[发明专利]基于出行信息的动态拼车方法及系统

权利要求书

1.一种基于出行信息的动态拼车方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）对城市所有道路节点进行编号，基于K-means聚类算法获取地理位置相近、且出行方式相似的道路节点的集合；包括：

a）根据获取的道路节点的经纬度信息，使用K-means聚类算法得到k个空间聚类，每个聚类包含的道路节点地理位置接近；

其中，空间聚类表示对城市的区域划分，记为集合P；

b）结合历史出行数据，计算每个道路节点的转移概率向量B_i，向量中的每一个元素B_ij表示有乘客从道路节点i出发，终点到达地理信息聚类j的概率；i=1,2,…,N；j=1, 2,3,…,k；其中N为总的道路节点数目，k为空间聚类数目；

c）对所有道路节点的转移概率向量再次使用K-means聚类算法得到K_t个转移聚类，K_t＜k，每个转移聚类中的道路节点拥有相似的出行规律；

根据历史出行规律对城市地图进行划分，获取地理位置相近、且出行方式相似的道路节点的集合；

（2）乘客提交出行请求信息，包括提交时间、起点、终点、可接受最晚到达终点时间；其中起点、终点为道路节点编号；

（3）根据乘客提交的出行请求信息建立由乘客出行请求的起点和终点的经纬度组成的方向向量，对每一个非空的出租车定义由车辆当前所在节点的经纬度和出租车上所有乘客的终点的中心经纬度组成的方向向量，根据方向向量将乘客和出租车聚类，建立出行方向相似的乘客和司机的集合，即方向聚类；

（4）基于步骤（1）获取的集合信息、步骤（2）的出行请求信息和步骤（3）获取的方向聚类信息建立出租车候选集，包括：

基于乘客提交的信息，计算出乘客愿意等待的时间t，以及该乘客的方向向量所属方向聚类C，计算以乘客为中心的搜索半径R=t*v，v为城市中典型车辆行驶速度；

所有与以该搜索半径形成的圆有相交区域的划分城市区域构成一个集合Q；则候选出租车集合T=；

其中是在城市划分的区域P_i∈P中，在未来一段时间将要经过区域P_i的出租车以及当前位置在区域P_i中的空车的集合；是指在同一个方向聚类中与此乘客出行方向相似的出租车的集合；

（5）规划路径，从出租车候选集中选择满足绕路开销最小且能满足所有乘客最晚到达时间限制的车辆，完成匹配，包括：

对于任一出租车，其路径为，其中s_i表示接客或者放客事件，该事件指明乘客的上车/下车地点；对于S中的任意两个连续事件，获得各事件位置坐标并找出其所在城市区域P_z，P_z+1∈P，以及这两个区域的在地标地图中的地标L_z，L_z+1，根据两个L_z，L_z+1的经纬度定义向量V_z；对于城市中的其他所有划分出的区域P_i以及此区域的地标L_i，遍历验证是否满足：

①V_z向量和L_z与L_i组成的方向向量之间的夹角足够小；

②L_z到L_i的行驶距离加上L_i到L_z+1的行驶距离不大于L_z到L_z+1距离的2倍；

将整个城市中所有满足上述要求的城市区域加入区域集合P_z中；P_z∈P；P_z，P_z+1∈P_z；

在区域集合P_z中所有节点和道路构成的一个子图上计算最短路径；

其中，在高峰时间段，采用Dijkstra算法计算最短路径，否则基于概率方法计算最短路径；

所述基于概率方法计算最短路径步骤包括：

基于区域的划分结果，以每个划分区域的最接近中心点的城市道路节点为顶点构造地标地图，任意相邻的两个区域对应的地标地图顶点间存在一条边：

i）对于区域集合P中每一个城市的划分区域P_i，根据历史出行数据计算每个区域的出现乘客的概率=历史请求中从区域P_i出发的请求数/历史请求的总数；

ii）在由每个区域构成的地标地图中，构造一条连接区域P_z和区域P_z+1并且所连接的区域中出现新乘客的概率最大的区域行驶路线H；

iii）在路线H连接的所有区域中使用Dijkstra算法查找连接之间道路节点的路线；如果没有，则返回步骤ii)中选择新的连接路线H，重复ii）~ iii）直至获得所需路线。