[發明專利]一種微觀路權交易系統

有效

• 申請號: 202110272140.4
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113055474B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 孫湛博;秦子曄
• 申請（專利權）人: 成都格林希爾德交通科技有限公司
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 黃芷

1.一種微觀路權交易系統，其特征在于，所述微觀路權交易系統包括車輛優化控制模塊和路權交易模塊；

將車輛分為協同車輛和非協同車輛；

所述協同車輛是指參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的車輛，即所述協同車輛是指參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的智能網聯車輛以及參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的傳統駕駛車輛；

所述非協同車輛是指不參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的車輛，即所述非協同車輛是指不參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的智能網聯車輛以及不參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配的傳統駕駛車輛；

所述微觀路權交易系統是通過所述車輛優化控制模塊和所述路權交易模塊來實現對所述協同車輛的優化控制和收益分配，減少或消除交通沖突，提升整個交通系統的總體效益；

所述車輛優化控制模塊：通過車聯網技術實時接收行駛在通信區域內的所述協同車輛和所述非協同車輛的車輛運行信息，并將接收到的車輛運行信息進行整合處理，預測得到車輛原始運行軌跡，發現潛在的交通沖突以及能夠提高交通運輸效率的車輛組織方式；進而根據所發現的潛在交通沖突以及能夠提高交通運輸效率的車輛組織方式，以交通系統運輸效率最優為優化準則，利用動態規劃算法得出最優控制策略；將所述最優控制策略發送給行駛在通信區域內的所述協同車輛，并優化控制行駛在通信區域內的所述協同車輛中的智能網聯車輛的運行，同時依據所述最優控制策略優化指導行駛在通信區域內的所述協同車輛中的傳統駕駛車輛的運行；

所述路權交易模塊：通過車聯網技術實時接收行駛在通信區域內的所述協同車輛上報的個人屬性信息，分析得出行駛在通信區域內的所述協同車輛按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化，分別計算出行駛在通信區域內的所述協同車輛中的每個車輛按照所述最優控制策略運行所產生的收益，并制定收益分配方案；將所制定的收益分配方案發送給行駛在通信區域內的所述協同車輛，確定最終收益分配方案，并依據最終收益分配方案進行收益分配，讓任一參與路權交易的雙方中運行成本降低的車輛向主動讓路的車輛提供經濟補償，由此保證交通系統及每個所述協同車輛都能夠有正的收益；

所述路權交易模塊中設置有用于評估收益分配方案性能的約束條件，包括個人理性條件、系統提升條件、激勵兼容條件、嫉妒最小化條件；

所述路權交易模塊是利用所述個人理性條件使車輛參與路權交易的收益高于不參與路權交易的收益，由此激勵車輛參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配，以協同的車輛形式參與交通系統中，用于保證所述微觀路權交易系統的吸引力；

所述路權交易模塊是利用所述系統提升條件在滿足參與路權交易的雙方有正的收益的前提下，使整個交通系統能夠有正的收益；

所述路權交易模塊是利用所述激勵兼容條件使每個所述協同車輛上報的個人屬性信息值趨近于其個人屬性真實值，用于保證所述微觀路權交易系統的公平性；

所述路權交易模塊是利用所述嫉妒最小化條件使參與路權交易的雙方都滿足于自己的當前收益且不認為在此次交易中對方的收益多于自己的；

所述路權交易模塊中設置有用于評估收益分配方案性能的約束條件，包括個人理性條件、系統提升條件、激勵兼容條件、嫉妒最小化條件，具體包括如下：

假定A路和B路為兩條有交匯的單向單行車道；將行駛在A路和B路通信區域內參與路權交易的任一車輛記為參與人j；又將行駛在A路和B路通信區域內任一次參與路權交易的雙方中，交易后運行成本降低的A路上的車輛記為參與人A，交易后運行成本增加的B路上的車輛記為參與人B；

針對行駛在通信區域內的任一參與人j，按照所述車輛原始運行軌跡運行的成本用公式(1)表示，按照所述最優控制策略運行的成本用公式(2)表示，按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化用公式(3)表示；公式(1)～(3)具體為：

其中，σ_j表示參與人j的時間價值系數；和分別表示參與人j按照所述車輛原始運行軌跡運行通過控制區域上游和控制區域下游的時間戳；和分別表示參與人j按照所述最優控制策略運行通過控制區域上游和控制區域下游的時間戳；κ_j表示參與人j的油耗價值系數；g_j(t)表示參與人j在t時刻的油耗；

所述個人理性條件是通過使車輛參與路權交易的收益高于不參與路權交易的收益，以此激勵車輛參與所述微觀路權交易系統的優化控制和收益分配，以協同的車輛形式參與交通系統中；令車輛不參與路權交易的收益為0，則將行駛在A路和B路通信區域內的參與路權交易的雙方收益用公式(4)表示，交易價格用公式(5)表示，參與路權交易的雙方的交易總收益用公式(6)表示；公式(4)～(6)具體為：

p＝ΔU_A-ρ_AΔω＝ΔU_e+ρ_eΔω (5)

其中，N_A表示參與人A的交易收益；N_B表示參與人B的交易收益；ΔU_A表示參與人A按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；ΔU_B表示參與人B按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；p表示參與人A和參與人B之間的交易價格；ρ_A表示參與人A獲得交易總收益的比例；ρ_B表示參與人B獲得交易總收益的比例；Δω表示參與人A和參與人B的交易總收益；

在上述滿足交易后參與人收益為正的條件下，引入交易成功率來描述參與路權交易的雙方對于收益大小的接受度情況；用公式(7)和(8)反映參與路權交易的雙方對于交易價格的滿意度；將交易成功率定義為公式(9)，用來表示在不完全信息環境下對于該次交易是否能夠成功的預判；為了保證交易成功率為正，交易價格的取值范圍需要滿足公式(10)；公式(7)～(10)具體為：

{p||ΔU_B|＜p＜ΔU_A} (10)

其中，P_A表示參與人A愿意參與交易的概率；P_B表示參與人B愿意參與交易的概率；P_A,B表示該次交易的成功率；ΔU_A表示參與人A按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；ΔU_B表示參與人B按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；p表示參與人A和參與人B之間的交易價格；

所述系統提升條件是為了在滿足參與路權交易的雙方有正的收益的前提下，使整個交通系統能夠有正的收益；所述系統提升條件是協同優化控制結果的重要表征，是對所述微觀路權交易系統提出的強制條件，用公式(11)表示，具體為：

其中，∑_AN_A表示A路上所有交易后運行成本降低的參與人的收益；∑_BN_B表示B路上所有交易后運行成本增加的參與人的收益；Δω表示參與人A和參與人B的交易總收益；

所述激勵兼容條件是為了使每個所述協同車輛上報的個人屬性信息值趨近于其個人屬性真實值，用于保證所述微觀路權交易系統的公平性；所述激勵兼容條件是采用收取交易稅的方式來激勵參與人說真話，交易稅額用公式(12)所示，征收交易稅后的收益用公式(13)所示，征收交易稅后的交易成功率用公式(14)所示，交易價格取值范圍用公式(15)表示；公式(12)～(15)具體為：

{p||ΔU_B|+π_B＜p＜ΔU_A-π_A} (15)

其中，π_j表示參與人j的交易稅額；r_j表示參與人j上報的個人屬性信息值；為根據激勵兼容條件計算出的參數，用來保證可以通過征收交易稅激勵參與人j說真話；N_j表示參與人j的交易收益；N_A′表示征收交易稅后參與人A的交易凈收益；N_A表示參與人A的交易收益；π_A表示參與人A的交易稅額；ΔU_A表示參與人A按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；r_A表示參與人A上報的個人屬性信息值；N′_B表示征收交易稅后參與人B的交易凈收益；N_B表示參與人B的交易收益；π_B表示參與人B的交易稅額；ΔU_B表示參與人B按照所述車輛原始運行軌跡運行和按照所述最優控制策略運行的運行成本變化；r_B表示參與人B上報的個人屬性信息值；P′_A表示征收交易稅后參與人A愿意參與交易的概率；P′_B表示征收交易稅后參與人B愿意參與交易的概率；P′_A，B表示征收交易稅后該次交易的成功率；p表示參與人A和參與人B之間的交易價格；

由上述條件得出，從所述微觀路權交易系統的角度考慮，其最大化期望總收益用公式(16)表示，且其期望參與人做出的決策用公式(17)表示；而從參與人的角度考慮，每個參與人的決策都是自利的，但又由于不完全信息環境的限制，每個參與人的決策又只能根據兩方面做出，一方面是自身的個人屬性信息，另一方面是參與路權交易的雙方中的另一參與人的個人屬性的分布概率信息，由此每個參與人都希望上報一個可以最大化個人期望收益的個人屬性信息值，因此，參與人的期望收益用公式(18)表示，參與人做出的決策用公式(19)表示；公式(16)～(19)具體為：

u_a＝max(N′_j(τ_j，r_j，r_-j)+N′_-j(τ_-j，r_-j，r_j))

＝max((N_j-π_j)+(N_-j-π_-j))

＝max((ΔU_j-p-(ΔU_j-p)o(r_j))+(ΔU_-j+p-(ΔU_-j+p)o(r_-j)))

＝max(ΔU_j+ΔU_-j-（ΔU_j-p)o(r_j)-(ΔU_-j+p)o(r_-j)) (16)

所述微觀路權交易系統是激勵兼容的路權交易系統，因此參與人j若想最大化自己的收益，其上報的個人屬性信息值需滿足公式(20)，具體為：

其中，將參與路權交易的雙方中與參與人j相對的另一參與人記為參與人-j；u_a表示所述微觀路權交易系統的最大化期望總收益；N_j′(τ_j,r_j,r_-j)＝(N_j-π_j)表示征收交易稅后參與人j的交易凈收益；N′_-j(τ_-j,r_-j,r_j)＝(N_-j-π_j)表示征收交易稅后參與人-j的交易凈收益；τ_j表示參與人j的個人屬性真實值；τ_-j表示參與人-j的個人屬性真實值；r_j表示參與人j實際上報的個人屬性信息值；r_-j表示參與人-j實際上報的個人屬性信息值；r_j^*表示所述微觀路權交易系統期望參與人j上報的個人屬性信息值；μ_j(r_j|τ_j)表示參與人j期望的收益；Θ(τ_-j)表示參與人-j的個人屬性信息值為τ_-j時的概率；為參與人-j的個人屬性信息值的概率分布，P′_j,-j表示征收交易稅后參與人j和參與人-j之間的交易成功率；r_j^**表示參與人j上報的一個可以最大化個人期望收益的個人屬性信息值；

所述嫉妒最小化條件用于使參與路權交易的雙方都滿足于自己的當前收益，認為自己得到的份額是超過對方的，且不會用自己得到的份額與對方進行交換；根據每個人的不同評價標準，將所述嫉妒最小化條件用公式(21)表示，具體為：

V_j(j)-p≥V_j(-j)+p (21)

在實際情況下，一部分人在意出行的廣義成本，另一部分人更關心讓不讓路的禮貌行為的心理成本，分別將這兩種成本量化為ΔU_j和ΔQ_j，用α_j和β_j分別表示對應的權重，則收益評價用公式(22)表示，具體為：

嫉妒值ε_j被定義為實際交易價格與參與人j期望的交易價格的最大差值，若ε_j＝0則意味著分配方案是完全無嫉妒的；嫉妒值ε_-j被定義為實際交易價格與參與人-j期望的交易價格的最大差值，若ε_-j＝0則意味著分配方案是完全無嫉妒的；而這在很多情況下是難以實現的，因此得出嫉妒最小化條件下的交易價格p滿足公式(23)，具體為：

上述，V_j(j)表示參與人j對自己的收益評價；V_j(-j)表示參與人j對相對的另一參與人-j的收益評價；V_-j(-j)表示參與人-j對自己的收益評價；V_-j(j)表示參與人-j對相對的另一參與人j的收益評價。

2.根據權利要求1所述的一種微觀路權交易系統，其特征在于，所述路權交易模塊中的收益分配方式包括平均分配方式、動態議價分配方式、雙邊拍賣分配方式。