[發明專利]一種基于Voronoi圖的混合公共自行車調度需求預測方法

有效

• 申請號: 202010588754.9
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111882158B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 趙德;王煒;武麗佳;屠雨;梁鳴璋
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30;G06F16/901;G06F16/9537;G06F17/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種基于Voronoi圖的混合公共自行車調度需求預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取有樁與無樁公共自行車出行數據；

所述步驟S1中，有樁公共自行車出行數據包括每次出行的出發站點經度Lon₁、出發站點緯度Lat₁、出發時間Time₁、到達站點經度Lon₂、到達站點緯度Lat₂、到達時間Time₂；無樁公共自行車出行數據包括每次出行的出發點經度Lon₃、出發點緯度Lat₃、出發時間Time₃、到達點經度Lon₄、到達點緯度Lat₄、到達時間Time₄；

S2、設置調度區域邊界；

所述步驟S2中調度區域邊界為包含所有公共自行車出行起訖點的最小凸多邊形X的邊界，由最外圍公共自行車出行起訖點坐標連接形成；

S3、基于有樁公共自行車站點繪制Voronoi圖；

所述步驟S3具體包括：將有樁公共自行車所有站點P_k組成點集{P₁,P₂,…,P_n}，在平面X上，連接兩鄰點直線的垂直平分線組成的連續多邊形為Voronoi圖，任意點P_k的Voronoi區域R_k定義為：

R_k＝{x∈X|d(x,P_k)＜d(x,P_j),j＝{1,2,3,...,n},j≠k}；

S4、提取Voronoi圖各子區出行量的時間序列；

所述步驟S4為：對于任意的有樁公共自行車所有站點P_k的Voronoi區域R_k，從步驟S1的出行數據中統計每個時間t從該區域內出發的有樁與無樁公共自行車出行次數O_k^t與每個時間t到達該區域的有樁與無樁公共自行車出行次數D_k^t，分別組成區域R_k的出行發生量時間序列與出行吸引量時間序列；

S5、確定ARMA模型的階數p和q；

S51、計算階數p,q∈{0,1,2,3,4,5}的所有ARMA模型；針對區域R_k的出行發生量時間序列與出行吸引量時間序列采用ARMA模型進行回歸分析，計算公式如下：

其中，β₀,β₁,β₂,…,β_p,α₁,α₂,…,α_q,為回歸參數，為誤差項；

S52、根據指標AIC確定ARMA模型階數p和q；計算時間序列O_k^t與D_k^t的所有p、q組合下的ARMA模型的AIC值，選擇AIC值最小的那組p、q取值作為ARMA模型階數的最終取值，該組取值下的ARMA模型為標定后的ARMA模型；AIC的計算公式如下：

AIC＝2(p+q+2)-2ln(L)

其中，p、q為ARMA模型階數，L為似然函數；

S6、采用標定后的ARMA模型預測次日出行量；

所述步驟S6具體為：采用標定后的ARMA模型預測區域R_k次日m個時間點的出行發生量O_k^t+1,O_k^t+2,…,O_k^t+m與出行吸引量D_k^t+1,D_k^t+2,…,D_k^t+m，并計算區域R_k次日第i時間點的凈調度量DD_k^t+i：

S7、計算各子區內調度時間與調度量；

所述步驟S7具體為：如果區域R_k次日第i時間點的凈調度量DD_k^t+i小于調度臨界值N，則該時間點區域R_k不需要調度；否則，該時間點區域R_k需要調度，調度量為DD_k^t+i，調度方向由如下公式確定：

2.根據權利要求 1所述的一種基于Voronoi圖的混合公共自行車調度需求預測方法，其特征在于，所述步驟S2中公共自行車出行起訖點包括：有樁公共自行車的出發站點、達到站點和無樁公共自行車的出發點、達到點。