用于監(jiān)視并控制車輛路線以優(yōu)化使用其負(fù)載容量的方法
【專利說明】用于監(jiān)視并控制車輛路線以優(yōu)化使用其負(fù)載容量的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明旨在通過控制實(shí)體監(jiān)視并控制車輛的行程的方法來提高輸送效率，獲得更 高的車輛負(fù)載容量的占用率，因此本發(fā)明符合歐洲專利分類號的G08G1部分。
【背景技術(shù)】
[0002] 在21世紀(jì)，人們期望更有效率地使用車輛，能夠利用到那些已為我們所用的一系 列技術(shù)進(jìn)步（例如全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)、道路導(dǎo)航和引導(dǎo)協(xié)助、處理能力幾乎等同于個(gè)人計(jì) 算機(jī)的智能電話以及幾乎覆蓋全球的手機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)）的全部潛能。
[0003] 截至今時(shí)今日，雖然通過對容量使用的共享建立了優(yōu)化使用常用車輛的容量的方 法，但是仍未開發(fā)出一種利用所有這些技術(shù)并以更加合理的輸送方式來協(xié)調(diào)市民和企業(yè)的 方法。
[0004] 作為輸送的備用選擇，除了利用自身方式出行之外，還有出租汽車和遵循特定的 預(yù)設(shè)路線的公共交通手段。關(guān)于私家車的分享，自很久以前起，當(dāng)一些人達(dá)成協(xié)議來利用他 們中一人的車輛一起出行或運(yùn)輸特定的貨物時(shí)，偶爾會共享私家車。為此，通常這些人之前 就彼此見過，并且在出發(fā)之前就交流過彼此的意圖。乘客會采用的另一種方法是自主地停 在路邊，希望被駛向相同方向的車輛接起。
[0005] 近年來，已開發(fā)出一些系統(tǒng)來集中監(jiān)視屬于某些運(yùn)輸公司的車隊(duì)的車輛的位置， 以及用于尋找?guī)讉€(gè)想加入共享車輛中的人（未來必須在相同的起點(diǎn)和目的點(diǎn)之間移動的 一些人）的其他系統(tǒng)。
[0006] 30多年來，已有一些相關(guān)的專利被授權(quán)，例如US4360875或更新的US 2011231354。然而，迄今為止尚未實(shí)現(xiàn)一種能夠真正通過人們共享車輛的空閑負(fù)載容量來 提高輸送效率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]需要解決的問題是車輛出行時(shí)通常未充分利用其負(fù)載輸送容量。例如，即使許多 私家車具有能承載除司機(jī)以外的特定數(shù)量的乘客的空座位，許多私家車也只會在其行程的 絕大部分都只承載一個(gè)人。這帶來了過量的流動車輛并引起了交通問題、能量消耗、污染 等。
[0008] 本發(fā)明通過占用車輛沿著其行程所具有的不同空閑負(fù)載容量，來試圖解決上述問 題；并通過用于實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制車輛的行程、用于管理向車輛行程分配輸送請求（即使沒 有必要具有相同的原點(diǎn)和目的點(diǎn)）的方法來解決問題；并將這樣一個(gè)復(fù)雜的問題分解成多 個(gè)技術(shù)問題，將它們的解決方案整合在同一個(gè)方法中。
[0009] 在空中對車輛的占用進(jìn)行管理，以及由于僅有部分符合的路徑，而增加了其自身 的技術(shù)難度。概括地說，本方法提出的挑戰(zhàn)以及本發(fā)明的解決方式為：
[0010] 1.預(yù)測并控制車輛的將來位置。
[0011] 本方法本身并不滿足對路徑的原點(diǎn)和目的點(diǎn)的考慮，但是實(shí)體會沿著整個(gè)行程監(jiān) 視車輛的位置及車輛輸送的負(fù)載，并且甚至?xí)崆邦A(yù)測車輛在某個(gè)時(shí)刻的將來位置。實(shí)體 還會管理車輛的行程，在方便時(shí)改變車輛的計(jì)劃路線。
[0012] 2.優(yōu)化處理資源的使用和與車輛通信的效率。
[0013] 本方法通過增加新的特征和利用比現(xiàn)有技術(shù)中使用的（車載設(shè)備和控制車輛行 程的實(shí)體之間的）通信協(xié)議更有效率的通信協(xié)議，來在車載設(shè)備與控制車輛行程的實(shí)體之 間進(jìn)行更佳的功能分配。在這層意義上，設(shè)備不會傳送關(guān)于其位置的原始信息和常規(guī)信息， 或者不會僅報(bào)告其瞬時(shí)方向和瞬時(shí)速度，然而設(shè)備自身會在本地細(xì)化此信息以過濾掉在車 輛沿途行駛過程中產(chǎn)生的許多非常規(guī)信息，檢測軌跡變化并僅向控制實(shí)體傳送那些真正相 關(guān)的軌跡變化。
[0014] 3.對操作進(jìn)行調(diào)整。
[0015] 本發(fā)明定義了多個(gè)具體參數(shù)并設(shè)置了用于調(diào)節(jié)這些參數(shù)的值的方法，以使本方法 的執(zhí)行能以最方便的方式適應(yīng)由于路線的地理特征而引起的不同的行程情況、變化的交通 路況或用戶的需求，從而在所有情況下均能保持結(jié)果的有效性。
[0016] 4.監(jiān)視各個(gè)車輛輸送請求的路徑長度，以及每個(gè)請求與其他請求共享車輛的方 式。
[0017] 本方法會自動記錄在行程的每個(gè)時(shí)刻共享同一輛車的請求的負(fù)載及其路徑長度， 計(jì)算各個(gè)請求從共享車輛中獲得的利益，從而為允許自動平等地分配輸送成本奠定了基 礎(chǔ)。
[0018] 本發(fā)明通過以下方式解決此系列技術(shù)挑戰(zhàn)：監(jiān)視并控制某些基本物理量（例如重 量、體積、時(shí)間或地理位置），細(xì)化基于這些物理量推導(dǎo)的其他參量（例如位置之間的距離、 位移方向和速度，或跟隨車輛的軌跡），構(gòu)建用于設(shè)定由本發(fā)明定義的控制參數(shù)集的值的方 式，最后通過將這些解決方案整合到工業(yè)上可應(yīng)用的方法的多個(gè)步驟中。
[0019] 以下討論了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和好處：
[0020] 本方法針對具體的技術(shù)問題的每個(gè)方面都為其自身的優(yōu)點(diǎn)做出了貢獻(xiàn)，然而本發(fā) 明作為整體卻顯現(xiàn)出某些影響力驚人的普遍性利益。
[0021] 由本方法的不同具體方面提供的優(yōu)點(diǎn)是：
[0022] 用于在車輛朝向其預(yù)設(shè)的目的地行駛時(shí)組織共享使用該車輛的主要方法，允許車 輛在鄰近其路線的任意位置接起和送達(dá)負(fù)載，這大大增加了找到合適的車輛輸送請求的機(jī) 率。
[0023] 在車輛行駛期間實(shí)時(shí)監(jiān)視車輛的位置、尋找準(zhǔn)備好立即出發(fā)的請求，避免了臨時(shí) 協(xié)調(diào)行程的需求（這與需要在開始之前就預(yù)留負(fù)載容量并計(jì)劃完整的行程的方法相反）。
[0024] 在整個(gè)行程期間預(yù)測車輛在不久的將來所處的位置并在空中改變車輛路線的做 法允許及時(shí)地組織輸送請求以能夠派車輛接起負(fù)載，這僅會引起路線長度的最小增量，而 不會迫使路線長度偏移太多，也不用原路返回。
[0025] 本方法的自動重復(fù)性允許每輛車輸送盡可能多的請求，并能夠沿著其整個(gè)行程最 大化地占用車輛的負(fù)荷容量。
[0026] 車輛的設(shè)備向控制實(shí)體提供了關(guān)于其位移的詳細(xì)且可靠的信息，其過濾掉了通常 由車輛承受的行駛速度和方向的持續(xù)波動所帶來的噪音和失真。
[0027] 根據(jù)已建立的平均時(shí)間，為車輛的設(shè)備提供具有合適長度的循環(huán)寄存器，以及定 時(shí)地將由車輛的定位系統(tǒng)指示的車輛連續(xù)位置存儲在循環(huán)寄存器中，使得省去了對每個(gè)存 儲的位置標(biāo)注日期的必要，也沒有必要為了計(jì)算車輛平均位移而細(xì)化定時(shí)信息。本方法使 用設(shè)備中更少的處理資源，這是因?yàn)檫@足以管理用于標(biāo)示寄存器中存有最舊位置的單元的 指針。
[0028] 車輛的設(shè)備本地監(jiān)視其自身的軌跡變化，而不需要周期性地將車輛的位置傳送給 控制實(shí)體，僅在出現(xiàn)具有足夠相關(guān)性的軌跡變化時(shí)才進(jìn)行傳送。這樣，實(shí)體可免于多次打 擾，并且可擺脫監(jiān)視多輛車的軌跡變化的任務(wù)；并且可增加來自每個(gè)車輛的位移更新消息 之間的時(shí)間間隔（否則，必須定期或者更頻繁地向控制實(shí)體發(fā)布位移更新消息，以連續(xù)反 饋總在變化的車輛位置）。因此，雖然未被告知軌跡變化，但是實(shí)體可相信基于其接收到的 最新軌跡信息來評價(jià)車輛的位置是正確的。
[0029] 這樣還可以減少信息量及車輛的設(shè)備的發(fā)射頻率，從而能在維持位置的準(zhǔn)確性的 同時(shí)以更低的經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)更高效的通信；這意味著：既通過實(shí)體又通過車輛的設(shè)備來優(yōu) 化使用處理方式和通信方式。針對通信資源和處理資源的節(jié)省，可實(shí)現(xiàn)由單一的控制實(shí)體 同時(shí)控制的車輛和請求的數(shù)量的增加，也可減少由車輛上的設(shè)備消耗的功率，從而增加了 通常存儲在電池中的儲存能量的持續(xù)時(shí)間。
[0030] 由控制實(shí)體遠(yuǎn)程設(shè)置一系列參數(shù)值（其定義是本發(fā)明的一部分）的做法允許對車 輛的設(shè)備的如何操作進(jìn)行管理：如何細(xì)化關(guān)于車輛位移的信息以及關(guān)于過濾掉其非常規(guī)項(xiàng) 的信息，如何完成對車輛軌跡的顯著變化的檢測，以及如何實(shí)現(xiàn)車輛發(fā)送給控制實(shí)體的消 息之間的間隔。這使得在維持車輛的位置預(yù)測值的準(zhǔn)確性的同時(shí)，優(yōu)化了從車輛到實(shí)體的 通信的節(jié)奏。由這個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)整的方法提供的靈活性允許實(shí)體讓每個(gè)車輛的設(shè)備適應(yīng)：變化 的行程情況，例如車輛行駛的道路類型（對行駛在城市行程中的都市街道的車輛的位置進(jìn) 行預(yù)測是非常困難的，在這里車輛可能經(jīng)受從暢通無阻地段的直路駕駛到交叉口或環(huán)島處 的頻繁轉(zhuǎn)向）；交通流的密度或其他特性（由于道路擁堵，車輛可能經(jīng)受在交通燈處的多次 停車）等。
[0031] 構(gòu)建針對請求的送達(dá)偏差，以及車輛的路線長度的增量限度、花費(fèi)在行程上的時(shí) 間限度和/或最終到達(dá)期限；再加上，由實(shí)體使用此信息來細(xì)化用于管理向車輛行程分配 請求的其他參數(shù)，以及由實(shí)體監(jiān)視在輸送請求過程中是否超過這些限度，以上這些都會導(dǎo) 致最高率地占用空閑車輛負(fù)載容量，并且在指定條件下發(fā)生車輛共享。
[0032] 采集由車輛的設(shè)備提供的關(guān)于車輛的位移的信息，使得實(shí)體在無需在城市中安裝 數(shù)以千計(jì)的昂貴的專用傳感器的情況下就能構(gòu)建出交通模型。這樣，實(shí)體能夠：調(diào)整其對車 輛的將來位移的預(yù)測，檢測關(guān)于常見交通的具體事件，做出將負(fù)載分配給每個(gè)車輛的正確 決策，并使車輛為避免與流動點(diǎn)發(fā)生沖突而及時(shí)轉(zhuǎn)向。這樣，可實(shí)現(xiàn)更高的輸送效率。
[0033] 自動將車輛行程劃分為多個(gè)連續(xù)的、被相同的各請求所共享的分支的做法，以及 說明各個(gè)分支的長度（其通過車輛當(dāng)前承載的負(fù)載進(jìn)行加權(quán)）的做法，均用于記錄車輛的 共享，并能夠計(jì)算各個(gè)被輸送的請求從中獲取的利益。
[0034] 總的優(yōu)點(diǎn)是：
[0035] 方便了共享車輛的同時(shí)，本發(fā)明提高了輸送的效率并降低了流動車輛的數(shù)目。這 實(shí)現(xiàn)了 ：節(jié)約了費(fèi)用（在多個(gè)請求之間分擔(dān)單個(gè)車輛的輸送成本）；從整體上減少了輸送過 程中消耗的能量；減少了由燃燒的殘留物或碳?xì)浠衔锏臍埩粑镆鸬某鞘?