一种车辆运载任务分配方法及系统与流程

1.本发明涉及一种车辆运载任务分配方法及系统，属于机场行李输转技术领域。


背景技术：

2.车辆运载任务分配是物流配送、机场行李运输等实际应用场景的核心环节，具有时效性、安全性和经济性。现有的车辆运载任务分配方法主要依据已知的运载任务量的大小、运载任务时间窗限制等要求，将多个运载任务提前分配至车辆，车辆根据分配放入运载任务进行运载工作。但现有传统的分配方式未充分考虑运载过程中车辆实际的任务完成情况，缺乏对实时任务及突发情况的处理能力，分配运载任务时不能根据车辆实时电量及工作状态均衡进行分配，部分车辆电量不足无法进行多任务或远程任务，导致车辆资源分配不均，实时性差。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种车辆运载任务分配方法及系统，用以解决车辆运载任务分配不均、运载实时性差的问题。
4.为实现上述目的，本发明的方案包括：
5.本发明的一种车辆运载任务分配方法，包括以下步骤：
6.1)获取运载任务信息，根据运载任务信息将待运载任务按照装载点、运载时间窗口分成多个子任务；
7.2)按照各子任务的装载开始时间确定子任务的优先级，装载开始时间越靠前则对应的优先级越高；
8.3)根据车辆的实时状态信息对可用车辆划分优先级；
9.4)根据子任务优先级，从优先级高的子任务开始为各个子任务分配运载车辆，优先级高的子任务分配的车辆的优先级越高。
10.有益效果：本发明中的一种车辆运载任务分配方法，首先获取运载任务信息，并将待运载任务按照装载点、运载时间窗口分成多个子任务，按照各子任务的装载开始时间确定子任务的优先级，装载开始时间越靠前则对应的优先级越高，根据车辆的实时状态信息对可用车辆划分优先级，根据子任务优先级，从优先级高的子任务开始为各个子任务分配运载车辆。该方法能够对车辆信息进行实时监控，将运载任务快速分配，提高车辆运载的实时性，同时根据优先级分配任务，提高了车辆使用的利用率，使各车辆被分配到的任务更均衡。
11.进一步地，所述步骤3)中可用车辆指的是当前未进行运载作业、车辆状态正常且电量大于设定阈值的车辆；可用车辆的优先级是按照车辆的作业次数确定，已作业次数越小，则车辆优先级越高；若作业次数相同，则电量越低，优先级越高。
12.有益效果：可用车辆指的是当前未进行运载作业、车辆状态正常且电量大于设定阈值的车辆，可用车辆的优先级是按照车辆的作业次数确定，已作业次数越小，则车辆优先
级越高；若作业次数相同，则电量越低，优先级越高，根据可用车辆的优先级分配任务，提高车辆利用率，在保证时效性的前提下，有效提高了车辆运载的经济性。
13.进一步地，若当前作业车辆发生故障或电量不足时，计算可用车辆与故障车辆之间的距离，控制距离故障车辆最近的可用车辆到达原车辆故障点进行作业交接。
14.有益效果：本发明考虑了车辆发生故障或电量不足的情况，根据可用车辆与故障车辆之间的距离，控制距离故障车辆最近的可用车辆到达原车辆故障点进行作业交接。能够快速的进行作业交接，保证运输实时性。
15.进一步地，当故障车辆完成作业交接后，将故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，并在其修复后重新加入可用车辆组。
16.有益效果：故障车辆完成作业交接后，将故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，并在其修复后重新加入可用车辆组，将故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，便于维修或充电，在保证时效性的前提下，提高了车辆运载的经济性。
17.进一步地，正在进行运载作业的车辆在完成行李卸载后，根据其车辆状态信息，确定是否将其重新加入可用车辆组，若车辆状态正常且电量大于设定阈值，则将其重新加入可用车辆组；否则，将其运送至车辆集中存放及保养区进行充电或维修。
18.有益效果：正在进行运载作业的车辆在完成行李卸载后，根据其车辆实时状态信息，确定是否将其重新加入可用车辆组，提高车辆利用率，有效提高了车辆运载的时效性和安全性。
19.进一步地，所述步骤4)中当待运载的子任务中待运载物体数量超过车辆可装载物体的数量，且可用车辆超过一辆时，再次为该子任务分配可用车辆优先级高的车辆。
20.本发明的一种车辆运载任务分配系统，该分配系统包括通信连接的云端服务设施和边端设施，边端设施用于获取运载车辆的位置，云端服务设施用于对上述任一项所述的车辆运载任务分配方法对车辆进行控制。
21.有益效果：本发明提供了一种车辆运载任务分配系统，包括通信连接的云端服务设施和边端设施，边端设施用于获取运载车辆的位置，云端服务设施用于对上述任一项所述的车辆运载任务分配方法对车辆进行控制。系统构成简单，能够容易实现车辆运载任务分配方法，提高车辆运载的实时性，同时根据优先级分配任务，提高了车辆使用的利用率，使各车辆被分配到的任务更均衡。
附图说明
22.图1是本发明实施例中机场行李运输场景模型图；
23.图2是本发明实施例中可用车辆组车辆优先级划分流程图；
24.图3是本发明实施例中车辆运载任务分配流程图；
25.图4是本发明实施例中运载任务移交车辆优先级划分流程图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
27.车辆运载任务分配方法实施例：
28.如图3所示的一种车辆运载任务分配方法，首先获取运载任务信息，将不同时间窗
口下多点装载多点运送的行李运送任务分成多个子任务，将子任务划分优先级，根据车辆的实时状态信息将可用车辆划分优先级，根据车辆优先级和待运载子任务优先级，将当前待运载子任务分配至车辆，直至所有子任务均能被分配至车辆。具体实施步骤如下：
29.本实施例以机场行李运输场景为例，针对车辆运载行李的任务进行分配。如图1所示，在机场执行运载行李的任务前，所有的可用车辆均存放在车辆集中存放及保养区待命，当车辆接收到云端服务设施下发的运载任务时，车辆需从车辆集中存放及保养区出发，到达行李运载区装载行李，装载完成后，车辆行驶至行李卸载区将行李卸载，其中行李装载区存在多个行李装载点，车辆需行驶到准确的行李装载点装载行李，行李卸载区也存在多个行李卸载点。
30.本实施例中主要采用车路协同系统进行运载任务，运载车辆为自主行驶车辆，车路协同系统还包括有云端服务设施及边端设施，运载车辆能够将自身的实时位置、电量、运载工作进度、当前行使速度及方向等信息实时上报至云端服务设施。云端服务设施能够对车辆及车辆边端设施的工作状态进行实时监控，获取当前可用车辆、运载任务进度等信息，通过无线通信、传感探测等技术手段，实现对人、车、路信息的全面感知，发挥协同配合作用。
31.1.获取运载任务信息，根据运载任务信息将待运载任务按照装载点、运载时间窗口分成多个子任务。按照各子任务的装载开始时间确定子任务的优先级，装载开始时间越靠前则对应的优先级越高。
32.根据机场行李运输的特点，同一架飞机在同一个行李装载点进行行李的装载，也会在同一个行李卸载点卸载行李。针对机场多架飞机同时降落、或在相近时间降落的情况，云端服务设施会获取到不同时间窗口下多点装载多点运送的行李运送任务，将总的行李运送任务分为多个子任务，根据实际情况，总行李运载任务可以分为多个单一时间窗口下、单点装载单点运送的子任务，还可以分为单一时间窗口下、多点装载多点运送的子任务，还可以分为多时间窗口下、单点装载单点运送的子任务等，本实施例中主要采用单一时间窗口下、单点装载单点运送的子任务的分配方式。
33.基于各子任务的可运载时间窗口及行李数量，云端服务设施为各子任务划分优先级。
34.具体步骤如下：
35.a.将n个子任务分别表示为task1、task2、...、taskn；
36.b.将n个子任务的运载时间窗口表示为[ts1，te1]、[ts2，te2]、...、[tsn，ten]，其中ts表示能够开始进行行李装载的时间点，te表示需要完成行李卸载的时间点；
[0037]
c.将n个子任务的待运载行李数量分别表示为amount 1、amount 2、...、amount n。
[0038]
d.将n个子任务根据行李装载的开始时间ts进行排序，时间ts越靠前，运载子任务的优先级越高，按照优先级从高到低顺序表示成任务列表tasklist，优先级排列后的各个子任务表示为tasklist[i]，i＝0，1，2，
…
，n－1，待运载行李数量表示为amount i，i＝0，1，2，
…
，n－1。
[0039]
2.根据车辆的实时状态信息将可用车辆划分优先级，根据车辆优先级和待运载子任务优先级，将当前待运载子任务分配至车辆，直至所有子任务均能被分配至车辆。
[0040]
其中，为子任务分配运载车辆的步骤如下：
[0041]
1)将正常可用的车辆加入可用车辆组，基于车辆上报给云端服务设施的状态信息，为当前可用车辆组内的各个车辆划分优先级。
[0042]
将运载车辆和可用车辆组进行参数定义：将m辆车分别表示为car 1、car 2、
…
、car m，假设每辆车能够装载的行李数量均为w；将包含k辆可用车的可用车辆组表示为cargroup，各个可用车为cargroup[i]，i＝0，1，2，
…
，k－1；将车辆电量值表示为power，若车辆电量不超过一设定电量值时(当车辆电量值power≤p时，其中p为一可变参数，根据车辆具体性能及任务执行的耗电情况进行修改)，车辆只能再完成一次运载作业，完成后需要及时返回车辆集中存放及保养区进行充电；将车辆实时位置表示为{xi，yi}。
[0043]
当前未进行运载任务、车辆状态正常且电量大于一设定电量值的车辆加入可用车辆组，如图2所示，对可用车辆组内的车辆进行优先级排序，考虑到车辆作业均衡性，已作业次数越小，则车辆优先级越高，考虑到作业过程的安全性，需保持大部分车辆电量充足，因此若作业次数相同，则电量越低，优先级越高，若车辆电量不超过一设定电量值，即power≤p时，及时返回车辆集中存放及保养区进行充电，按照优先级从高到低表示成车辆列表carlist，优先级排列后的各个可用车表示为carlist[i]，i＝0，1，2，
…
，k－1。
[0044]
2)根据车辆的优先级，云端服务设施为当前子任务分配运载车辆，并向各个运载车辆下发运载作业相关信息。云端服务设施将正在进行运载作业的车辆从可用车辆组中移除，待其完成当前运载作业的行李卸载后，根据其上报的车辆状态信息，确定是否将其重新加入可用车辆组。
[0045]
如图3所示，根据tasklist中子任务的优先级，首先给优先级高的子任务分配优先级高的车辆，并将该车辆从可用车辆组中移除。若当前子任务的待运载行李数量amount i》w，且可用车辆数k》0的情况下，再次为该子任务分配可用车辆组中优先级高的车辆，并将该车辆从可用车辆组中移除，动态更新可用车辆组。将运载作业相关信息下发至各个车辆，其中运载作业信息主要包括运载行李数量、出发时间等。
[0046]
正在进行运载作业的车辆到达行李卸载点，完成行李卸载后，根据其车辆状态信息，确定是否将其重新加入可用车辆组，若其车辆状态正常且电量大于p，则将其重新加入可用车辆组，反之，则将其运送至车辆集中存放及保养区进行充电或维修。
[0047]
云端服务设施重复上述子任务分配运载车辆的步骤，直到完成所有子任务的运载车辆分配。
[0048]
当云端服务设施发现正在进行运载作业的车辆发生故障或电量无法支撑其后续作业时，对可用车辆组内的车辆重新进行优先级划分，并向优先级最高的车辆下发运载任务移交的作业，将故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，待其修复后重新加入可用车辆组。具体的步骤为：首先云端服务设施实时监测当前作业车辆，若当前作业车辆发生故障或电量不足以完成运载任务时，将故障车辆的位置设为{x,y}，分别计算可用车辆与故障车辆之间的距离表示为distance[i]，i＝0，1，2，
…
，k－1，对可用车辆组内的车辆进行优先级划分，距离越近，优先级越高。如图4所示，向距离优先级最高的可用车辆下发运载任务移交作业，该车辆到达原车辆故障点进行作业交接，原故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，待其修复后重新加入可用车辆组。
[0049]
经过上述过程，首先将获取的总的运载任务分成多个子任务，根据运载时间和装
载点及运载物体数量等，将子任务进行优先级排序，将紧急的运载任务排在最前面，提高了任务分配的效率，有效提高车辆运载的时效性。将可用的运载车辆根据实时更新的车辆信息状态进行优先级排序，根据子任务优先级的从高到低和运载可用车辆的优先级，将待分配的运载子任务下发至车辆，直至分配完所有子任务。通过对可用车辆实时动态更新，把任务均衡的分配至可用车辆，提高车辆里程利用率，降低了运载成本。
[0050]
车辆运载任务分配系统实施例：
[0051]
一种车辆运载任务分配系统，包括通信连接的云端服务设施和边端设施，边端设施获取运载车辆的位置，云端服务设施能够对车辆及车辆边端设施的工作状态进行实时监控，获取当前可用车辆、运载任务进度等信息，通过无线通信、传感探测等技术手段，实现对人、车、路信息的全面感知，发挥协同配合作用，进而能够实现上述的车辆运载任务分配方法。

技术特征：
1.一种车辆运载任务分配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取运载任务信息，根据运载任务信息将待运载任务按照装载点、运载时间窗口分成多个子任务；2)按照各子任务的装载开始时间确定子任务的优先级，装载开始时间越靠前则对应的优先级越高；3)根据车辆的实时状态信息对可用车辆划分优先级；4)根据子任务优先级，从优先级高的子任务开始为各个子任务分配运载车辆，优先级高的子任务分配的车辆的优先级越高。2.根据权利要求1所述的车辆运载任务分配方法，其特征在于，所述步骤3)中可用车辆指的是当前未进行运载作业、车辆状态正常且电量大于设定阈值的车辆；可用车辆的优先级是按照车辆的作业次数确定，已作业次数越小，则车辆优先级越高；若作业次数相同，则电量越低，优先级越高。3.根据权利要求2所述的车辆运载任务分配方法，其特征在于，若当前作业车辆发生故障或电量不足时，计算可用车辆与故障车辆之间的距离，控制距离故障车辆最近的可用车辆到达原车辆故障点进行作业交接。4.根据权利要求3所述的车辆运载任务分配方法，其特征在于，当故障车辆完成作业交接后，将故障车辆运送至车辆集中存放及保养区，并在其修复后重新加入可用车辆组。5.根据权利要求2所述的车辆运载任务分配方法，其特征在于，正在进行运载作业的车辆在完成行李卸载后，根据其车辆状态信息，确定是否将其重新加入可用车辆组，若车辆状态正常且电量大于设定阈值，则将其重新加入可用车辆组；否则，将其运送至车辆集中存放及保养区进行充电或维修。6.根据权利要求1或2所述的车辆运载任务分配方法，其特征在于，所述步骤4)中当待运载的子任务中待运载物体数量超过车辆可装载物体的数量，且可用车辆超过一辆时，再次为该子任务分配可用车辆优先级高的车辆。7.一种车辆运载任务分配系统，其特征在于，该分配系统包括通信连接的云端服务设施和边端设施，边端设施用于获取运载车辆的位置，云端服务设施用于按照权利要求1-6中任一项所述的车辆运载任务分配方法对车辆进行控制。

技术总结
本发明涉及一种车辆运载任务分配方法及系统，属于机场行李输转技术领域。首先获取运载任务信息，根据运载任务信息将待运载任务按照装载点、运载时间窗口分成多个子任务，按照各子任务的装载开始时间确定子任务的优先级，装载开始时间越靠前则对应的优先级越高，根据车辆的实时状态信息对可用车辆划分优先级，根据子任务优先级，从优先级高的子任务开始为各个子任务分配运载车辆，优先级高的子任务分配的车辆的优先级越高。该方法能够实时的、均衡的分配运载任务，提高车辆利用率。提高车辆利用率。提高车辆利用率。


技术研发人员：刘亚菲 王玉龙 王少参 赵建波 李冠峰
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/7/19