用于监视并控制车辆路线以优化使用其负载容量的方法
【专利说明】用于监视并控制车辆路线以优化使用其负载容量的方法 发明领域
[0001] 本发明旨在通过控制实体监视并控制车辆的行程的方法来提高输送效率，获得更 高的车辆负载容量的占用率，因此本发明符合欧洲专利分类号的G08G1部分。
【背景技术】
[0002] 在21世纪，人们期望更有效率地使用车辆，能够利用到那些已为我们所用的一系 列技术进步（例如全球定位卫星系统、道路导航和引导协助、处理能力几乎等同于个人计 算机的智能电话以及几乎覆盖全球的手机数据网络）的全部潜能。
[0003] 截至今时今日，虽然通过对容量使用的共享建立了优化使用常用车辆的容量的方 法，但是仍未开发出一种利用所有这些技术并以更加合理的输送方式来协调市民和企业的 方法。
[0004] 作为输送的备用选择，除了利用自身方式出行之外，还有出租汽车和遵循特定的 预设路线的公共交通手段。关于私家车的分享，自很久以前起，当一些人达成协议来利用他 们中一人的车辆一起出行或运输特定的货物时，偶尔会共享私家车。为此，通常这些人之前 就彼此见过，并且在出发之前就交流过彼此的意图。乘客会采用的另一种方法是自主地停 在路边，希望被驶向相同方向的车辆接起。
[0005] 近年来，已开发出一些系统来集中监视属于某些运输公司的车队的车辆的位置， 以及用于寻找几个想加入共享车辆中的人（未来必须在相同的起点和目的点之间移动的 一些人）的其他系统。
[0006] 30多年来，已有一些相关的专利被授权，例如US4360875或更新的US 2011231354。然而，迄今为止尚未实现一种能够真正通过人们共享车辆的空闲负载容量来 提高输送效率的方法。
【发明内容】
[0007]需要解决的问题是车辆出行时通常未充分利用其负载输送容量。例如，即使许多 私家车具有能承载除司机以外的特定数量的乘客的空座位，许多私家车也只会在其行程的 绝大部分都只承载一个人。这带来了过量的流动车辆并引起了交通问题、能量消耗、污染 等。
[0008] 本发明通过占用车辆沿着其行程所具有的不同空闲负载容量，来试图解决上述问 题；并通过用于实时监视和控制车辆的行程、用于管理向车辆行程分配输送请求（即使没 有必要具有相同的原点和目的点）的方法来解决问题；并将这样一个复杂的问题分解成多 个技术问题，将它们的解决方案整合在同一个方法中。
[0009] 在空中对车辆的占用进行管理，以及由于仅有部分符合的路径，而增加了其自身 的技术难度。概括地说，本方法提出的挑战以及本发明的解决方式为：
[0010] 1.预测并控制车辆的将来位置。
[0011] 本方法本身并不满足对路径的原点和目的点的考虑，但是实体会沿着整个行程监 视车辆的位置及车辆输送的负载，并且甚至会提前预测车辆在某个时刻的将来位置。实体 还会管理车辆的行程，在方便时改变车辆的计划路线。
[0012] 2.优化处理资源的使用和与车辆通信的效率。
[0013] 本方法通过增加新的特征和利用比现有技术中使用的（车载设备和控制车辆行 程的实体之间的）通信协议更有效率的通信协议，来在车载设备与控制车辆行程的实体之 间进行更佳的功能分配。在这层意义上，设备不会传送关于其位置的原始信息和常规信息， 或者不会仅报告其瞬时方向和瞬时速度，然而设备自身会在本地细化此信息以过滤掉在车 辆沿途行驶过程中产生的许多非常规信息，检测轨迹变化并仅向控制实体传送那些真正相 关的轨迹变化。
[0014] 3.对操作进行调整。
[0015] 本发明定义了多个具体参数并设置了用于调节这些参数的值的方法，以使本方法 的执行能以最方便的方式适应由于路线的地理特征而引起的不同的行程情况、变化的交通 路况或用户的需求，从而在所有情况下均能保持结果的有效性。
[0016] 4.监视各个车辆输送请求的路径长度，以及每个请求与其他请求共享车辆的方 式。
[0017] 本方法会自动记录在行程的每个时刻共享同一辆车的请求的负载及其路径长度， 计算各个请求从共享车辆中获得的利益，从而为允许自动平等地分配输送成本奠定了基 础。
[0018] 本发明通过以下方式解决此系列技术挑战：监视并控制某些基本物理量（例如重 量、体积、时间或地理位置），细化基于这些物理量推导的其他参量（例如位置之间的距离、 位移方向和速度，或跟随车辆的轨迹），构建用于设定由本发明定义的控制参数集的值的方 式，最后通过将这些解决方案整合到工业上可应用的方法的多个步骤中。
[0019] 以下讨论了本发明的优点和好处：
[0020] 本方法针对具体的技术问题的每个方面都为其自身的优点做出了贡献，然而本发 明作为整体却显现出某些影响力惊人的普遍性利益。
[0021] 由本方法的不同具体方面提供的优点是：
[0022] 用于在车辆朝向其预设的目的地行驶时组织共享使用该车辆的主要方法，允许车 辆在邻近其路线的任意位置接起和送达负载，这大大增加了找到合适的车辆输送请求的机 率。
[0023] 在车辆行驶期间实时监视车辆的位置、寻找准备好立即出发的请求，避免了临时 协调行程的需求（这与需要在开始之前就预留负载容量并计划完整的行程的方法相反）。
[0024] 在整个行程期间预测车辆在不久的将来所处的位置并在空中改变车辆路线的做 法允许及时地组织输送请求以能够派车辆接起负载，这仅会引起路线长度的最小增量，而 不会迫使路线长度偏移太多，也不用原路返回。
[0025] 本方法的自动重复性允许每辆车输送尽可能多的请求，并能够沿着其整个行程最 大化地占用车辆的负荷容量。
[0026] 车辆的设备向控制实体提供了关于其位移的详细且可靠的信息，其过滤掉了通常 由车辆承受的行驶速度和方向的持续波动所带来的噪音和失真。
[0027] 根据已建立的平均时间，为车辆的设备提供具有合适长度的循环寄存器，以及定 时地将由车辆的定位系统指示的车辆连续位置存储在循环寄存器中，使得省去了对每个存 储的位置标注日期的必要，也没有必要为了计算车辆平均位移而细化定时信息。本方法使 用设备中更少的处理资源，这是因为这足以管理用于标示寄存器中存有最旧位置的单元的 指针。
[0028] 车辆的设备本地监视其自身的轨迹变化，而不需要周期性地将车辆的位置传送给 控制实体，仅在出现具有足够相关性的轨迹变化时才进行传送。这样，实体可免于多次打 扰，并且可摆脱监视多辆车的轨迹变化的任务；并且可增加来自每个车辆的位移更新消息 之间的时间间隔（否则，必须定期或者更频繁地向控制实体发布位移更新消息，以连续反 馈总在变化的车辆位置）。因此，虽然未被告知轨迹变化，但是实体可相信基于其接收到的 最新轨迹信息来评价车辆的位置是正确的。
[0029] 这样还可以减少信息量及车辆的设备的发射频率，从而能在维持位置的准确性的 同时以更低的经济成本实现更高效的通信；这意味着：既通过实体又通过车辆的设备来优 化使用处理方式和通信方式。针对通信资源和处理资源的节省，可实现由单一的控制实体 同时控制的车辆和请求的数量的增加，也可减少由车辆上的设备消耗的功率，从而增加了 通常存储在电池中的储存能量的持续时间。
[0030] 由控制实体远程设置一系列参数值（其定义是本发明的一部分）的做法允许对车 辆的设备的如何操作进行管理：如何细化关于车辆位移的信息以及关于过滤掉其非常规项 的信息，如何完成对车辆轨迹的显著变化的检测，以及如何实现车辆发送给控制实体的消 息之间的间隔。这使得在维持车辆的位置预测值的准确性的同时，优化了从车辆到实体的 通信的节奏。由这个实时调整的方法提供的灵活性允许实体让每个车辆的设备适应：变化 的行程情况，例如车辆行驶的道路类型（对行驶在城市行程中的都市街道的车辆的位置进 行预测是非常困难的，在这里车辆可能经受从畅通无阻地段的直路驾驶到交叉口或环岛处 的频繁转向）；交通流的密度或其他特性（由于道路拥堵，车辆可能经受在交通灯处的多次 停车）等。
[0031] 构建针对请求的送达偏差，以及车辆的路线长度的增量限度、花费在行程上的时 间限度和/或最终到达期限；再加上，由实体使用此信息来细化用于管理向车辆行程分配 请求的其他参数，以及由实体监视在输送请求过程中是否超过这些限度，以上这些都会导 致最高率地占用空闲车辆负载容量，并且在指定条件下发生车辆共享。
[0032] 采集由车辆的设备提供的关于车辆的位移的信息，使得实体在无需在城市中安装 数以千计的昂贵的专用传感器的情况下就能构建出交通模型。这样，实体能够：调整其对车 辆的将来位移的预测，检测关于常见交通的具体事件，做出将负载分配给每个车辆的正确 决策，并使车辆为避免与流动点发生冲突而及时转向。这样，可实现更高的输送效率。
[0033] 自动将车辆行程划分为多个连续的、被相同的各请求所共享的分支的做法，以及 说明各个分支的长度（其通过车辆当前承载的负载进行加权）的做法，均用于记录车辆的 共享，并能够计算各个被输送的请求从中获取的利益。
[0034] 总的优点是：
[0035] 方便了共享车辆的同时，本发明提高了输送的效率并降低了流动车辆的数目。这 实现了 ：节约了费用（在多个请求之间分担单个车辆的输送成本）；从整体上减少了输送过 程中消耗的能量；减少了由燃烧的残留物或碳氢化合物的残留物引起的城市