损耗h(t)取决于摆渡车单次启停的时间tp、启停次数np、高峰期拥堵路段的长度ljam、摆渡车通过拥堵路段的速度vjam，h(t)的计算公式如下：

20、

21、其中，d1、d2为权重系数；

22、所述信息收发服务器，用于进行摆渡车车载终端和学生移动终端的信息融合，学生移动终端发送使用信息至服务器，同时摆渡车车载终端发送车辆实时情况至服务器，由服务器接收到的来自学生移动终端和摆渡车车载终端的信息传送给指挥调度中心单元，从而对摆渡车进行合理调度；

23、所述实时数据库，包括行驶道路信息，摆渡车信息，所述行驶道路信息包括摆渡车在校园内的站点设置信息，摆渡车行驶的既定路线，所述摆渡车信息包括实时车速、具体位置等；

24、所述车速监控单元，包括超速识别模块、底盘制动模块、环境监测模块，用于监控摆渡车的实时车速；车速监控单元将采集到的车速信号传递至超速识别模块，超速识别模块中的中央处理器对信号进行处理后进行阈值分析，当超速识别模块识别出的车速超过摆渡车行驶时允许的最高车速时，此时将阈值分为两个层级，分别为一级超速模式、二级超速模式，根据以下公式可计算出超速因子γ：

25、

26、其中，p、q为权重系数，vt为摆渡车行驶的瞬时速度，v0为摆渡车行驶时允许的最高车速，at为摆渡车行驶的瞬时加速度，a0为摆渡车行驶时允许的最高加速度；

27、当0＜γ＜20％时，判定为一级超速模式，即摆渡车轻微超速，车速监控单元将摆渡车的车速信息发送到信息收发服务器，服务器接收信息后将信息传递给指挥调度中心单元，后台调度中心单元对摆渡车的速度进行相应调整，使其在校园内允许的合理速度下行驶；

28、当γ≥20％时，判定为二级超速模式，即摆渡车严重超速，指挥调度中心单元发送指令至底盘制动模块，对摆渡车进行强制制动；

29、所述摄像头监控单元，首先用于监控摆渡车在行驶过程中周围的行人及车辆，以达到行驶安全性的目的；其次，除固定站点外，可以通过摄像头确定学生数量较多的位置，即在学生数量大于等于50人处，临时增设额外站点。

30、在摄像头监控单元感知到摆渡车周围学生数量大于等于50人时，摆渡车车载终端将摄像头感知到的信息传送给信息收发服务器，由服务器计算当前摆渡车周围的人流量密度，然后将服务器计算出的数据发送到指挥调度中心单元，进行摆渡车的合理调度。

31、所述计算摆渡车周围的人流量密度的方法为：先将校园摆渡车可行驶的范围按区域等面积划分，然后依次算出该区域范围内各个位置的摆渡车需求人数比例、该区域范围内每平方米的人流量密度与每小时的人流量密度，计算出人流量密度最大的点，即为该区域范围内的最优停车点，计算公式如下：

32、

33、其中，δ1、δ2、δ3为权重系数，e为乘客乘车意向强度，ai为某时间段该区域内对校园摆渡车的需求人数，bi某时间段内对校园摆渡车的需求总人数，n为某时间段内该区域经过的总人数，a为该区域的长度，b为该区域的宽度，t为某时间段表示的具体时间；

34、c00为人流量密度转换因子，其值取决于某时间段该区域内对校园摆渡车的需求人数、某时间段内对校园摆渡车的需求总人数、某时间段内该区域经过的总人数、该区域的长度、该区域的宽度以及某时间段表示的具体时间，其表达式如下：

35、

36、其中，ρ1、ρ2、ρ3为权重系数。

37、所述摆渡车的调度方法为：根据摆渡车是否在特殊时间处于特殊地点，可将摆渡车所处情况分为高峰期和低峰期，其中高峰期包括主高峰期和次高峰期，低峰期分为主低峰期和次低峰期，将某同一时间段相对于校园摆渡车可行驶范围内各个最优停车点的需求人数比例算出，然后根据各个最优停车点的需求人数比例分配校园内有限的摆渡车，计算公式如下：

38、

39、其中，z1、z2为权重系数，ni为第i个最优停车点分配的车辆数，ai为某时间段该区域内对校园摆渡车的需求人数，bi某时间段内对校园摆渡车的需求总人数，n为待分配摆渡车的总数量，β为特殊情况下该区域额外增加的摆渡车的数量，其值取决于该区域是否为特殊地点以及该时间段是否属于特殊时间，β的具体取值方法如下：

40、当该区域为教学楼、餐厅、寝室附近，该时间段为7:30-8:00、11:30-12:30、17:00-18:00，判定该区域该时间段为主高峰期，取β＝3；

41、当该区域为教学楼、餐厅、寝室附近，该时间段为8:30-10:30、14:00-16:30、19:00-22:00，判定该区域该时间段为次高峰期，取β＝2；

42、当该区域为超市、校门、体育馆附近，该时间段为7:30-8:00、11:30-12:30、17:00-18:00，判定该区域该时间段为主低峰期，取β＝1；

43、当该区域为超市、校门、体育馆附近，该时间段为8:30-10:30、14:00-1:：30、19:00-22:00，判定该区域该时间段为次低峰期，取β＝0。

44、与现有技术相比，本发明的有益成果：

45、1.一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统根据乘客出行的预期成本与实际乘车时间得到满意度评价因子，对乘客在乘车过程中的满意度进行有效评价。

46、2.在摆渡车行驶过程中，通过车速监控单元对摆渡车的车速进行实时监控，当摆渡车的车速超过行驶时允许的最高车速时，分为一级超速模式和二级超速模式，当摆渡车处于一级超速模式时，指挥中心单元对摆渡车的速度进行相应调整，使其在校园内允许的合理速度下行驶；当摆渡车处于二级超速模式时，底盘制动模块，对摆渡车进行强制制动，从而提高了驾驶安全性。

47、3.一种无人驾驶校园摆渡车的调度系统通过判断摆渡车所处时间和地点是否为特殊时间和特殊地点，对摆渡车的调度提出了方法，从而避免了摆渡车资源分配不合理的问题。