專利名稱：一種動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種路徑規(guī)劃方法，特別涉及動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法，屬于智
能交通系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)作為先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)的組成之一，建立在完善的 智能交通信息平臺(tái)之上，旨在根據(jù)路網(wǎng)中實(shí)時(shí)交通狀況合理引導(dǎo)車輛，減少行車延誤，使得 路網(wǎng)流量趨于平衡。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的主要工作方式包括實(shí)時(shí)交通信息發(fā)布 和動(dòng)態(tài)路徑導(dǎo)航兩種。 在動(dòng)態(tài)路徑導(dǎo)航系統(tǒng)中，車輛動(dòng)態(tài)行車路線的選取，以更切合實(shí)際的行程時(shí)間為 衡量標(biāo)準(zhǔn)，用于降低因道路交通事故、路段改造等突發(fā)情況或單行、禁行、禁左等交通管制 措施所造成的行車延誤，提高行程效率。而對(duì)于車輛動(dòng)態(tài)時(shí)間最短路徑的求取，并無(wú)十分精 確的求解方案。國(guó)際上比較常用的方法是將各條路段的車流速度按不同時(shí)間段進(jìn)行分類， 設(shè)置成不同的常數(shù)，如高峰時(shí)段設(shè)置為0. 3miles/min，其它時(shí)段設(shè)置為lmiles/min，或設(shè) 置為某一已知的時(shí)變函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，利用最短路徑算法，求解不同出發(fā)時(shí)刻，路網(wǎng)兩節(jié) 點(diǎn)間的時(shí)間最短路徑。而實(shí)際路網(wǎng)的交通狀況遠(yuǎn)比這要復(fù)雜，某一路段在各個(gè)時(shí)間段的車 流速度并非一個(gè)常量，也無(wú)固定的函數(shù)表達(dá)式。故而不能直接用于工程實(shí)踐。
目前常用的最短路徑算法有Dijkstra、A^Dtite、lJ^等。八*算法在啟發(fā)因子的 "引導(dǎo)"下，有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展，避免了Dijkstra算法的盲目性，從而使得搜尋時(shí)間 小于Di jkstra算法。D*Lite算法與LPA*算法相似，前者是沿著目標(biāo)節(jié)點(diǎn)至起始節(jié)點(diǎn)的方 向進(jìn)行搜索的，它的啟發(fā)因子表示的是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最小代價(jià)值的估值，后者正好 相反。LPA*算法只能用于指定起始點(diǎn)的路徑規(guī)劃，而D*Lite算法雖然可用于變起點(diǎn)的動(dòng)態(tài) 路徑尋優(yōu)，但由于路網(wǎng)中各路段權(quán)值的變化，會(huì)引起各個(gè)節(jié)點(diǎn)參數(shù)值的改變，從而需要進(jìn)行 大量的更新操作，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿足工程應(yīng)用實(shí)時(shí)性要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)更新操作量大而導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)的不足，本發(fā)明提出了一種動(dòng) 態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法，該方法始終以車輛當(dāng)前位置為起點(diǎn)，按照車輛行駛時(shí)間多次 預(yù)測(cè)有關(guān)路段和交叉口的交通流量等路況信息，無(wú)請(qǐng)求式定時(shí)按照路徑規(guī)劃算法求解最短 路徑，從而求得更符合路網(wǎng)實(shí)時(shí)情況的時(shí)間最短路徑，在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)屏幕上直接顯示。更 新操作量小，縮短了計(jì)算時(shí)間。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法， 其特點(diǎn)是包括以下步驟 (a)通過(guò)MAPX數(shù)據(jù)集集合對(duì)象，將用戶的屬性數(shù)據(jù)與電子地圖的空間數(shù)據(jù)連接， 將電子地圖中的路段圖層上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，生成"路段綁定表"，將電子地圖路段圖層與 數(shù)據(jù)庫(kù)中"路段綁定表"的綁定，對(duì)"路段綁定表"隨著路段流量表的實(shí)時(shí)變化而進(jìn)行及時(shí)更新，根據(jù)電子地圖路段圖層中各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值，執(zhí)行動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的交通誘導(dǎo)算法；
(b)實(shí)時(shí)讀取車載導(dǎo)航設(shè)備中的GPS信息，與預(yù)存的路網(wǎng)中各個(gè)路口的GPS信息比 較，判斷是否與路網(wǎng)中某個(gè)路口的位置接近X，當(dāng)車輛與某個(gè)路口的距離小于等于X時(shí)，將 該路口作為動(dòng)態(tài)起點(diǎn)； (c)根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度，得出兩點(diǎn)之間的物理長(zhǎng)度，由于要找到最 優(yōu)解的前提條件是啟發(fā)因子的值小于等于當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)值，故取啟發(fā)因子的 值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的物理長(zhǎng)度與城市路網(wǎng)中所允許的最大行車速度的比值；
(d)設(shè)定一個(gè)變化閾值，即與前一時(shí)間段相比，只有在當(dāng)前時(shí)段路段的權(quán)值的變化 超過(guò)一定的比例的情況下，才認(rèn)為該路段的權(quán)值發(fā)生了改變； (e)在初始時(shí)刻t。，節(jié)點(diǎn)v。，根據(jù)當(dāng)前各條路段的行程時(shí)間，求取一條至目標(biāo)點(diǎn) 的時(shí)間最短路徑，沿著該路線，在車輛即將到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)、時(shí)，根據(jù)各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值 g' ij (tx)，進(jìn)一步修正時(shí)間最短路徑，重新規(guī)劃vx至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)vd的行程路線，此更新過(guò)程不 斷重復(fù)，直至車輛到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。 本發(fā)明的有益效果是路徑優(yōu)化結(jié)果好，節(jié)約車輛行駛時(shí)間和能源。交通路徑誘導(dǎo)
考慮車輛當(dāng)前的行駛位置，當(dāng)車輛前行比掉頭改變路徑更有效時(shí)，車輛在下一個(gè)路口才可
能更改路線。在通過(guò)每一個(gè)可選路線的路口時(shí)，交通信息的預(yù)測(cè)值能夠?qū)崟r(shí)更新，更新操作
量小，縮短了計(jì)算時(shí)間，且大幅度減小預(yù)測(cè)誤差。因此，路徑優(yōu)化結(jié)果會(huì)更好，所求得的時(shí)間
最短路徑更符合動(dòng)態(tài)變化路網(wǎng)的實(shí)際情況。 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式1.數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)交通流量值與電子地圖路段權(quán)值的綁定。 通過(guò)MAPX數(shù)據(jù)集集合(Datasets)對(duì)象，將用戶的屬性數(shù)據(jù)與電子地圖的空間數(shù)
據(jù)連接起來(lái)。使用M即Info的EasyLoader工具將電子地圖中的路段圖層上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)
庫(kù)，生成"路段綁定表"，利用路段名稱的一致性，實(shí)現(xiàn)電子地圖路段圖層與數(shù)據(jù)庫(kù)中"路段
綁定表"的綁定。同時(shí)利用數(shù)據(jù)庫(kù)的觸發(fā)器機(jī)制，實(shí)現(xiàn)"路段綁定表"隨著路段流量表的實(shí)
時(shí)變化而進(jìn)行及時(shí)更新。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，根據(jù)電子地圖路段圖層中各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值，執(zhí)行動(dòng)
態(tài)起點(diǎn)的交通誘導(dǎo)算法。 2.動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的實(shí)時(shí)輸入。 預(yù)先存儲(chǔ)路網(wǎng)中各個(gè)路口的GPS信息，實(shí)時(shí)讀取車載導(dǎo)航設(shè)備中的GPS信息，判斷 是否與路網(wǎng)中某個(gè)路口的位置接近(取臨界值為30米)。 一旦車輛與某個(gè)路口的距離小于 等于30米時(shí)，便將該路口作為計(jì)算的起始路口 。
3.算法中啟發(fā)因子的選取。 由于動(dòng)態(tài)時(shí)間最短路徑基于車輛行程時(shí)間，啟發(fā)因子的取值應(yīng)該也是一個(gè)時(shí)間 值。在實(shí)際的電子地圖中，每個(gè)路口節(jié)點(diǎn)都有實(shí)際的經(jīng)緯度。根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的 經(jīng)緯度，可以推算出兩點(diǎn)之間的物理長(zhǎng)度。由于要找到最優(yōu)解的前提條件是啟發(fā)因子的值 小于等于當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)值)，故取啟發(fā)因子的值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的物 理長(zhǎng)度與城市路網(wǎng)中所允許的最大行車速度的比值。
4.路段權(quán)值變化的判定。
嚴(yán)格意義上，各路段的權(quán)值在實(shí)時(shí)地發(fā)生著改變，但某些變化并未超出駕駛員的 容忍范圍。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)定一個(gè)變化閾值，即與前一時(shí)間段相比，只有在當(dāng)前時(shí)段路段的 權(quán)值的變化超過(guò)一定的比例的情況下，才認(rèn)為該路段的權(quán)值發(fā)生了改變。
5.動(dòng)態(tài)時(shí)間最短路徑的求取 首先在初始時(shí)刻t。，節(jié)點(diǎn)v。，根據(jù)當(dāng)前各條路段的行程時(shí)間，求取一條至目標(biāo)點(diǎn)的 時(shí)間最短路徑。之后，沿著該路線，在車輛即將到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)vx時(shí)，根據(jù)各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值 g'ij(t》，進(jìn)一步修正時(shí)間最短路徑，重新規(guī)劃、至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)Vd的行程路線。此更新過(guò)程
不斷重復(fù)，直至車輛到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。在動(dòng)態(tài)計(jì)算時(shí)間最短路徑過(guò)程中，采用基于路網(wǎng)權(quán)值變 化的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃策略，節(jié)省了運(yùn)算時(shí)間。
權(quán)利要求
一種動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法，其特征在于包括下述步驟(a)通過(guò)MAPX數(shù)據(jù)集集合對(duì)象，將用戶的屬性數(shù)據(jù)與電子地圖的空間數(shù)據(jù)連接，將電子地圖中的路段圖層上傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，生成“路段綁定表”，將電子地圖路段圖層與數(shù)據(jù)庫(kù)中“路段綁定表”的綁定，對(duì)“路段綁定表”隨著路段流量表的實(shí)時(shí)變化而進(jìn)行及時(shí)更新，根據(jù)電子地圖路段圖層中各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值，執(zhí)行動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的交通誘導(dǎo)算法；(b)實(shí)時(shí)讀取車載導(dǎo)航設(shè)備中的GPS信息，與預(yù)存的路網(wǎng)中各個(gè)路口的GPS信息比較，判斷是否與路網(wǎng)中某個(gè)路口的位置接近X，當(dāng)車輛與某個(gè)路口的距離小于等于X時(shí)，將該路口作為動(dòng)態(tài)起點(diǎn)；(c)根據(jù)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度，得出兩點(diǎn)之間的物理長(zhǎng)度，由于要找到最優(yōu)解的前提條件是啟發(fā)因子的值小于等于當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際代價(jià)值，故取啟發(fā)因子的值為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的物理長(zhǎng)度與城市路網(wǎng)中所允許的最大行車速度的比值；(d)設(shè)定一個(gè)變化閾值，即與前一時(shí)間段相比，只有在當(dāng)前時(shí)段路段的權(quán)值的變化超過(guò)一定的比例的情況下，才認(rèn)為該路段的權(quán)值發(fā)生了改變；(e)在初始時(shí)刻to，節(jié)點(diǎn)vo，根據(jù)當(dāng)前各條路段的行程時(shí)間，求取一條至目標(biāo)點(diǎn)的時(shí)間最短路徑，沿著該路線，在車輛即將到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)vx時(shí)，根據(jù)各路段的實(shí)時(shí)權(quán)值g′ij(tx)，進(jìn)一步修正時(shí)間最短路徑，重新規(guī)劃vx至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)vd的行程路線，此更新過(guò)程不斷重復(fù)，直至車輛到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法，其特征在于所述X的優(yōu)選 值是30米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)態(tài)起點(diǎn)的最短路徑規(guī)劃方法，屬于智能交通系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，用于對(duì)車輛行進(jìn)路線的優(yōu)化。該方法始終以車輛當(dāng)前位置為起點(diǎn)，按照車輛行駛時(shí)間多次預(yù)測(cè)有關(guān)路段和交叉口的交通流量等路況信息，無(wú)請(qǐng)求式定時(shí)按照路徑規(guī)劃算法求解最短路徑，從而求得更符合路網(wǎng)實(shí)時(shí)情況的時(shí)間最短路徑，在車輛導(dǎo)航系統(tǒng)屏幕上直接顯示。更新操作量小，從而縮短了計(jì)算時(shí)間。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101739817SQ20091021916
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者劉張雷, 史忠科 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)