CN115269180B - 一种基于车辆地理位置感知的lcd任务分发方法及系统 - Google Patents

一种基于车辆地理位置感知的lcd任务分发方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法及系统，该方法包括：采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集；计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen；根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量idx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。本发明提高了LCD任务分发效率，减轻服务器压力，并且解决了需要同时下发大量LCD任务时，所面临带宽不满足需求的困境，还通过对下发的LCD任务设置优先级，使得服务器有更多的带宽资源去处理其它紧急事件。

Description

一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法及系统
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，具体涉及一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法及系统。
背景技术
目前，公共交通运营服务系统的液晶显示器(Liqu id Crysta l Di sp l ay，简称为LCD)任务下发方式为：车辆向系统发出请求，系统先把所需要的相关数据打包，然后再发送给指定车辆。同时，系统支持并发方式，如果多个车辆同时请求同一个任务，会同时发送给全部目标车辆。
LCD任务下发的性能会受到带宽的影响，并发的车辆越多，需要的带宽也就越大。若需要同时下发大量LCD任务，如需对几百辆甚至上千辆的公交车辆下发任务，介时将会面临带宽不满足需求的困境。不仅会影响LCD任务下发的效率，同时会对服务器造成压力。
发明内容
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法及系统，解决现有技术中公交系统需要同时下发大量LCD任务时，带宽不满足需求的问题。
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，该方法包括：
S1：采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
S2：将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量i dx和各簇中心点位置矩阵cen；
S3：根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量i dx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。
优选地，在下发LCD任务时，对下发的LCD任务设置优先级。
优选地，所述步骤S1中采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集的方法包括：
S11：选取所需下发LCD任务的公交车辆，获取车辆传感器终端向服务器终端实时发送的关于车辆数据的报文信息；
S12：服务器终端解析报文信息，提取公交车辆数据中的地理位置并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度。
优选地，所述步骤S2中计算每个样本点的簇索引向量i dx和各簇中心点位置矩阵cen的方法为：
S21：将所述数据集中数据转换为矩阵类型，并根据数据集中公交车辆的数量n将所述数据集分为n个样本点，从n个样本点中随机选取k个样本点作为初始聚类中心点，n>k；
S22：分别计算剩余样本点到k个初始聚类中心点的距离，依据距离与中心点最近的原则，将所述剩余样本点并入到距离最小的簇中，所有剩余样本点计算完成后n个样本点被分为k个簇；
S23：随机选择一个中心点对象Oi与非中心点对象Oh；
S24：计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，如果总代价s为负，则将非中心点对象Oh代替中心点对象Oi作为新的中心点，并返回执行步骤S22；否则，中心点对象0i保持不变；
S25：判断是否所有中心点对象与非中心点对象都被选择过，如果是，执行步骤S26；否则，返回执行步骤S23；
S26：输出每个样本点的簇索引向量idx，各簇中心点位置矩阵cen。
优选地，所述步骤S24中计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s包括以下四种情况：
第一种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离某个中心点Om最近，i≠m，那么0j被重新分配给Om，代价函数：Cjih＝d(j，m)-d(j，i)；
第二种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离Oh最近，那么0j被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j，h)-d(j，i)；
第三种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为中心点，而0j依然离Om最近，那么对象的隶属不发生变化；
第四种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为一个中心点，且0j离Oh最近，那么Oi被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j，h)-d(j，m)。
优选地，所述步骤S25中计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，表示如下：
Figure BDA0003751150290000041
本发明实施例还提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法，该方法包括上述所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，并以轮廓系数作为性能的评估指标。
优选地，所述轮廓系数表示如下：
Figure BDA0003751150290000042
其中，t为轮廓系数，a为某个样本点与其所在簇内其他样本点的平均距离，b为某个样本点与其他簇样本点的平均距离。
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发系统，该系统包括：
数据信息采集模块，用于采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
数据信息处理模块，用于将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量i dx和各簇中心点位置矩阵cen；
任务分发模块，用于根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量i dx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备实现上述所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法和一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法及系统。通过对采集到的数据集进行分簇处理，根据数据集分簇结果，向公交车辆分发LCD任务，提高了LCD任务分发效率，减轻服务器压力，并且解决了需要同时下发大量LCD任务时，如需对几百辆甚至上千辆的公交车辆下发任务，所面临带宽不满足需求的困境；在下发LCD任务时，对下发的LCD任务设置优先级，可以让服务器有更多的带宽资源去处理其它紧急事件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施案例或现有技术中的技术方案，下边将对实施例中所需要使用的附图做简单介绍，通过参考附图会更清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应该理解为对本发明进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为根据实施例中提供的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法的流程图；
图2为本发明实施例中对数据集进行分簇处理的流程图；
图3为本发明实施例中数据集聚类后的散点图；
图4为本发明实施例中性能指标轮廓图；
图5为根据实施例中提供的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发系统的框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，如图1所示，包括以下步骤：
S101：采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
S102：将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量i dx和各簇中心点位置矩阵cen；
S103：根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量i dx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。
本发明实施例通过对公交车辆数据信息进行分簇处理，将LCD任务分发给各簇中心点的公交车辆，各簇中心点的公交车辆再将下发的LCD任务按序发个各簇中其他车辆，各簇中的车辆通过输出的每个样本点的簇索引向量i dx获取LCD任务，提高了LCD任务分发效率，减轻服务器压力，并且解决了需要同时下发大量LCD任务时，如需对几百辆甚至上千辆的公交车辆下发任务，所面临带宽不满足需求的困境。由于LCD下发任务多为公益视频、娱乐视频、新闻等视频流数据，通过对视频流信息设置head部分，实现对这些大数据量的视频流信息设置优先级，有利于让服务器有更多的带宽资源去处理其它紧急事件。
进一步地，在步骤S101中采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集具体包括以下步骤：
S1011：选取所需下发LCD任务的公交车辆，获取车辆传感器终端向服务器终端实时发送的关于车辆数据的报文信息；
S1012：服务器终端解析报文信息，提取公交车辆数据中的地理位置并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
其中，本发明实施例选取公交车的数量为100辆，用x表示经度，y表示维度，-180<x≤180，-90<y≤90。
进一步地，如图2所示，在步骤S102中计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen的方法为：
S1021：将所述数据集中数据转换为矩阵类型，并根据数据集中公交车辆的数量n将所述数据集分为n个样本点，从n个样本点中随机选取k个样本点作为初始聚类中心点，n>k；
S1022：分别计算剩余样本点到k个初始聚类中心点的距离，依据距离与中心点最近的原则，将所述剩余样本点并入到距离最小的簇中，所有剩余样本点计算完成后n个样本点被分为k个簇；
S1023：随机选择一个中心点对象Oi与非中心点对象Oh；
S1024：计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，如果总代价s为负，则将非中心点对象Oh代替中心点对象Oi作为新的中心点，并返回执行步骤S1022；否则，中心点对象0i保持不变；
S1025：判断是否所有中心点对象与非中心点对象都被选择过，如果是，执行步骤S1026；否则，返回执行步骤S1023；
S1026：输出每个样本点的簇索引向量idx，各簇中心点位置矩阵cen。
其中，根据选取的公交车的数量将数据集分为100个样本点，即n＝100，同时根据模拟所需下发LCD任务的公交车辆数目，设定合适的中心点数k。本发明侧重于LCD任务的快速分发以及减轻服务器带宽压力，所以对最优的聚类中心点数k的实际需求不高，由于模拟生成了100个样本点，所以设定中心点数k＝10，将数据集分为10个簇。
通过计算机模拟仿真可以得到数据集进行聚类后的散点图，如图3所示，100个样本点被分为了10个簇，不同簇区域用不同形状的点表示。
进一步地，在步骤S1024中计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s包括以下四种情况：
第一种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离某个中心点Om最近，i≠m，那么0j被重新分配给Om，代价函数：Cjih＝d(j，m)-d(j，i)；
第二种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离Oh最近，那么0j被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j，h)-d(j，i)；
第三种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为中心点，而0j依然离Om最近，那么对象的隶属不发生变化；
第四种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为一个中心点，且0j离Oh最近，那么Oi被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j，h)-d(j，m)。
进一步地，在步骤S1024计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，表示如下：
Figure BDA0003751150290000091
再进一步地，在步骤S103中根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量i dx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。由于LCD下发任务多为公益视频、娱乐视频、新闻等视频流数据，通过对视频流信息设置head部分，实现对这些大数据量的视频流信息设置优先级，有利于让服务器有更多的带宽资源去处理其它紧急事件。
实施例二
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法，该方法包括上述实施例一中所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，并以轮廓系数作为性能的评估指标。
进一步地，所述轮廓系数表示如下：
Figure BDA0003751150290000092
其中，t为轮廓系数，a为某个样本点与其所在簇内其他样本点的平均距离，b为某个样本点与其他簇样本点的平均距离，轮廓系数取值范围为[-1,1]。轮廓系数取值越接近1，则说明聚类性能越好，LCD任务分发效率越高；相反，轮廓系数取值越接近-1，则说明聚类性能越差，LCD任务分发效率越低，轮廓系数为0时，表示有簇重叠。
通过计算机模拟仿真可以得到性能指标轮廓图，如图4所示，轮廓图中各簇的数据对象个数代表着该区域中公交车辆的数目，该部分可以通过簇索引向量i dx与车辆地理位置数值矩阵确定每个区域内的车辆成员，每个数据对象的轮廓值则表示各车辆当前区域分配是否合理。
实施例三
本发明实施例提供一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发系统，如图5所示，该系统包括：
数据信息采集模块501，用于采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
数据信息处理模块502，用于将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量i dx和各簇中心点位置矩阵cen；
任务分发模块503，用于根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量i dx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端。
所述系统，用以实现上述实施例一所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，为了避免冗余，在此不再赘述。
实施例四
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备实现上述所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法和一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法，为避免重复，在此不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，其特征在于，包括：
S1：采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
S2：将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen；
S3：根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量idx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端；
在下发LCD任务时，对下发的LCD任务设置优先级；
所述步骤S2中计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen的方法为：
S21：将所述数据集中数据转换为矩阵类型，并根据数据集中公交车辆的数量n将所述数据集分为n个样本点，从n个样本点中随机选取k个样本点作为初始聚类中心点，n>k；
S22：分别计算剩余样本点到k个初始聚类中心点的距离，依据距离与中心点最近的原则，将所述剩余样本点并入到距离最小的簇中，所有剩余样本点计算完成后n个样本点被分为k个簇；
S23：随机选择一个中心点对象Oi与非中心点对象Oh；
S24：计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，如果总代价s为负，则将非中心点对象Oh代替中心点对象Oi作为新的中心点，并返回执行步骤S22；否则，中心点对象0i保持不变；
S25：判断是否所有中心点对象与非中心点对象都被选择过，如果是，执行步骤S26；否则，返回执行步骤S23；
S26：输出每个样本点的簇索引向量idx，各簇中心点位置矩阵cen。
2.根据权利要求1所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，其特征在于，所述步骤S1中采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集的方法包括：
S11：选取所需下发LCD任务的公交车辆，获取车辆传感器终端向服务器终端实时发送的关于车辆数据的报文信息；
S12：服务器终端解析报文信息，提取公交车辆数据中的地理位置并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度。
3.根据权利要求1所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，其特征在于，所述步骤S24中计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s包括以下四种情况：
第一种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离某个中心点Om最近，i≠m，那么0j被重新分配给Om，代价函数：Ciih＝d(j，m)-d(j，i)；
第二种情况：0j当前隶属于中心点对象Oi，如果Oi被Oh所代替作为中心点，且0j离Oh最近，那么0j被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j，h)-d(j，i):
第三种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为中心点，而0j依然离Om最近，那么对象的隶属不发生变化；
第四种情况：0j当前隶属于中心点Om，i≠m，如果Oi被Oh代替作为一个中心点，且0j离Oh最近，那么Oi被重新分配给Oh，代价函数：Cjih＝d(j,h)-d(j,m)。
4.根据权利要求3所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，其特征在于，所述步骤S24中计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，表示如下：
Figure FDA0004162097480000031
5.一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法，其特征在于，包括权利要求1至4中任意一项所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发方法，并以轮廓系数作为性能的评估指标。
6.根据权利要求5所述的一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发性能评估方法，其特征在于，所述轮廓系数表示如下：
Figure FDA0004162097480000032
其中，t为轮廓系数，a为某个样本点与其所在簇内其他样本点的平均距离，b为某个样本点与其他簇样本点的平均距离。
7.一种基于车辆地理位置感知的LCD任务分发系统，其特征在于，包括：
数据信息采集模块，用于采集公交车辆数据中的地理位置信息并构建数据集，所述数据集包括公交车辆的数量、经度和纬度；
数据信息处理模块，用于将数据集划分为n个样本点，并对n个样本点进行分簇处理，计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen；
任务分发模块，用于根据各簇中心点位置矩阵cen，向各簇中心点所代表的公交车辆下发LCD任务，各簇中心点的公交车辆收到下发的LCD任务后，根据每个样本点的簇索引向量idx，将所需下发的LCD任务转发到簇中相应的公交车辆的传感器终端；
在下发LCD任务时，对下发的LCD任务设置优先级；
所述数据信息处理模块中计算每个样本点的簇索引向量idx和各簇中心点位置矩阵cen的方法为：
步骤一：将所述数据集中数据转换为矩阵类型，并根据数据集中公交车辆的数量n将所述数据集分为n个样本点，从n个样本点中随机选取k个样本点作为初始聚类中心点，n>k；
步骤二：分别计算剩余样本点到k个初始聚类中心点的距离，依据距离与中心点最近的原则，将所述剩余样本点并入到距离最小的簇中，所有剩余样本点计算完成后n个样本点被分为k个簇；
步骤三：随机选择一个中心点对象Oi与非中心点对象Oh；
步骤四：计算用非中心点对象Oh代替中心点对象Oi的总代价s，如果总代价s为负，则将非中心点对象Oh代替中心点对象Oi作为新的中心点，并返回执行步骤二；否则，中心点对象0i保持不变；
步骤五：判断是否所有中心点对象与非中心点对象都被选择过，如果是，执行步骤六；否则，返回执行步骤三；
步骤六：输出每个样本点的簇索引向量idx，各簇中心点位置矩阵cen。
8.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机软件产品，所述计算机软件产品包括的若干指令，用以使得一台计算机设备执行权利要求1至6任意一项所述的方法。
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