[發明專利]一種城市空中交通的物流需求預測方法及系統

有效

• 申請號: 202111366155.3
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114066062B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 趙博幟;姚迪;李誠龍;黃龍楊;史曉紅
• 申請（專利權）人: 中國民用航空飛行學院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q10/083;G06Q10/0635;G06F30/18
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李夢蝶

1.一種城市空中交通的物流需求預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、交通生成階段：獲取已知各交通小區包括現狀物流產生量和吸引量的現狀物流OD矩陣，并預測得到各交通小區的物流吸引量和產生量；

所述步驟S1包括以下步驟：

S101、獲取已知各交通小區包括現狀物流產生量和吸引量的現狀物流OD矩陣，若缺少現狀OD數據，則利用OD反推法將交通調查得到的現狀斷面物流交通量分配至各交通小區，校正則得到現狀物流OD矩陣，其中，O表示運輸的出發地，D表示運輸的目的地，所述現狀OD數據為對研究區域內出行個體的出行起點和終點的調查；

S102、確定因變量和自變量，其中，所述因變量為包括產生量和吸引量的交通生成量，所述自變量為影響運輸生產的因素，其中，所述產生量為從各交通小區出發的物流交通量，所述吸引量為到達各交通小區的物流交通量；

S103、分析因變量與自變量之間的關系，并確定多元線性回歸模型；

S104、估計所述多元線性回歸模型的參數，并對所述多元線性回歸模型的預測效果進行檢驗；

S105、利用所述多元線性回歸模型進行預測，并利用預測結果中的運輸產生總量校正吸引量，預測得到各交通小區的吸引量和產生量；

S2、交通分布階段：根據預測得到的各交通小區的物流吸引量和產生量，分析得到各交通小區之間的出行交換量；

S201、基于地面路網，利用TransCAD軟件得到各交通小區之間的阻抗矩陣，將雙約束重力模型的阻抗函數設為冪函數，并對所述阻抗矩陣的參數冪進行標定；

S202、將標定的參數以及預測得到的各交通小區的物流吸引量和產生量輸入至雙約束重力模型中，得到各交通小區之間的出行交換量；

S3、方式劃分階段：根據各交通小區之間的出行交換量，結合安全、時間、費用成本，分析輕小型UAV在城市物流中的分擔率，預測得到該方式的OD分布矩陣；

所述步驟S3包括以下步驟：

S301、從原始OD數據中獲取交通方式離散選擇表，并根據所述交通方式離散選擇表構建Logit模型；

S302、基于研究區域內設計的物流航路網，計算輕小型UAV在飛行任務中墜落造成人員傷亡的風險，構建交通小區之間的風險成本矩陣，并將風險成本矩陣與各交通小區之間的運輸時間成本矩陣和費用成本矩陣組合以構建輕小型UAV的效用函數；

S303、將所述效用函數導入至Logit模型，估計Logit模型中效用函數的參數，得到輕小型UAV在城市物流系統中的分擔率以及其單個方式下的交通小區分擔率矩陣；

所述S303中分擔率的表達式如下：

其中，P(k)表示城市物流系統中第k種交通方式的分擔率，n表示交通方式個數，表示第k種交通方式的效用函數，α、β和γ表示模型的待估參數，表示交通小區i到交通小區j間第k種交通方式的時間成本，表示交通小區i到交通小區j間第k種交通方式的風險成本，表示交通小區i到交通小區j間第k種交通方式的費用成本；

S4、交通分配階段：設計無人機物流航路網，并將預測得到的OD分布矩陣分配至對應路網上，完成城市空中交通的物流需求預測；

S401、構建交通分配模型；

min:

其中:

其中，x_a表示路段a上的交通流量，t_a表示路段a的交通阻抗，也稱為行駛時間，t_a(x_a)表示路段a以流量為自變量的阻抗函數，也成為行駛時間函數，表示出發地為r目的地為s的OD間的第k條徑路上的流量，表示出發地為r目的地為s的OD間的第k條徑路上的阻抗，表示出發地為r目的地為s的OD間的最短徑路的阻抗，表示路段-徑路相關變量，即0-1變量，如果路段a屬于從出發地為r目的地為s的OD間的第k條徑路，則否則N表示網絡中節點的集合，L表示網絡中路段的集合，R表示網絡中出發地的集合，S表示網絡中目的地的集合，W_rs表示出發地r和目的地s之間的所有徑路的集合，q_rs表示出發地r和目的地s之間的OD交通量；

S402、將各交通小區質心連接至已設計的無人機物流航路網中，并將所述OD分布矩陣、阻抗矩陣及其無人機物流航路網導入至所述交通分配模型，得到輕小型UAV在航路網上的流量分配結果，完成城市空中交通的物流需求預測。