本发明公开一种基于动态优化的停车位预约分配方法及系统，该方法包括：S1、划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；S2、开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；S3、基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果；S4、分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果。本发明可以从多角度提高停车位利用率，减少停车位资源浪费，缓解城市“停车难”问题。
1.一种基于动态优化的停车位预约分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；
S2、开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；
S3、基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果；
S4、分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果；
步骤S1中划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域的方法为：基于需求分布的空间集散性，以停车需求集中点为中心且以200-800米为半径的圆进行区域划分；
S3.1、将停车需求分为长期停车需求、短期停车需求和临时停车需求；
S3.2、针对长期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再依据停车位碎片化时间最小原则为长期停车需求分配具体停车位；
S3.3、针对短期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求，再在短期停车需求中期望停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为短期停车需求分配具体停车位；
S3.4、针对临时停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：若临时停车需求所在的停车区域供大于求则接受临时停车需求，由临时停车需求者终端选择空置且未预约的停车位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据结构表包含停车需求信息、停车位供给信息、司机信用记录信息和路网信息，其中，停车需求信息为每一个时间窗下的停车位需求者编号、停车需求类型、车辆类型、停车需求日期、停车需求起止时间、停车需求地点和停车需求分布；停车位供给信息包括每一个时间窗下的停车位编号、停车位类型、停车位是否被占用、所在区域、停车位可利用起止时间和停车位每小时价格；司机信用记录信息包括每一个时间窗下的司机停车违约次数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2进一步包括如下子步骤：S2.1、开启时间窗；
S2.2、收集停车位提供者终端发送的停车位供给信息、停车位智能管理系统发送的实时停车位占用信息和停车位需求者终端发送的停车需求信息；
S2.3、统计各停车区域的停车需求和供给情况，判断各停车区域的供需情况，所述供需情况包括供大于求和供小于求。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3.2的具体过程为：长期停车位需求者终端在第j-1个时间窗之前提交在第j个时间窗内的对于某停车区域的长期停车需求；
若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供大于求，则接受全部长期停车需求；若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供小于求，则先在第j-1个时间窗与第j个时间窗分界点时依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再在第j个时间窗开始前对长期停车需求进行具体的停车位分配。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3.3的具体过程为：短期停车位需求者终端在短期停车需求中期望停车开始时间前提交对于某停车区域的短期停车请求；
依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求，并依据停车位碎片化时间最小原则为离期望停车开始时间短的已接受的短期停车需求分配具体的停车位；
对离期望停车开始时间长的已接受的短期停车需求，在该需求中期望停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为该需求分配具体停车位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3.3还包括：对于被拒绝的短期停车需求在下次预约停车时具有对其他停车需求终止后的停车位资源分配的优先权。
7.一种执行如权利要求1所述方法的基于动态优化的停车位预约分配系统，其特征在于，该系统包括：停车位需求者终端、停车位提供者终端、停车位分配调度中心、停车位智能管理系统；
停车位需求者终端，向停车位分配调度中心发送停车需求信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果；
停车位提供者终端，向停车位分配调度中心发送停车位供给信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果；
停车位分配调度中心，划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果，并分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果；
智能停车位管理系统，实时监控停车位状态并将停车位状态发送至停车位分配调度中心。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述停车位提供者终端包括私有停车位出租者终端和公共停车位管理员终端。
基于动态优化的停车位预约分配方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及智能交通领域。更具体地，涉及一种基于动态优化的停车位预约分配方法及系统。
背景技术
[0002] 目前我国大城市普遍存在的停车问题已成为社会关注的热点问题。以北京为例，截止到2014年底，机动车保有量550万辆，机动车泊位仅280万多个，停车供需存在的严重失衡，引发停车侵占道路空间、生活空间等“停车难”“乱停车”等问题，在制约城市交通系统的正常运转的同时，也对居民的正常生活和出行造成了严重的影响。然而在某区域车位难求的同时，某些区域却存在停车位空闲的情况，主要表现为上班时间工作区车位紧张而附近居民区车位空闲率较高，休息时间则反之，这种不同目的的停车需求在时间空间上分布上的错峰性不仅会造成停车位资源的浪费，也会加剧城市交通能源消耗和污染物排放。
[0003] 解决上述问题的关键在于如何合理利用现有停车设施，提高停车位资源的利用率。随着智能终端和互联网的突飞猛进，越来越多的互联网公司推出了智能停车服务，即车主通过停车软件查询空闲停车位，根据电子地图导航前往停车，在一定程度上解决了停车需求信息和停车位供给信息不对称的问题，对城市“停车难”问题有一定的缓解作用。但是，上述方法在优化停车位资源利用率方面作用有限。一方面，上述方法仅提供公共停车场的停车位信息，不能提高私有或专用停车位的利用率。另一方面，上述方法基于“先到先得”模式，不能最大化地提高该区域的停车位利用率。
[0004] 因此，需要提供一种基于动态优化的停车位预约分配方法及系统，对司机的停车需求和停车位的供给情况进行深入分析，并提出相应的停车位预约分配服务模型和算法，在增加城市停车位总供给的同时提高城市停车位的利用率，优化司机的停车体验，缓解城市“停车难”、“乱停车”等问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于动态优化的停车位预约分配方法及系统，收集城市私有或专用停车位以及公共停车位信息和停车需求信息，针对于不同类型的停车需求设计不同方法为停车需求者分配停车位，提高停车位利用率，从而在一定程度上解决“停车难”的问题。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] 一种基于动态优化的停车位预约分配方法，包括以下步骤：
[0008] S1、划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；
[0009] S2、开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；
[0010] S3、基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果；
[0011] S4、分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果。
[0012] 优选地，步骤S1中划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域的方法为：基于需求分布的空间集散性，以停车需求集中点为中心且以200-800米为半径的圆进行区域划分。
[0013] 优选地，所述数据结构表包含停车需求信息、停车位供给信息、司机信用记录信息和路网信息，其中，停车需求信息为每一个时间窗下的停车位需求者编号、停车需求类型、车辆类型、停车需求日期、停车需求起止时间、停车需求地点和停车需求分布；停车位供给信息包括每一个时间窗下的停车位编号、停车位类型、停车位是否被占用、所在区域、停车位可利用起止时间和停车位每小时价格；司机信用记录信息包括每一个时间窗下的司机停车违约次数。
[0014] 优选地，步骤S2进一步包括如下子步骤：
[0015] S2.1、开启时间窗；
[0016] S2.2、收集停车位提供者终端发送的停车位供给信息、停车位智能管理系统发送的实时停车位占用信息和停车位需求者终端发送的停车需求信息；
[0017] S2.3、统计各停车区域的停车需求和供给情况，判断各停车区域的供需情况，所述供需情况包括供大于求和供小于求。
[0018] 优选地，步骤S3进一步包括如下子步骤：
[0019] S3.1、将停车需求分为长期停车需求、短期停车需求和临时停车需求；
[0020] S3.2、针对长期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再依据停车位碎片化时间最小原则为长期停车需求分配具体停车位；
[0021] S3.3、针对短期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求，再在短期停车需求中期望停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为短期停车需求分配具体停车位；
[0022] S3.4、针对临时停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：若临时停车需求所在的停车区域供大于求则接受临时停车需求，由临时停车需求者终端选择空置且未预约的停车位。
[0023] 优选地，步骤S3.2的具体过程为：
[0024] 长期停车位需求者终端在第j-1个时间窗之前提交在第j个时间窗内的对于某停车区域的长期停车需求；
[0025] 若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供大于求，则接受全部长期停车需求；若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供小于求，则先在第j-1个时间窗与第j个时间窗分界点时依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再在第j个时间窗开始前对长期停车需求进行具体的停车位分配。
[0026] 优选地，步骤S3.3的具体过程为：
[0027] 短期停车位需求者终端在短期停车需求中期望停车开始时间前提交对于某停车区域的短期停车请求；
[0028] 依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求，并依据停车位碎片化时间最小原则为离期望停车开始时间短的已接受的短期停车需求分配具体的停车位；
[0029] 对离期望停车开始时间长的已接受的短期停车需求，在该需求中期望停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为该需求分配具体停车位。
[0030] 优选地，步骤S3.3还包括：对于被拒绝的短期停车需求在下次预约停车时具有对其他停车需求终止后的停车位资源分配的优先权。
[0031] 一种基于动态优化的停车位预约分配系统，包括：停车位需求者终端、停车位提供者终端、停车位分配调度中心、停车位智能管理系统；
[0032] 停车位需求者终端，向停车位分配调度中心发送停车需求信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果；
[0033] 停车位提供者终端，向停车位分配调度中心发送停车位供给信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果；
[0034] 停车位分配调度中心，划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果，并分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果；
[0035] 智能停车位管理系统，实时监控停车位状态并将停车位状态发送至停车位分配调度中心。
[0036] 优选地，所述停车位提供者终端包括私有停车位出租者终端和公共停车位管理员终端。
[0037] 本发明的有益效果如下：
[0038] 本发明所述技术方案针对不同类型的停车需求，综合考虑停车位资源优化利用以及系统服务水平和公平性，以停车位总利用率最大以及停车位可利用时间碎片化最小为原则，设计不同算法进行停车位资源优化分配。优先对通勤等长期固定合约停车需求进行分配，兼顾出差等短期有计划性停车需求，同时也针对临时停车提供即选即停的停车模式，层次分明。此外，基于公平性考虑，对于在预约停车请求中被拒绝的车主可以在其他用户退出后的停车位分配中具有优先权；对于私有停车位出租者，可以设置对停车位需求者的信用记录的要求，以保障自身的停车利益。本发明可以从多角度提高停车位利用率，减少停车位资源浪费，缓解城市“停车难”问题。
附图说明
[0039] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
[0040] 图1示出基于动态优化的停车位预约分配方法的流程图。
[0041] 图2示出基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配的流程图。
[0042] 图3示出针对短期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配的流程图。
[0043] 图4示出针对短期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配中基于公平性的再预约的流程图。
具体实施方式
[0044] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0045] 如图1所示，本实施例提供的基于动态优化的停车位预约分配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
[0046] S1、划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗(设定时间窗编号j＝0)；
[0047] S2、开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；
[0048] S3、基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果；
[0049] S4、分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果。
[0050] 其中，
[0051] 步骤S1为初始化步骤，
[0052] 步骤S1中划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域的方法为：基于需求分布的空间集散性，以停车需求集中点为中心且以200-800米为半径的圆进行区域划分。停车需求集中点多选取自停车较困难的地点，如医院、大型写字楼、大型商场等。200-800米的半径是考虑人步行距离的限制后得到的。对于圆形重叠的区域，将重叠区域归属于距离最近的停车位需求集中点所在的圆。对于未覆盖的区域，依据交通小区的划分原则结合实际情况进行划分。
[0053] 数据结构表包含停车需求信息、停车位供给信息、司机信用记录信息和路网信息，其中，停车需求信息为每一个时间窗下的停车位需求者编号、停车需求类型(包括长期、短期和临时)、车辆类型(包括大型、中型和小型)、停车需求日期、停车需求起止时间、停车需求地点和停车需求分布；停车位供给信息包括每一个时间窗下的停车位编号、停车位类型、停车位是否被占用、所在区域、停车位可利用起止时间和停车位每小时价格；司机信用记录信息包括每一个时间窗下的司机停车违约次数。路网信息旨在为停车位需求者寻找车位提供导航服务。
[0054] 步骤S2进一步包括如下子步骤：
[0055] S2.1、开启时间窗；
[0056] S2.2、收集停车位提供者终端发送的停车位供给信息、停车位智能管理系统发送的实时停车位占用信息和停车位需求者终端发送的停车预约请求信息；
[0057] S2.3、统计各停车区域的停车需求和供给情况，判断各停车区域的供需情况，所述供需情况包括供大于求和供小于求。
[0058] 如图2所示，步骤S3进一步包括如下子步骤：
[0059] S3.1、针对例如通勤、出差、临时出行等不同停车需求，将停车需求分为长期停车需求、短期停车需求和临时停车需求，对于长期停车需求采用合约停车预约分配方法，适用于长期固定停车需求，其分配优先度最高，反馈周期较长，需要提前较长时间提供停车需求信息，在分配时先依据停车位总利用率最大原则选择性接受停车需求，再依据停车位碎片化时间最小原则分配具体停车位。对于短期停车需求采用预约停车预约分配方法，其分配优先度其次，反馈周期较短，在分配时具有动态性，根据停车位总利用率最大原则选择性接受停车需求在停车开始前一段时间按停车位碎片化时间最小分配具体停车位，对于在预约停车请求中被拒绝的停车需求在下次预约停车时具有对用户退出后停车位资源分配的优先权。对于临时停车需求采用临时停车预约分配方法，其分配优先度最低，不过临时停车需求者可以实时查看停车位供给情况，自行选择停车位，即选即停。此外，基于响应速度考虑，对于短期停车需求和临时停车需求需进行一定量的停车位预留，预留停车位时长需根据该区域历史停车分布确定；
[0060] S3.2、针对长期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再依据停车位碎片化时间最小原则为长期停车需求分配具体停车位；
[0061] S3.3、针对短期停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：先依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求，再在短期停车需求中需求停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为短期停车需求分配具体停车位；
[0062] S3.4、针对临时停车需求对各停车区域的停车位进行预约分配：若临时停车需求所在的停车区域供大于求则接受临时停车需求，由临时停车需求者终端选择空置且未预约的停车位，即选即停。
[0063] 步骤S3.2的具体过程为：
[0064] 长期停车位需求者终端在第j-1个时间窗之前提交在第j个时间窗内的对于某停车区域的长期停车需求，时间窗的长度通常设定为24小时；
[0065] 若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供大于求，则接受全部长期停车需求；若第j个时间窗内该停车区域的供需情况为供小于求，则先在第j-1个时间窗与第j个时间窗分界点时依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再在第j个时间窗开始前对长期停车需求进行具体的停车位分配，以便在该时间前对停车位分配方案进行调整，减少剩余可利用时间的碎片化，为短期需求预留更完整的停车时间。
[0066] 停车位总利用率的计算规则如下：
[0067] 设可供出租的停车位资源的总利用率为z，第i个停车位的利用率为zi，可利用时长为Ti、被利用时长为UTi，则停车位总利用率z的计算公式为：
[0068]
[0069] 其中，m为停车位的个数。
[0070] 停车位碎片化时间最小原则中的停车区域可利用时间碎片化指标的计算规则如下：
[0071] 停车位可利用时长碎片化需根据某区域某时段的停车需求特性进行量化，具体为：对某区域不同时间停车需求进行调查，绘制其在某时段内停车需求时长频率密度分布曲线，从小到大取停车需求时长的频率密度和为设定值δ的部分为碎片化时间段，设定值δ的具体数值由实际需求设定，计算第i个停车位不连续的未被利用时间片段中碎片化时间段个数为Fi，则该停车区域可利用时间碎片化指标f计算公式为：
[0072] 依据停车位总利用率最大原则选择性接受长期停车需求，再在第j个时间窗开始前对长期停车需求进行具体的停车位分配的分配原则如下：计算停车位总利用率z，以停车位总利用率z最大为目标函数选择性接受长期停车需求，计算该停车区域可利用时间碎片化指标f，以可利用时间碎片化指标f最小为目标函数进行具体的停车位优化分配。
[0073] 如图3所示，步骤S3.3的具体过程为：
[0074] 短期停车位需求者终端在短期停车需求中期望停车开始时间前提交对于某停车区域的短期停车请求，通常，需要短期停车位需求者终端在短期停车需求中期望停车开始时间前，至少提前1-5小时提交对于某停车区域的短期停车请求，停车位调度分配中心以分钟为时间间隔对停车需求进行刷新，的取值通常为1-5分钟；
[0075] 依据停车位总利用率最大原则选择性接受短期停车需求(即计算停车位总利用率z，以停车位总利用率z最大为目标函数选择性接受短期停车需求)，并依据停车位碎片化时间最小原则为离期望停车开始时间短的已接受的短期停车需求分配具体的停车位；
[0076] 对离期望停车开始时间长的已接受的短期停车需求，在该需求中期望停车时间开始前依据停车位碎片化时间最小原则为该需求分配具体停车位。
[0077] 如图4所示，步骤S3.3还包括：对于被拒绝的短期停车需求在下次预约停车时具有对其他停车需求终止后的停车位资源分配的优先权。
[0078] 本实施例提供的基于动态优化的停车位预约分配系统，包括：停车位需求者终端、停车位提供者终端、停车位分配调度中心、停车位智能管理系统；
[0079] 停车位需求者终端，向停车位分配调度中心发送停车需求信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果，还可进行停车位查询和导航；
[0080] 停车位提供者终端，向停车位分配调度中心发送停车位供给信息，并接收停车位分配调度中心发送的分配结果，还可进行停车位出租信息维护、停车位实时情况查询、收入提现等；
[0081] 停车位分配调度中心，划分网络预约分配停车服务所覆盖的地理范围为多个停车区域、建立数据结构表、加载基础数据并初始化时间窗；开启时间窗，收集各停车区域的停车位供需信息，并判断各停车区域的停车位供需情况；基于以停车位总利用率最大原则和停车位可利用时间碎片化最小原则的动态优化方法对各停车区域的停车位进行预约分配，得到分配结果，并分别向停车位需求者终端、停车位提供者终端和停车位智能管理系统发送分配结果；
[0082] 智能停车位管理系统，实时监控停车位状态并将停车位状态发送至停车位分配调度中心。
[0083] 停车位提供者终端包括私有停车位出租者终端和公共停车位管理员终端。
[0084] 停车位需求者终端和停车位提供者终端分别可为智能手机、平板电脑等设备。
[0085] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
