Research on a Task Planning Method for Multi-Ship Cooperative Driving

A new method for a cooperative multi-task allocation problem(CMTAP) is proposed in this paper,taking into account the multi-ship, multi-target, multi-task and multi-constraint characteristics in a multi-ship cooperative driving(MCD) system. On the basis of the general CMTAP model, an MCD task assignment model is established. Furthermore, a genetic ant colony hybrid algorithm(GACHA) is proposed for this model using constraints, including timing constraints, multi-ship collaboration constraints and ship capacity constraints. This algorithm uses a genetic algorithm(GA) based on a task sequence, while the crossover and mutation operators are based on similar tasks. In order to reduce the dependence of the GA on the initial population, an ant colony algorithm(ACA) is used to produce the initial population. In order to meet the environmental constraints of ship navigation, the results of the task allocation and path planning are combined to generate an MCD task planning scheme. The results of a simulated experiment using simulated data show that the proposed method can make the assignment more optimized on the basis of satisfying the task assignment constraints and the ship navigation environment constraints. Moreover, the experimental results using real data also indicate that the proposed method can find the optimal solution rapidly, and thus improve the task allocation efficiency.     

求解带硬时间窗车辆路径问题的改进UMDA 算法

针对带硬时间窗的车辆路径问题(VRPHTW)求解,提出了一种混合单变量边 缘分布算法(hybrid UDMA,hUDMA),改进了基本UMDA的概率模型.统计节点按路径分 布的概率,使其能够在解空间上找到节点-路径的分布关系,提高了UMDA的全局搜索 能力.采用两阶段插入法进行最佳节点搜索和路径分配完成UMDA采样操作,通过种群 进化来获取最优解.计算Solomon 100 客户的6 类问题56 个算例的实验结果表明：在最优 解的取得方面,C类算例能够全部取得最优解,R、RC类算例能以50%左右概率取得最优 解;在平均误差方面,C类算例计算结果与已知最优解一致,R、RC类算例计算误差率与 已知最优解比较接近,平均误差率为1.03%.     

时变交通下生鲜配送电动车辆路径优化方法

依据时变交通路网特点设计基于路段划分策略的行驶时间计算方法,综合考虑客户对生鲜产品最低新鲜度约束,车载限制和电动车电量约束,设计三约束决策因子方法.以配送总成本最小为目标,构建时变交通下电动车城市生鲜配送路径优化模型,根据模型特点设计自适应改进的蚁群算法.实验结果表明,本文方法能够根据客户生鲜新鲜度要求,客户属性和路网特性,合理安排发车时间,科学规划配送路径,有效避免交通拥堵;通过算法对比,本文模型和算法能够明显降低配送成本,提高企业经济效益.     

时变交通下生鲜配送电动车辆路径优化方法

依据时变交通路网特点设计基于路段划分策略的行驶时间计算方法,综合考虑客户对生鲜产品最低新鲜度约束,车载限制和电动车电量约束,设计三约束决策因子方法.以配送总成本最小为目标,构建时变交通下电动车城市生鲜配送路径优化模型,根据模型特点设计自适应改进的蚁群算法.实验结果表明,本文方法能够根据客户生鲜新鲜度要求,客户属性和路网特性,合理安排发车时间,科学规划配送路径,有效避免交通拥堵;通过算法对比,本文模型和算法能够明显降低配送成本,提高企业经济效益.     

Intelligent Iterated Local Search Methods for Solving Vehicle Routing Problem with Different Fleets

Introduction Vehicle routing problem (VRP) with differentfleets is an important investment decision in reality. Itconsists of two decision-making processes: selectingvehicles of available types and routing the selectedfleet. A desirable fleet has more than one type of ve-hicles. Typically, the fixed cost of vehicles accountsfor approximately 80% of the total cost associatedwith vehicles[1]. The fixed cost is a major factor todetermine vehicle combination in a fleet.A few models were develope…     

基于车载通信实时交通信息的城市道路路径选择方法

为车辆出行规划最优路径是智能交通系统（ITS）的一个重要研究目标.本文根据有效的实时交通信息提出一种车辆路径选择机制,这种机制包括两个阶段.第一阶段,由有线或无线传输设备和车载通信设备组成的交通信息系统（TIS）,收集用于车辆出行导航的实时交通信息数据,并将其存储至交通信息中心.第二阶段,利用有效的实时交通信息,提出两种基于Dijkstra 的路径选择算法,即一步路径选择和逐步路径选择.前者在整个车辆出行过程中,仅在其出行开始阶段单次计算通往目的地的最优路径.逐步路径选择在每个交叉口都实时更新并计算通往目的地的最优路径,并提出使用两种新优化方法以避免算法形成环路.利用NCTUns 6.0 进行路网仿真,结果表明两种算法都借助于实时交通信息,且逐步路径选择优于一步路径选择.     

基于时空状态网络的电动物流车辆路径优化方法

针对电动物流车辆续航里程有限与充电基础设施不足的问题,综合考虑电池容量、车辆承载能力、充电站能力、客户服务时间窗、路网空间结构等约束条件,基于离散时空状态网络建立整数线性规划模型。扩展的状态维度可同时表征车辆剩余载重量和剩余电量的时空轨迹。通过对客户服务需求和充电站能力约束进行拉格朗日松弛,并增加二次惩罚项,构建增广拉格朗日模型。经过线性化处理二次目标函数,在块坐标下降框架下,原问题被分解为最短路径子问题,嵌入前向动态规划算法,循环依次求解。惩罚项的引入可以克服解的对称性问题,加快算法的收敛速率。通过计算最优上界与下界之间的间隙,评估可行解的质量。基于Sioux Falls网络构建测试算例,实验结果表明,该方法可以在时间、空间和状态维度上同步优化电动车辆路径和充电决策,可以有效避免车辆绕行充电,节省在途充电时间和配送成本,实现城市电动化物流资源的时空优化配置。     

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行程时间的不确定性是影响货运车队路径选择的一个重要因素，特别是对于要求货物准时送达的配送任务（例如商品混凝土的配送），提出了在车辆调度中考虑由拥挤路段交通流量波动引起的行程时间不确定性的方法，建立了考虑行程时间可靠性要求的车辆优化调度数学模型，给出了相应的启发式算法，通过算例介绍了该模型和算法的应用。结果表明配送总成本随行程时间可靠性要求的提高而增加。     

危险品货物运输全程监控分析

在研究危险品货物运输监控现状的基础上,提出基于RFID、GPS、GPRS和GIS的危险品货物全程监控模型以及基于RFID和IC卡的"人、车、货"匹配模型,有效的实现危险品货物运输的全程监控。在此基础上设计车载终端体系结构并开发了显示界面,实现车辆状态信息、货物状态信息的显示和路线三维模拟。最后基于ArcgisEngine开发监控系统的显示界面,实现车辆实时显示、轨迹回放和位置查询等,并用模拟数据进行验证。     

车路协同网络中服务功能链可行时长优化映射算法

以车路协同网络为研究对象，针对物理链路间连通时长的差异性，本文提出优化可行时长的服务功能链映射算法。首先，建立车路协同的物理传输网络模型，并分别分析车车链路和车路链路的连通时长；其次，以映射可行时长为优化目标，以服务功能链的映射规则为约束，建立整数规划问题；最后，为求解该NP-hard问题，提出基于改进子图同构的映射算法，联合考虑车路协同环境中的节点属性、链路属性及链路间关联关系，设计剪枝策略，从而实现服务链路在物理链路上的组合优化映射。实验结果表明，通过考虑物理链路连通时长的差异性，并对其进行优化选择，提出算法在车间通信距离150m和最大车速60km·h-1 条件下，可将可行时长提升34.4%；同时，在车车通信范围、车辆数以及最大车辆速度这3项主要参数设置中均可验证发现，所提算法可有效提升映射可行时长。     

车辆调度问题的改进表上作业法

在分析车辆调度问题特征的基础上,应用运输问题伏格尔法的思想,设计了求车辆初始分派的表上作业法,在分派过程中处理车辆容量约束,并应用闭回路法或位势法对派进行优化,算法中车辆数目可动态调整。用实例进行分析,最后对算法的适用性及进一步应用进行了讨论。     

带时间窗的多行程交换箱甩挂路径优化

针对市区-近郊的同城物流配送系统,为尽可能降低物流运输成本的同时提高客户满意度,研究带时间窗的具有多行程的交换箱甩挂运输问题. 在配送系统中,配送车辆从配送中心出发将货物运往各个客户点,由于道路条件的限制,客户点分为只允许小型卡车配送的限制点客户和卡车或带交换箱拖车的整车都可为其配送的灵活点客户. 在客户时间窗和多行程的约束条件下,建立以成本最小为优化目标的基于交换箱甩挂的路径优化模型,提出装箱算法与遗传算法混合的启发式求解算法. 算例验证了所提出算法的有效性,为带交换箱的甩挂车进行物流配送提供一定的决策指导和参考意见.     

Logistic Regression for Evolving Data Streams Classification

Logistic regression is a fast classifier and can achieve higher accuracy on small training data.Moreover,it can work on both discrete and continuous attributes with nonlinear patterns.Based on these properties of logistic regression,this paper proposed an algorithm,called evolutionary logistical regression classifier(ELRClass),to solve the classification of evolving data streams.This algorithm applies logistic regression repeatedly to a sliding window of samples in order to update the existing classifier,to keep this classifier if its performance is deteriorated by the reason of bursting noise,or to construct a new classifier if a major concept drift is detected.The intensive experimental results demonstrate the effectiveness of this algorithm.     

基于列生成启发式的单线电动公交车与司机整合调度优化

在考虑电动公交车里程约束与司机连续工作时间和总工作时间约束的基础上,研究单条 公交线路的电动公交车与司机整合调度问题,即将给定时刻表车次分配给电动公交车和司机,同 时,生成车辆运营计划和司机排班计划,设计基于列生成启发式方法求解提出的整合调度问题。 列生成方法用于生成线性松弛最优解,将整个问题分解为一个主问题和两个定价子问题。其中, 主问题从可行车辆行车路径集合和司机车次链集合中选择最优的司机车次链和电动公交车行车 路径,覆盖所有车次,并保证车辆运营计划产生的空驶弧都被司机排班计划覆盖;定价子问题描 述两个基于时空网络的资源约束最短路问题,分别用于生成可行的车辆路径和司机车次链,并设 计深浅算法得到整数可行解。使用合肥市3条公交线路随机生成算例检验提出算法的有效性。     

基于车路协同的车辆定位算法研究

为解决道路交叉口车辆由于定位信号缺失或者延迟引起的车辆定位偏差较大的问题,提出了基于车路协同的协同地图匹配算法（cooperative map-matching,CMM）. 首先利用扩展Kalman滤波（extended Kalman filter,EKF）融合GPS与车载航位推算系统（vehicular dead reckoning,DR）信息作为协同地图匹配的预先定位;然后基于短程通讯技术实现车辆信息的交换与共享,在电子地图的基础上,利用道路约束实现车辆进一步定位. 为了验证算法的有效性,搭建了模拟真实场景的仿真环境进行实验. 研究结果表明:采用EKF融合GPS/DR数据的交叉口车辆定位平均偏差为9.09 m,相比GPS 的14.31 m,定位偏差减小30.87%;采用CMM算法的交叉口车辆,当参与CMM车辆数为7时,平均位置偏差为4.5 m,参与CMM车辆数为10辆时,平均位置偏差为2.75 m,相比EKF定位偏差减小69.74%.      

基于多目标优化的智能车辆换道轨迹规划

为提高智能车辆换道轨迹规划的拟人性和实时性,提出了安全、舒适、节能等多目标协同优化的换道轨迹规划算法,该轨迹规划方法的适应性取决于车辆换道时间、纵横向速度及加速度等关键变量的约束条件;基于车辆运动学和动力学理论,分析了动态未知环境下车辆换道安全区域,建立了六次多项式车辆理想换道轨迹模型,并运用遗传算法-BP神经网络理论对换道终止时刻及目标位置进行预测,得到了复杂场景下车辆换道轨迹簇;分析了基于可行解空间的车辆换道安全性、舒适性、经济性等性能评价函数,构建了多性能目标协同优化目标函数和约束条件,运用鲸鱼优化算法对换道轨迹簇进行优化,实现多性能目标协同的智能车辆换道轨迹最优规划;为进一步验证多目标优化轨迹规划算法的准确性,运用L3级智能车辆测试平台对结构化道路场景下多目标优化换道轨迹规划算法进行了试验验证。仿真和试验结果表明:提出的轨迹规划算法在满足各项约束的情况下可成功实现平稳、安全换道,并且与传统驾驶人换道相比,换道过程的安全性、舒适性及多目标综合性能分别提升了5.1%、3.3%和1.7%,有效提升了动态环境下智能车辆换道轨迹规划的拟人性。      

考虑城市干道车队运行特点的交通信号协调控制算法

为建立交通信号协调控制算法并确定其适用条件,考虑车队离散、车辆转出、下游交叉口排队长度3个因素,在分析罗伯逊离散模型的基础上,提出了交叉口协调相位车流到达图式的预测方法,并根据车流到达时刻与协调相位绿灯启亮、结束时刻的关系,建立了协调相位车流延误的计算模型;以交通控制子区内各交叉口协调相位车流总延误最小为优化目标,以相位差为优化变量,设计了信号协调方案优化算法.仿真结果表明:与改进数解法相比,该算法降低了协调相位车流延误7.4%;随着交叉口间距、转出车辆数、下游排队长度的增加,信号协调控制效益逐渐下降.      

城市公交的发展定位和发展方向探析

城市公交是城市功能的重要组成部分,承担着为城乡居民出行服务的主要功能,探析城市公共交通的发展定位和发展方向具有重大现实意义。本文首先从理论的角度,深入阐述了坚持公交公益性定位的必要性和重要性;其次,回顾并预见了公共交通产品属性演进的三个阶段;最后,基于城市公交公共产品属性的认识,提出了传统公交向现代公交发展进程中需要重视的三个转变。     

A rapid path planner for autonomous ground vehicle using section collision detection

Rapid path planner plays an important role in autonomous ground vehicle (AGV) operation. Depending on the non-holonomic kinematics constraints of AGV, its path planning problem is discussed. Since rapidly-exploring random tree (RRT) can directly take non-holonomic constraints into consideration, it is selected to solve this problem. By applying extra constraints on the movement, the generation of new configuration in RRT algorithm is simplified and accelerated. With section collision detection method applied, collision detection within the planer becomes more accurate and efficient. Then a new path planner is developed. This method complies with the non-holonomic constraints, avoids obstacles effectively and can be rapidly carried out while the vehicle is running. Simulation shows that this path planner can complete path planning in less than 0.5 s for a 170 m×170 m area with moderate obstacle complexity.      

带软时间窗车辆路径问题及禁忌搜索算法

考虑不同容量和运输成本的多车型车辆,建立容量限制和软时间约束,并以最小化车辆在路段上的运输量和该路段的长度乘积为目标的数学模型,给出求解该问题的禁忌搜索算法。在算法中考虑使用车辆最少的插入算法生成初始解。最后,通过仿真算例,检验模型和算法的有效性。