基于擇路因子的警車信息物理融合系統(tǒng)部署調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于擇路因子的警車信息物理融合系統(tǒng)部署調(diào)度方法，主要用于解決智能交通系統(tǒng)中警車均勻分布和提高城市道路中見(jiàn)警率的問(wèn)題，屬于信息物理融合系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)的交叉技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]信息物理融合系統(tǒng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息技術(shù)的第三次浪潮。信息物理融合系統(tǒng)可以理解為基于嵌入式設(shè)備的高效網(wǎng)絡(luò)化智能信息系統(tǒng)，是具有高度自主感知、自主判斷、自主調(diào)節(jié)和自治能力，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)物理世界互聯(lián)與協(xié)同的下一代智能系統(tǒng)。信息物理融合系統(tǒng)在功能上主要考慮性能優(yōu)化，是集計(jì)算(Computat1n)、通信(Communicat1n)與控制(Control)3C于一體的智能技術(shù)?，F(xiàn)在，信息物理融合系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)得到了國(guó)際工商業(yè)界和許多大型國(guó)際公司的高度關(guān)注，發(fā)展速度極為迅速，已被應(yīng)用于交通、醫(yī)療、能源等多個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]智能交通系統(tǒng)是一種典型的信息物理融合系統(tǒng)，它將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS(Intelligent Transportat1n System)可以有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率，因而，日益受到各國(guó)的重視。21世紀(jì)將是公路交通智能化的世紀(jì)，人們將要采用的智能交通系統(tǒng)，是一種先進(jìn)的一體化交通綜合管理系統(tǒng)。在該方法中，車輛靠自己的智能在道路上自由行駛，公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)，借助于這個(gè)系統(tǒng)，管理人員可以掌握對(duì)道路、車輛行蹤等情況。
[0004]警車部署調(diào)度系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的一種典型應(yīng)用，智能化的警車部署調(diào)度系統(tǒng)將充分利用有限的警力資源，使配備有GPS(Global Posit1ning System)衛(wèi)星定位系統(tǒng)及先進(jìn)通訊設(shè)備的警車在所轄范圍內(nèi)按照優(yōu)化的方案進(jìn)行巡邏，加快了接處警(接受報(bào)警并趕往現(xiàn)場(chǎng)處理事件)時(shí)間，提高了反應(yīng)時(shí)間，使警車以較高的頻率(見(jiàn)警率)出現(xiàn)在市區(qū)內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，在一定程度上對(duì)違法犯罪分子起到震懾作用，減少潛在案件的發(fā)生，增加市民的安全感，為社會(huì)和諧提供了有力的保障。
[0005]貪心算法(又稱貪婪算法)是指，在對(duì)冋題求解時(shí)，總是做出在當(dāng)前看來(lái)是最好的選擇。也就是說(shuō)，不從整體最優(yōu)上加以考慮，他所做出的僅是在某種意義上的局部最優(yōu)解。用貪心算法的特點(diǎn)是一步一步地進(jìn)行，常以當(dāng)前情況為基礎(chǔ)根據(jù)某個(gè)優(yōu)化測(cè)度作為最優(yōu)選擇，而不考慮各種可能的整體情況，它省去了為找最優(yōu)解要窮盡所有可能而必須耗費(fèi)的大量時(shí)間，它采用自頂向下，以迭代的方法做出相繼的貪心選擇，每做一次貪心選擇就將所求問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)規(guī)模更小的子問(wèn)題，通過(guò)每一步貪心選擇，貪心算法能對(duì)范圍相當(dāng)廣泛的許多問(wèn)題產(chǎn)生整體最優(yōu)解或者是整體最優(yōu)解的近似解。
[0006]擇路因子是在警車巡邏調(diào)度過(guò)程中為了提高其在市區(qū)內(nèi)的各個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的頻率(見(jiàn)警率)而引入的一個(gè)參數(shù)。擇路因子是一個(gè)整型數(shù)組，市區(qū)內(nèi)的每條路段對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)組元素。各條路段上每當(dāng)有警車經(jīng)過(guò)時(shí)，對(duì)應(yīng)該路段的擇路因子就加1，而當(dāng)警車巡邏到達(dá)交叉路口時(shí)，就通過(guò)判斷該交叉路口上各路段擇路因子的大小，進(jìn)入擇路因子值較小的路段。擇路因子的引入能夠保證在警車均勻分布的基礎(chǔ)上有著較高的見(jiàn)警率，使警車在巡邏過(guò)程中能更廣泛地震懾到犯罪分子，減少潛在案件的發(fā)生，增加市民的安全感。
[0007]隨著信息物理融合系統(tǒng)的提出和智能交通技術(shù)的迅速發(fā)展，警車部署調(diào)度系統(tǒng)引起了多領(lǐng)域?qū)＜业年P(guān)注，提出了很多新穎的方法。總的來(lái)看，有兩類基本思路:第一種思路就是固定分區(qū)，按照警車在接警后三分鐘內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)的比例不低于90%的要求作區(qū)域劃分，每個(gè)區(qū)域固定一輛警車巡邏；另一種思路則是動(dòng)態(tài)分區(qū)，按各警車的接處警能力來(lái)劃分區(qū)域，在調(diào)度過(guò)程中保證警車均勻分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提供一種基于擇路因子的警車信息物理融合系統(tǒng)部署調(diào)度方法，該方法通過(guò)貪心算法部署警車，在警車巡邏過(guò)程中引入擇路因子，以保證警車在均勻分布的基礎(chǔ)上有著較高的見(jiàn)警率，使警車在巡邏過(guò)程中能更廣泛地震懾到犯罪分子，同時(shí)，擇路因子的引入還能使警車的巡邏規(guī)律具有一定的隱蔽性(不可預(yù)見(jiàn)性)。
[0009]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的基于擇路因子的警車信息物理融合系統(tǒng)部署調(diào)度方法，通過(guò)貪心算法來(lái)部署警車，參考擇路因子來(lái)調(diào)度警車。本發(fā)明以警車所能覆蓋的路段總長(zhǎng)為貪心準(zhǔn)則來(lái)部署車輛，使警車能夠盡可能的均勻分布；警車調(diào)度過(guò)程中選擇擇路因子最小的路段作為巡邏的目標(biāo)路段。
[0010]本發(fā)明所述的信息物理融合系統(tǒng)由若干物理單元(這里指警車)和一個(gè)信息處理單元(這里指警車部署調(diào)度系統(tǒng))組成，其中所述的物理單元接收來(lái)自信息處理單元的位置和方向數(shù)據(jù)，并向信息處理單元反饋當(dāng)前的位置和方向作為確認(rèn)；所述信息處理單元(這里指警車部署調(diào)度系統(tǒng))用于接收并存儲(chǔ)物理單元發(fā)送的確認(rèn)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，向物理單元發(fā)送控制數(shù)據(jù)。
[0011]基于擇路因子的警車信息物理融合系統(tǒng)部署調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟:
[0012]步驟I)將用戶提供的城市地圖中長(zhǎng)度不一的原始路段進(jìn)行等距劃分(劃分間距由用戶指定)，計(jì)算所有交叉路口與交叉路口、交叉路口與劃分點(diǎn)、劃分點(diǎn)與劃分點(diǎn)間的最短距離得最短距離表；
[0013]步驟2)由警車速度和用戶要求的處警時(shí)間得警車的處警半徑，依據(jù)步驟I)得到的最短距離表，以用戶指定的重點(diǎn)位置為中心劃分重點(diǎn)區(qū)域；
[0014]步驟3)依次在用戶指定的重點(diǎn)位置部署警車，具體步驟如下:
[0015]步驟3.1)信息處理單元將位置和方向信息發(fā)送給物理單元，在重點(diǎn)位置部署一個(gè)物理單元；
[0016]步驟3.2)物理單元將位置和方向信息反饋給信息處理單元；
[0017]步驟3.3)信息處理單元計(jì)算物理單元所能覆蓋到的交叉路口和劃分點(diǎn)個(gè)數(shù)，并標(biāo)記這些能被覆蓋到的交叉路口和劃分點(diǎn)；
[0018]步驟3.4)信息處理單元計(jì)算當(dāng)前被物理單元覆蓋的交叉路口和劃分點(diǎn)的總數(shù)；
[0019]步驟3.5)物理單元數(shù)加I ;
[0020]步驟4)在普通區(qū)域用貪心算法部署警車。具體步驟如下:
[0021]步驟4.1)信息處理單元遍歷所有未被覆蓋的交叉路口和劃分點(diǎn)，計(jì)算以當(dāng)前交叉路口 /劃分點(diǎn)為中心，以處警能力為半徑所能覆蓋到的交叉路口 /劃分點(diǎn)的總數(shù)，將覆蓋總數(shù)最多的中心點(diǎn)作為物理單元的部署點(diǎn)；
[0022]步驟4.2)信息處理單元將位置和方向信息發(fā)送給物理單元；
[0023]步驟4.3)物理單元將位置和方向信息反饋給信息處理單元；
[0024]步驟4.4)信息處理單元計(jì)算當(dāng)前被覆蓋交叉路口和劃分點(diǎn)的總數(shù)；
[0025]步驟4.5)物理單元數(shù)加I ;
[0026]步驟5)判斷當(dāng)前交叉路口和劃分點(diǎn)覆蓋率是否達(dá)到用戶指定的覆蓋率，若覆蓋率小于用戶指定的覆蓋率，則返回到步驟4)，再部署一輛新的警車。所述覆蓋率是指已被物理單元覆蓋的交叉路口和劃分點(diǎn)數(shù)與所有路口和劃分點(diǎn)總數(shù)之比；
[0027]步驟6)信息處理單元依次判斷各物理單元當(dāng)前所處位置是否是交叉路口。若是，則選取擇路因子最小的路段作為前進(jìn)方向，計(jì)算下一時(shí)刻的位置；若不是，則直接計(jì)算下一時(shí)刻的位置；
[0028]步驟7)信息處理單元將位置和方向信息發(fā)送給物理單元；
[0029]步驟8)物理單元將位置和方向信息反饋給信息處理單元；
[0030]步驟9)判斷當(dāng)前交叉口覆蓋率是否能達(dá)到用戶指定的覆蓋率，若不是，則返回到步驟4)，再部署一輛新的警車；
[0031]步驟10)判斷累計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間是否大于用戶指定的警察換班時(shí)間；若不是，則返回到步驟7)。
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