CN108615168B - 一种vcps中基于智能公交系统的道路广告传播方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VCPS中基于智能公交系统的道路广告传播方法，属于车联网技术的车辆信息通信应用领域。本发明根据驾驶员绕路购物的成本，分别为每个商店确定一个具有广告效益的范围，并挑选出经过此范围的所有公交线路。随后综合考虑同一个交叉路口交汇的公交线路、各线路发车频率以及其广告传播能力，采用贪心策略选择RAP的架设位置。RAP将根据不同的公交线路对不同线路的公交车单播它们需要携带的广告。每当公交车进入一个商店的范围，则会在范围内向普通私家车广播这个商店的广告。本发明能够降低城市中道路广告传播中建设基础设施的成本，有效扩大广告宣传的覆盖面积，增强广告效益。

Description

一种VCPS中基于智能公交系统的道路广告传播方法

技术领域

本发明涉及一种VCPS中基于智能公交系统的道路广告传播方法，属于车联网技术的车辆信息通信应用领域。

背景技术

车联网是一种集成车辆和网络通信功能的移动自组织网络，随科学技术的发展，这个领域的研究者提出了新一代的车辆系统——车载网络物理系统(Vehicular Cyber-Physical Systems)。VCPS相对普通的自组织车联网，不仅高度集成了强大的计算能力和网络通信功能，还将人类的思维决策能力作为重要因素考虑在内。有很多的研究工作者提出基于VCPS的服务于公路交通的应用，一般是用于辅助交通，如智能导航，交叉路口红绿灯管控等。有极少研究工作者提到基于VCPS对私家车散发广告的想法。目前，道路广告投放(On-road Ads Delivery)主要考虑的问题是关于路边接入点RAP的布置与购物代价的平衡问题。其一，已经建好的城市，其建筑布局和结构都是极其复杂且已定的，考虑到其相对紧凑的环境和稀缺的空闲土地资源，布置RAP必将成为建设OAD系统过程中最为严峻的难点。由于城市一般占地面积大，所铺设的道路错综复杂，而RAP的通信覆盖范围是有限的，难以依靠少数的RAP满足城市中大量商铺传播其广告的需求。其二，有的研究工作者致力于研究购物代价来提升OAD的广告效益，将人的购物习惯、绕路购物的距离、道路路况、广告的吸引力综合考虑来进行针对不同人的广告分发，分配RAP传播广告的带宽，然而这只能尽量在有限的覆盖范围内提升广告效益，而无法从根本上解决城市中广告投放面积不足的问题。

为了提升整个OAD系统中广告的广告效益，即广告能吸引顾客到店的数量多少，最直接的办法则是扩大广告宣传的范围。目前很多现存的办法大都是增加架设RAP的数量，将RAP尽量都布置在具有最佳广告效益的路口。这种方法确实有效提升了广告效益，却忽略了系统的建设成本。如果仅仅依靠架设RAP来进行广告传播，则必须为某一个或某一区域内的商铺架设若干RAP，随业务扩展，则需要架设更多的RAP。这对于一些小本经营的商铺在经济上是一个跨不过去的门槛。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种VCPS中基于智能公交系统的道路广告传播方法，此方法通过综合考虑购物时的绕路代价和商铺的广告吸引力，确定以商铺为中心的有效的具有广告效益的区域，并借助遍布城市的通勤公交车搭载广告，传播广告。将各个交叉路口所通过的公交车线路、每个线路的发车频率及其在有效广告区域内行驶的距离作为影响因子，来计算该交叉路口被选为RAP架设地点的优先级，从而选出最有效一些交叉路口进行RAP的架设，进而尽可能的减少架设RAP的数量。并且在此方法中公交车一旦满足条件则可以在任意地点开始广播广告，可以提高道路广告分发的广告效益，并降低系统建设成本。

本发明采用的技术方案是：一种VCPS中基于城市公交系统的道路广告传播方法，包括如下步骤：

Step1：假设一个利用公交车为载体的广告传播环境：城市中的一个区域C，有多条穿越区域C的公交车线路，区域内有S个想要通过道路广告传播系统进行广告宣传的商铺，商铺S_i的位置表示为

其店铺广告吸引力为

私家车绕路前去商铺S_i的绕路代价为d_i，能被接受的最大绕路代价为D_i，绕路代价d_i的表述方式为：

d_i＝d′-d (1)

其中d′表示私家车先绕路到S_i商铺然后到达目的地需要行驶的距离，d表示私家车按照原本路径到达目的地的距离，下标i表示某一商铺，当d_i满足d_i<D_i的时候，私家车司机才会因为收到广告而被吸引前去商铺购物消费，否则，私家车司机会因为绕路代价过大而放弃前往商铺；

假定在区域C内，D_max是存在的理想状态下最大的能被私家车司机接受的绕路代价，att_max是可能存在的最大的商铺广告吸引力，根据各个商铺广告的吸引力与区域内存在的最大广告吸引力的比值，为不同商铺定制相应的绕路代价阈值D_i：

其中D_i表示私家车司机绕路到商铺S_i所能接受的最大绕行代价，由此则可在商铺S_i周围确定一个区域：

上式中X和Y表示私家车处于地图上的横纵坐标，且城市中两点间的行车距离都是小于等于曼哈顿距离的，依据曼哈顿距离公式得出的区域是一个以商铺S_i为中心，并满足使区域内所有车辆绕行去商铺的代价都不高于阈值D_i的规则四边形区域；为了避免规则四边形区域边界上的误差而错失潜在顾客，对所求得的范围进行扩张，扩张规则：

(1)由上得出的规则四边形区域，如果其中存在区域边界从街区中穿过，则在与四边形区域中心相反方向上且距离该街区最近的交叉路口上取一个点，否则保持原状；

(2)用直线逐个连接所有点，形成一个闭合的不规则多边形区域；

设最终的得到的不规则多边形区域为有效广告区域

即当公交车进入该区域，就会为商铺S_i传播其相关广告；

Step2、通过统计的方法，筛选出所有经过有效广告区域

的公交线路，为了选择RAP的架设位置，将经过一个交叉路口的被筛选出的公交线路统计出来，设为集合{NO.x}，综合考虑集合{NO.x}的各项属性：集合的元素数量、各线路公交车的发车频率、各线路公交车在有效广告区域内行驶的总距离，采用贪心策略选择最优的交叉路口作为架设RAP的位置，为了给城市中大量的交叉路口进行优先度排序，选出一个时间段T，并计算该时间段内集合{NO.x}内公交线路的所有公交车理想状态下在有效广告区域

内行驶的路程总和，即比较各交叉路口的广告传播能力，选出优先度最高的交叉路口，然后将经过该交叉路口的所有公交线路移出集合{NO.x}，然后重复上述步骤，对剩下的交叉路口进行优先度排序，直到选出足够多的RAP架设位置；

取公交线路的单程作为研究对象，并假设一个时间段T，集合{NO.x}内所有的线路时间段T开始时发出第一班公交车，公交车的发车频率为T_x，则有：

上式中T_n+1.x表示线路x在时间段T内最后一班从始发站驶出的公交车的行驶时间，并且在时间段T内总共驶出n+1辆公交车，n为商，在这个公式中，存在T能将T_x整除的情况，即T_n+1.x＝0的时候，此时仍然认为该线路在时间段T内有n+1辆公交车驶出，不过第n+1辆公交车的行驶时间为0；

由于道路广告分发的目标商铺的分布必然不是均匀有序散布的，所以设单位时间内公交车在有效广告区域

内行驶的路程为L_x/S_x，其中L_x为公交车单程在有效广告区域内行驶的路程，S_x为该线路公交车从起点行驶至终点的时间，则时间段T内，一个交叉路口所有线路公交车在有效广告区域内行驶路程总和为：

其中L_y为时间段T内y交叉路口所有公交车在有效广告区域

内行驶路程的总和；

Step3、经过Step2中的过程选出布置RAP的路口，为各条公交线路的公交车建立集合，集合内容是公交线路所经过的有效广告区域

即表示各条公交线路的公交车所需要搭载并传播的商铺广告，表示为：

x＝{adj_si} (6)

其中x表示一条公交线路，

表示商铺S_i的全部广告，当公交车行驶进入RAP的通信范围的时候，公交车会向RAP递交其身份信息以及携带的广告信息，RAP会将公车所上传的信息与数据库中的集合信息校对，以此来同步更新、补充公交车上车载模块中存储的广告；

Step4：当公交车驶入有效广告区域

时，公交车的车载模块不仅会随时注意感知其自身的速度，还需要不断的感知周边有没有私家车，设定一个速度阈值V，依据阈值V有：(1)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感应到公交车周边存在车辆的时候，则认为公交车周边车辆行驶速度稳定，有利于V2V的网络信息通信，并开始向周边的车辆广播该区域的广告；(2)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感知周边没有车辆或者有车辆高速驶过时，则认为当前公交车是在进站停车或者急刹车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做；(3)当公交车自身车速大于阈值V时，不论其周边有无其他车辆，都认为其行驶在一个相对空旷的路段，在这种路段私家车的行车速度一般高于公交车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做。

本发明的有益效果是：本发明将遍布整个城市的公交车作为传播广告的载体，通过V2V的通信技术来实现在动态复杂的公路车流中传播广告并引导消费，由于引用了城市智能公交系统，将有效提升有效广告区域的广告覆盖率，大大减少了城市RAP的布置数量，降低进行道路广告传播的布置成本。

附图说明

图1为本发明通过公式(3)求出的以商铺为中心的绕行距离小于D_i的范围示意图；

图2为本发明根据延伸规则在图1基础上确定有效广告区域示意图；

图3为本发明的整体流程图；

图4为本发明最优RAP位置选择示意图。

具体实施方式

为了更详细的描述本发明和便于本领域人员的理解，下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的描述，本部分的实施例用于解释说明本发明，便于理解的目的，不以此来限制本发明。

实施例1：在车载自组织网络背景下的道路广告分发中，目标车辆都是高速移动的，这样容易出现传输时长不够，高速行驶中网络不稳定的情况，导致数据传输的不完整，因此数据源在与目标进行数据传输时，应尽量选择他们之间相对较为稳定时候，道路广告分发即为向城市四通八达的道路上的私家车传输商家广告，这个基于VCPS的应用绝对的依赖于路边接入点(RAP)，其实用性却很大程度上被RAP的通信范围和建设成本所局限，而RAP的通信覆盖面积是直接受到建设成本影响的，简而言之，道路广告分发的广告覆盖面积从根本受到系统建设成本的影响，因此引入城市中穿梭的公交车，用来承担大部分RAP的广告分发功能，并且城市中大量的车流和红绿灯都为公交车与私家车之间保持相对稳定提供了充足的条件，然后用少量的RAP维护和更新公交车车载模块中的广告，对挑选架设RAP位置的思想特征为：

(1)：仅仅考虑私家车前往商铺消费的绕路代价来确定商铺的有效广告区域稍有牵强，所以把商铺广告的吸引力作为一个参考因素考虑在内；

(2)：城市中公路结构复杂，两点间的行车距离通常不是两点间的直线距离，因此利用曼哈顿公式来初步确定有效广告区域，而为了更加有利于公交车分发广告并提升广告效益，适当将区域扩张到能覆盖一些交叉路口；

(3)：为了从众多的交叉路口中挑选出最优的RAP架设点，利用交叉路口的一个属性参数来为交叉路口优先度排序，即单位时间内，交叉路口所包含的公交线的所有公交车在有效广告区域内行驶的路程总和；

(4)：每选出一个RAP的架设位置，那么在之后的RAP架设点选择中，就不再考虑已有RAP覆盖的公交线路。重复的覆盖公交线路于有限的RAP资源是十分浪费的。

如图1-4所示，一种VCPS中基于城市公交系统的道路广告传播方法，包括如下步骤：

Step1：假设一个利用公交车为载体的广告传播环境：城市中的一个区域C，有多条穿越区域C的公交车线路，区域内有S个想要通过道路广告传播系统进行广告宣传的商铺，商铺S_i的位置表示为

其店铺广告吸引力为

私家车绕路前去商铺S_i的绕路代价为d_i，能被接受的最大绕路代价为D_i，绕路代价d_i的表述方式为：

d_i＝d′-d (1)

其中d′表示私家车先绕路到S_i商铺然后到达目的地需要行驶的距离，d表示私家车按照原本路径到达目的地的距离，下标i表示某一商铺，当d_i满足d_i<D_i的时候，私家车司机才会因为收到广告而被吸引前去商铺购物消费，否则，私家车司机会因为绕路代价过大而放弃前往商铺；

假定在区域C内，D_max是存在的理想状态下最大的能被私家车司机接受的绕路代价，att_max是可能存在的最大的商铺广告吸引力，根据各个商铺广告的吸引力与区域内存在的最大广告吸引力的比值，为不同商铺定制相应的绕路代价阈值D_i：

其中D_i表示私家车司机绕路到商铺S_i所能接受的最大绕行代价，由此则可在商铺S_i周围确定一个区域：

上式中X和Y表示私家车处于地图上的横纵坐标，且城市中两点间的行车距离都是小于等于曼哈顿距离的，依据曼哈顿距离公式得出的区域是一个以商铺S_i为中心，并满足使区域内所有车辆绕行去商铺的代价都不高于阈值D_i的规则四边形区域；为了避免规则四边形区域边界上的误差而错失潜在顾客，对所求得的范围进行扩张，扩张规则：

(1)由上得出的规则四边形区域，如果其中存在区域边界从街区中穿过，则在与四边形区域中心相反方向上且距离该街区最近的交叉路口上取一个点，否则保持原状；

(2)用直线逐个连接所有点，形成一个闭合的不规则多边形区域；图2即为图1根据扩张规则进行扩张后的视图；

设最终的得到的不规则多边形区域为有效广告区域

即当公交车进入该区域，就会为商铺S_i传播其相关广告；

Step2、通过统计的方法，筛选出所有经过有效广告区域

的公交线路，为了选择RAP的架设位置，将经过一个交叉路口的被筛选出的公交线路统计出来，设为集合{NO.x}，综合考虑集合{NO.x}的各项属性：集合的元素数量、各线路公交车的发车频率、各线路公交车在有效广告区域内行驶的总距离，采用贪心策略选择最优的交叉路口作为架设RAP的位置，为了给城市中大量的交叉路口进行优先度排序，选出一个时间段T，并计算该时间段内集合{NO.x}内公交线路的所有公交车理想状态下在有效广告区域

内行驶的路程总和，即比较各交叉路口的广告传播能力，选出优先度最高的交叉路口，然后将经过该交叉路口的所有公交线路移出集合{NO.x}，然后重复上述步骤，对剩下的交叉路口进行优先度排序，直到选出足够多的RAP架设位置，

取公交线路的单程作为研究对象，并假设一个时间段T，集合{NO.x}内所有的线路时间段T开始时发出第一班公交车，公交车的发车频率为T_x，则有：

上式中T_n+1.x表示线路x在时间段T内最后一班从始发站驶出的公交车的行驶时间，并且在时间段T内总共驶出n+1辆公交车，n为商，在这个公式中，存在T能将T_x整除的情况，即T_n+1.x＝0的时候，此时仍然认为该线路在时间段T内有n+1辆公交车驶出，不过第n+1辆公交车的行驶时间为0；

由于道路广告分发的目标商铺的分布必然不是均匀有序散布的，所以设单位时间内公交车在有效广告区域

内行驶的路程为L_x/S_x，其中L_x为公交车单程在有效广告区域内行驶的路程，S_x为该线路公交车从起点行驶至终点的时间，则时间段T内，一个交叉路口所有线路公交车在有效广告区域内行驶路程总和为：

其中L_y为时间段T内y交叉路口所有公交车在有效广告区域

内行驶路程的总和；

Step3、经过Step2中的过程选出布置RAP的路口，为各条公交线路的公交车建立集合，集合内容是公交线路所经过的有效广告区域

即表示各条公交线路的公交车所需要搭载并传播的商铺广告，表示为：

x＝{adj_si} (6)

其中x表示一条公交线路，

表示商铺S_i的全部广告，例如某一条公交线路l的行车路线途径商铺S₁、S₂、S₃的有效广告区域，则为该条公交线路建立集合

当公交车行驶进入RAP的通信范围的时候，公交车会向RAP递交其身份信息以及携带的广告信息，RAP会将公车所上传的信息与数据库中的集合信息校对，以此来同步更新、补充公交车上车载模块中存储的广告；

Step4：当公交车驶入有效广告区域

时，公交车的车载模块不仅会随时注意感知其自身的速度，还需要不断的感知周边有没有私家车，设定一个速度阈值V，依据阈值V有：(1)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感应到公交车周边存在车辆的时候，则认为公交车周边车辆行驶速度稳定，有利于V2V的网络信息通信，并开始向周边的车辆广播该区域的广告；(2)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感知周边没有车辆或者有车辆高速驶过时，则认为当前公交车是在进站停车或者急刹车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做；(3)当公交车自身车速大于阈值V时，不论其周边有无其他车辆，都认为其行驶在一个相对空旷的路段，在这种路段私家车的行车速度一般高于公交车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做。

本发明中，将整个城市的道路广告分发统一化处理，通过引入城市中线路及发车频率基本稳定的公交车作为分发广告的工具，扩大广告覆盖面积，不仅仅局限于交叉路口，并且大大减少RAP的架设。同时，本发明根据驾驶员绕路购物的成本，分别为每个商店确定一个具有广告效益的范围，并挑选出经过此范围的所有公交线路。随后综合考虑同一个交叉路口交汇的公交线路、各线路发车频率以及其广告传播能力，采用贪心策略选择RAP的架设位置。RAP将根据不同的公交线路对不同线路的公交车单播它们需要携带的广告。每当公交车进入一个商店的范围，则会在范围内向普通私家车广播这个商店的广告。本发明能够降低城市中道路广告传播中建设基础设施的成本，有效扩大广告宣传的覆盖面积，增强广告效益。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种VCPS中基于城市公交系统的道路广告传播方法，其特征在于：包括如下步骤：

Step1：假设一个利用公交车为载体的广告传播环境：城市中的一个区域C，有多条穿越区域C的公交车线路，区域内有S个想要通过道路广告传播系统进行广告宣传的商铺，商铺S_i的位置表示为

其店铺广告吸引力为

私家车绕路前去商铺S_i的绕路代价为d_i，能被接受的最大绕路代价为D_i，绕路代价d_i的表述方式为：

d_i＝d′-d (1)

其中d′表示私家车先绕路到S_i商铺然后到达目的地需要行驶的距离，d表示私家车按照原本路径到达目的地的距离，下标i表示某一商铺，当d_i满足d_i＜D_i的时候，私家车司机才会因为收到广告而被吸引前去商铺购物消费，否则，私家车司机会因为绕路代价过大而放弃前往商铺；

假定在区域C内，D_max是存在的理想状态下最大的能被私家车司机接受的绕路代价，att_max是可能存在的最大的商铺广告吸引力，根据各个商铺广告的吸引力与区域内存在的最大广告吸引力的比值，为不同商铺定制相应的绕路代价阈值D_i：

其中D_i表示私家车司机绕路到商铺S_i所能接受的最大绕行代价，由此则可在商铺S_i周围确定一个区域：

上式中X和Y表示私家车处于地图上的横纵坐标，且城市中两点间的行车距离都是小于等于曼哈顿距离的，依据曼哈顿距离公式得出的区域是一个以商铺S_i为中心，并满足使区域内所有车辆绕行去商铺的代价都不高于阈值D_i的规则四边形区域；为了避免规则四边形区域边界上的误差而错失潜在顾客，对所求得的范围进行扩张，扩张规则：

(1)由上得出的规则四边形区域，如果其中存在区域边界从街区中穿过，则在与四边形区域中心相反方向上且距离该街区最近的交叉路口上取一个点，否则保持原状；

(2)用直线逐个连接所有点，形成一个闭合的不规则多边形区域；

设最终的得到的不规则多边形区域为有效广告区域

即当公交车进入该区域，就会为商铺S_i传播其相关广告；

Step2、通过统计的方法，筛选出所有经过有效广告区域

的公交线路，为了选择RAP的架设位置，将经过一个交叉路口的被筛选出的公交线路统计出来，设为集合{NO.x}，综合考虑集合{NO.x}的各项属性：集合的元素数量、各线路公交车的发车频率、各线路公交车在有效广告区域内行驶的总距离，采用贪心策略选择最优的交叉路口作为架设RAP的位置，为了给城市中大量的交叉路口进行优先度排序，选出一个时间段T，并计算该时间段内集合{NO.x}内公交线路的所有公交车理想状态下在有效广告区域

内行驶的路程总和，即比较各交叉路口的广告传播能力，选出优先度最高的交叉路口，然后将经过该交叉路口的所有公交线路移出集合{NO.x}，然后重复上述步骤，对剩下的交叉路口进行优先度排序，直到选出足够多的RAP架设位置；

取公交线路的单程作为研究对象，并假设一个时间段T，集合{NO.x}内所有的线路时间段T开始时发出第一班公交车，公交车的发车频率为T_x，则有：

上式中T_n+1.x表示线路x在时间段T内最后一班从始发站驶出的公交车的行驶时间，并且在时间段T内总共驶出n+1辆公交车，n为商，在这个公式中，存在T能将T_x整除的情况，即T_n+1.x＝0的时候，此时仍然认为该线路在时间段T内有n+1辆公交车驶出，不过第n+1辆公交车的行驶时间为0；

由于道路广告分发的目标商铺的分布必然不是均匀有序散布的，所以设单位时间内公交车在有效广告区域

内行驶的路程为L_x/S_x，其中L_x为公交车单程在有效广告区域内行驶的路程，S_x为该线路公交车从起点行驶至终点的时间，则时间段T内，一个交叉路口所有线路公交车在有效广告区域内行驶路程总和为：

其中L_y为时间段T内y交叉路口所有公交车在

内行驶路程的总和；

Step3、经过Step2中的过程选出布置RAP的路口，为各条公交线路的公交车建立集合，集合内容是公交线路所经过的有效广告区域

即表示各条公交线路的公交车所需要搭载并传播的商铺广告，表示为：

x＝{adj_si} (6)

其中x表示一条公交线路，

表示商铺S_i的全部广告，当公交车行驶进入RAP的通信范围的时候，公交车会向RAP递交其身份信息以及携带的广告信息，RAP会将公车所上传的信息与数据库中的集合信息校对，以此来同步更新、补充公交车上车载模块中存储的广告；

Step4：当公交车驶入有效广告区域

时，公交车的车载模块不仅会随时注意感知其自身的速度，还需要不断的感知周边有没有私家车，设定一个速度阈值V，依据阈值V有：(1)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感应到公交车周边存在车辆的时候，则认为公交车周边车辆行驶速度稳定，有利于V2V的网络信息通信，并开始向周边的车辆广播该区域的广告；(2)当公交车自身速度小于或等于阈值V，且车载模块感知周边没有车辆或者有车辆高速驶过时，则认为当前公交车是在进站停车或者急刹车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做；(3)当公交车自身车速大于阈值V时，不论其周边有无其他车辆，都认为其行驶在一个相对空旷的路段，在这种路段私家车的行车速度一般高于公交车，V2V通信环境不佳，所以什么都不做。

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