Diss. Stockholm : Kungliga Tekniska högskolan, 2018

Urban mobility is often considered as one of the main facilitators for greener and more sustainable urban development. However, nowadays it requires a significant shift towards cleaner and more efficient urban transport which would support for increased social and economic concentration of resources in cities. A high priority for cities around the world is to support residents’ mobility within the urban environments while at the same time reducing congestions, accidents, and pollution. However, developing a more efficient and greener (or in one word, smarter) urban mobility is one of the most difficult topics to face in large metropolitan areas. In this thesis, we approach this problem from the perspective of rapidly evolving ICT landscape which allow us to build mobility solutions without the need for large investments or sophisticated sensor technologies. In particular, we propose to leverage Mobile Crowdsensing (MCS) paradigm in which citizens use their mobile communication and/or sensing devices to collect, locally process and analyse, as well as voluntary distribute geo-referenced information. The mobility data crowdsensed from volunteer residents (e.g., events, traffic intensity, noise and air pollution, etc.) can provide valuable information about the current mobility conditions in the city, which can, with the adequate data processing algorithms, be used to route and manage people flows in urban environments. Therefore, in this thesis we combine two very promising Smart Mobility enablers – MCS and journey/route planning, and thus bring together to some extent distinct research challenges. We separate our research objectives into two parts, i.e., research stages: (1) architectural challenges in designing MCS systems and (2) algorithmic challenges in MCS-driven route planning applications. We aim to demonstrate a logical research progression over time, starting from fundamentals of human-in-the-loop sensing systems such as MCS, to route optimisation algorithms tailored for specific MCS applications. While we mainly focus on algorithms and heuristics to solve NP-hard routing problems, we use real-world application examples to showcase the advantages of the proposed algorithms and infrastructures.

Urban rörlighet anses ofta vara en av de främsta möjliggörarna för en hållbar statsutveckling. Idag skulle det dock kräva ett betydande skifte mot renare och effektivare stadstransporter vilket skulle stödja ökad social och ekonomisk koncentration av resurser i städerna. En viktig prioritet för städer runt om i världen är att stödja medborgarnas rörlighet inom stadsmiljöer medan samtidigt minska trafikstockningar, olyckor och föroreningar. Att utveckla en effektivare och grönare (eller med ett ord; smartare) stadsrörlighet är en av de svåraste problemen att bemöta för stora metropoler. I denna avhandling närmar vi oss problemet från det snabba utvecklingsperspektivet av IT landskapet i städer vilket möjliggör byggandet av rörlighetslösningar utan stora stora investeringar eller sofistikerad sensortenkik. I synnerhet föreslår vi utnyttjandet av den mobila rörlighetsavkännings, eng. Mobile Crowdsensing (MCS), paradigmen i vilken befolkningen exploaterar sin mobilkommunikation och/eller mobilasensorer med syftet att frivilligt samla, distribuera, lokalt processera och analysera geospecifik information. Rörlighetavkänningssdata (t.ex. händelser, trafikintensitet, buller och luftföroreningar etc.) inhämtad från frivilliga i befolkningen kan ge värdefull information om aktuella rörelsesförhållanden i stad vilka, med adekvata databehandlingsalgoriter, kan användas för att planera människors rörelseflöden inom stadsmiljön. Såtillvida kombineras i denna avhandling två mycket lovande smarta rörlighetsmöjliggörare, eng. Smart Mobility Enablers, nämligen MCS och rese/ruttplanering. Vi kan därmed till viss utsträckning sammanföra forskningsutmaningar från dessa två delar. Vi väljer att separera våra forskningsmål i två delar, dvs forskningssteg: (1) arkitektoniska utmaningar vid design av MCS-system och (2) algoritmiska utmaningar för tillämpningar av MCS-driven ruttplanering. Vi ämnar att visa en logisk forskningsprogression över tiden, med avstamp i mänskligt dirigerade rörelseavkänningssystem som MCS och ett avslut i automatiserade ruttoptimeringsalgoritmer skräddarsydda för specifika MCS-applikationer. Även om vi förlitar oss på heuristiska lösningar och algoritmer för NP-svåra ruttproblem förlitar vi oss på äkta applikationer med syftet att visa på fördelarna med algoritm- och infrastrukturförslagen.