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随着国内经济健康稳定地发展，人民生活水平的提高，人们对于车辆消费观念的转变，逐渐从拥有车辆到使用车辆，汽车租赁能最大限度地发挥汽车的使用效益。把握准确的需求预测是收益管理优化策略实施成功的关键，供需不匹配和存量控制的限制，租车系统所记录的历史预订数据不能代表顾客真实需求。基于历史预订数据进行预测，其结果往往是不准确的，会影响决策工作的科学性。因此，如何从历史预订数据中还原真实需求，是需求预测的难题之一；由于租赁站点车型种类繁多，不同站点车辆调度安排，同时租车公司服务策略的调整，顾客会升级租赁或降级租赁，而采用何种预测模型来保证预测精度也是预测的难题。
首先，在国内外研究现状的基础上，以多车型汽车租赁需求为研究对象，分析“溢出”和“再现”效应的内在产生机理以及对需求预测的影响，介绍EM算法、PD算法、多车型Spill模型等无约束估计方法。阐述不确定条件下决策理论的发展以及前景理论的决策框架。然后介绍需求预测的方法，包括时间序列、灰色预测、马尔科夫链、组合预测。
其次，提出基于前景理论的需求无约束估计方法。传统的需求无约束估计方法多以短视型为假设前提。从有限理性的视角分析汽车租赁行业中的顾客租赁选择行为，基于前景理论构建顾客租赁决策的效用模型，用离散选择模型刻画顾客选择行为，分析顾客需求转移行为，考虑顾客的“溢出”和“再现”效应，对多车型Spill模型进行改进，从而得到无约束估计结果。与多车型Spill模型比较，证实提出的方法能有效避免需求高估。
再次，提出灰色-马尔科夫链组合预测模型。根据灰色GM(1,1)模型与马尔科夫链的预测特性，针对灰色GM(1,1)模型的不足，提出组合预测模型。采用三次指数平滑法对序列数据进行预处理，在GM(1,1)模型预测的基础上，利用质心聚类划分状态区间，应用马尔科夫状态转移模型对预测结果加以修正。
最后，通过数值算例，利用多车型Spill模型和考虑顾客有限理性的无约束估计方法得到无约束需求估计结果，以无约束需求结果为基础，分别使用三次指数平滑法、GM(1,1)模型和灰色-马尔科夫链组合模型预测未来一周的汽车租赁需求量。研究结果表明：考虑顾客有限理性行为的Spill模型无约束处理后，再采用灰色-马尔科夫链组合模型预测结果最优，说明无约束处理和组合预测的有效性。
首先，在国内外研究现状的基础上，以多车型汽车租赁需求为研究对象，分析“溢出”和“再现”效应的内在产生机理以及对需求预测的影响，介绍EM算法、PD算法、多车型Spill模型等无约束估计方法。阐述不确定条件下决策理论的发展以及前景理论的决策框架。然后介绍需求预测的方法，包括时间序列、灰色预测、马尔科夫链、组合预测。
其次，提出基于前景理论的需求无约束估计方法。传统的需求无约束估计方法多以短视型为假设前提。从有限理性的视角分析汽车租赁行业中的顾客租赁选择行为，基于前景理论构建顾客租赁决策的效用模型，用离散选择模型刻画顾客选择行为，分析顾客需求转移行为，考虑顾客的“溢出”和“再现”效应，对多车型Spill模型进行改进，从而得到无约束估计结果。与多车型Spill模型比较，证实提出的方法能有效避免需求高估。
再次，提出灰色-马尔科夫链组合预测模型。根据灰色GM(1,1)模型与马尔科夫链的预测特性，针对灰色GM(1,1)模型的不足，提出组合预测模型。采用三次指数平滑法对序列数据进行预处理，在GM(1,1)模型预测的基础上，利用质心聚类划分状态区间，应用马尔科夫状态转移模型对预测结果加以修正。
最后，通过数值算例，利用多车型Spill模型和考虑顾客有限理性的无约束估计方法得到无约束需求估计结果，以无约束需求结果为基础，分别使用三次指数平滑法、GM(1,1)模型和灰色-马尔科夫链组合模型预测未来一周的汽车租赁需求量。研究结果表明：考虑顾客有限理性行为的Spill模型无约束处理后，再采用灰色-马尔科夫链组合模型预测结果最优，说明无约束处理和组合预测的有效性。