考慮車輛類型及平面交叉口延誤的gps導(dǎo)航路徑優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種路徑優(yōu)化方法，具體涉及一種考慮車輛類型及平面交叉口延誤的 GPS導(dǎo)航路徑優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，造成了城市擁堵現(xiàn)象的日趨嚴(yán)重。自1990年第一臺(tái)車 載GPS出現(xiàn)以來(lái)，車載GPS迅速發(fā)展并日漸成熟。如今，車載GPS技術(shù)已十分完善且得到廣泛 應(yīng)用。如何進(jìn)一步提高車載GPS導(dǎo)航準(zhǔn)確度成為其繼續(xù)發(fā)展不可避免的問(wèn)題。由于交叉口處 信號(hào)控制及擁堵造成的排隊(duì)現(xiàn)象等原因，車輛行駛至交叉口處時(shí)將不可避免地產(chǎn)生時(shí)間延 誤。因此，在進(jìn)行路徑選擇時(shí)，將交叉口延誤作為考慮因素之一是十分必要的。
[0003] 車載導(dǎo)航儀進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，選擇方案主要分三種:第一種為最短距離方案，即選 擇起終點(diǎn)間距離最短的道路為推薦路徑，例如百度導(dǎo)航中最短路程的選擇方案;第二種為 最短時(shí)間方案，即在最短距離的基礎(chǔ)上加入對(duì)道路限速利用，選擇起始點(diǎn)間通過(guò)時(shí)間最短 的道路為推薦路徑，這類方案是目前各類導(dǎo)航普遍使用的方案;第三種為基于實(shí)時(shí)交通路 況的動(dòng)態(tài)路徑選擇方案，例如谷歌導(dǎo)航中避免擁堵的導(dǎo)航方案，百度導(dǎo)航中不走高速的導(dǎo) 航方案等。
[0004] 目前，車載GPS導(dǎo)航計(jì)算交叉口延誤時(shí)，普遍采用的方法是在優(yōu)化導(dǎo)航路徑選擇方 案時(shí)加入交叉口延誤這一因素，將交叉口作為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行考慮。在申請(qǐng)?zhí)枮?01410706334.0 的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，將交叉口作為節(jié)點(diǎn)處理，并分為轉(zhuǎn)向受限節(jié)點(diǎn)和自由節(jié)點(diǎn)；在申請(qǐng) 號(hào)為CN201410578490.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，以該方案定義的交叉口延誤的時(shí)間變化率 為基礎(chǔ)對(duì)交叉口賦權(quán)，然后在確定路徑選擇方案時(shí)加入交叉口權(quán)值的考慮；在申請(qǐng)?zhí)枮?CN200910033090.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，考慮在交叉口處不同轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向費(fèi)用來(lái)增 加導(dǎo)航的準(zhǔn)確性，但該方法并未單獨(dú)考慮通過(guò)節(jié)點(diǎn)費(fèi)用，而是將兩節(jié)點(diǎn)以及兩節(jié)點(diǎn)間的路 段作為一個(gè)整體計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供一種考慮車輛類型及 交叉口延誤的車載GPS導(dǎo)航路徑優(yōu)化方法，該方法不同于以往從路徑選擇方案的角度提高 導(dǎo)航精度，而是從計(jì)算路徑時(shí)間的角度，估算交叉口通過(guò)時(shí)間，從而提高導(dǎo)航精度。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0007] -種考慮車輛類型及平面交叉口延誤的GPS導(dǎo)航路徑優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一，選擇車型，車型包括大客車、小客車以及貨車；
[0009] 步驟二，選擇導(dǎo)航的起點(diǎn)與終點(diǎn)，車載GPS提供從起點(diǎn)到終點(diǎn)的所有可選路徑U， L2，L3，…，Lm;
[0010] 步驟三，分別計(jì)算通過(guò)路徑"々，。，…，^所需的時(shí)間^上工廣^^具體過(guò)程包 括：
[0011] 步驟3-1，將路徑Li( i = 1，2，. . .，m)分成相連的直線路段h，12，13，…，lx(x 2 1)，按 照從起點(diǎn)到終點(diǎn)的先后順序標(biāo)記途中經(jīng)過(guò)的交叉口 C1，C2,C3，H_，Cy(y2〇);
[0012] 步驟3-2,計(jì)算車輛通過(guò)直線路段所需的時(shí)間巧
[0013] TLj + (.V> 1)
[0014] 上式中，(d)為車輛通過(guò)路段h，12，13，…，1Χ(Χ Μ)所需的時(shí)間；
[0015] 步驟3-3,計(jì)算車輛通過(guò)路徑U上的所有交叉口所需的時(shí)間％ :
[0016] TC) = ^ +??% + · · · +tCj (J > 0：)
[0017] 上式中，V,(:…（tr > 0)為車輛通過(guò)交叉口 ci，C2，c3，…，cy (y 2 0)所需的時(shí)間； 計(jì)算車輛通過(guò)某一交叉口Ci(i = l，2, . . .，y)所需的時(shí)間&的具體計(jì)算步驟如下：
[0018] (1)判斷交叉口 Ci是否為信號(hào)燈控制的交叉口；
[0019] (2)若交叉口Ci為無(wú)信號(hào)燈控制的交叉口，不同車型的車輛原地起步加速度a和起 動(dòng)延誤時(shí)間t q各不相同，則車輛通過(guò)交叉口Cl所用時(shí)間為：
[0021 ]上式中，s為車輛通過(guò)交叉口 Ci時(shí)經(jīng)過(guò)的路程，a為車輛原地起步加速度，tq為起動(dòng) 延誤時(shí)間；
[0022] (3)若交叉口 Ci為信號(hào)燈控制的交叉口，車輛到達(dá)交叉口時(shí)，車輛要去方向上的信 號(hào)燈周期以及紅燈、綠燈、黃燈時(shí)長(zhǎng)分別為C、tR、tG、tY，則車輛到達(dá)交叉口時(shí)信號(hào)燈為綠燈 或黃燈的概率Pi為：
[0024] 此時(shí)車輛以在進(jìn)入交叉口前的路段上行駛速度％勻速通過(guò)交叉口，通過(guò)時(shí)間'為
' ;車輛到達(dá)交叉口時(shí)對(duì)應(yīng)方向的信號(hào)燈為紅燈的概率?2為
·，此時(shí)車輛先停在 停車線前，綠燈亮?xí)r，再原地起步勻加速通過(guò)交叉口，通過(guò)時(shí)間k為：
[0026]上式中，車輛停車等待的時(shí)間，停車等待的時(shí)間U服從(0，tR)內(nèi)的均勻分布， 即tw~U(0，tR);根據(jù)均勾分布的特征，停車等待時(shí)間tw
:;因此，車輛通過(guò)交叉口 Ci 所用的時(shí)間為：
[0028] 步驟3-4,計(jì)算車輛通過(guò)路徑U所需的時(shí)間Ti(i = l，2, . . .，m)為：
[0029] Tt=TL_ +TC-
[0030] 步驟四，比較Ti，T2，T3，…，Tm，找出最短時(shí)間T min，最短時(shí)間對(duì)應(yīng)的路徑即為最佳的 路徑。
[0031] 進(jìn)一步地，所述的步驟3-3的具體過(guò)程包括：
[0032] 步驟3-3-1，判斷交叉口 Cl是否為信號(hào)燈控制的交叉口，若Cl為無(wú)信號(hào)控制的交叉 口，則執(zhí)行步驟3-3-2，否則執(zhí)行步驟3-3-3;
[0033] 步驟3-3-2,判斷交叉口類型，并計(jì)算車輛在不同情況下經(jīng)過(guò)交叉路口的時(shí)間； [0034]①若交叉口 Ci為十字型交叉口，則：
[0035]情況一，車輛直行通過(guò)交叉口所需的時(shí)間4,為：
[0037] 上式中，a為車輛起步加速度，tq為車輛起步延誤時(shí)間，SAE為車輛直行通過(guò)交叉口 時(shí)通過(guò)的路程；
[0038]情況二，車輛左轉(zhuǎn)通過(guò)交叉口所需的時(shí)間匕為：
[0040]上式中，d為單向車道的寬度，R為十字型交叉路口的車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑；
[0041 ]情況三，車輛右轉(zhuǎn)通過(guò)交叉口所需的時(shí)間為：
[0043] ②若交叉口 Ci為T字型交叉口，則：
[0044] 情況一，當(dāng)車輛從南向駛來(lái)準(zhǔn)備向東、西向轉(zhuǎn)彎時(shí)：
[0045] 向西向轉(zhuǎn)彎時(shí)通過(guò)交叉口所需時(shí)間^為：
[0047] 上式中，tq為車輛起步延誤時(shí)間，a為車輛起步加速度，d為單向車道的寬度，R為T 字型交叉口的車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑；
[0048] 向東向轉(zhuǎn)彎時(shí)通過(guò)交叉口所需時(shí)間（,.為：
[0050]情況二，當(dāng)車輛從西向駛來(lái)準(zhǔn)備直行向東或向南轉(zhuǎn)彎時(shí)：
[0051 ]直行通過(guò)交叉口的時(shí)間為：
[0053]向南轉(zhuǎn)彎通過(guò)交叉口的時(shí)間為：
[0055]情況三，當(dāng)車輛從東向駛來(lái)準(zhǔn)備直行向西或向南轉(zhuǎn)彎時(shí)：
[0056] 直行通過(guò)交叉口的時(shí)間為：
[0058]向南轉(zhuǎn)彎通過(guò)交叉口的時(shí)間為：
[0060]③若交叉口 Ci為環(huán)形交叉口，則車輛通過(guò)交叉口的時(shí)間為：
[0062] 上式中，RC為為環(huán)形交叉口內(nèi)圈的半徑，η為與環(huán)形交叉口相接的車道的數(shù)量，d為 單向車道的寬度，％為車輛進(jìn)入環(huán)島前的路段上的限速；
[0063] 步驟3-3-3,判斷被信號(hào)燈控制的交叉口的類型，并計(jì)算車輛在不同情況下經(jīng)過(guò)交 叉口的時(shí)間：
[0064]①若交叉口 Ci為十字型交叉口，則：
[0065] 情況一，車輛直行通過(guò)交叉口所需的時(shí)間&為：
[0067]上式中，a為車輛起步加速度，tq為車輛起步延誤時(shí)間，d為單向車道的寬度，R為十 字型交叉路口的車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑，1^為車輛在進(jìn)入交叉口前的路段上行駛時(shí)的限速， k、\為南北方向信號(hào)燈的紅燈、綠燈、黃燈持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，&為南北方向信號(hào)燈周期； [0068]情況二，車輛左轉(zhuǎn)通過(guò)交叉口所需的時(shí)間&為：
[0070] 上式中，h、心、心2分別為東西方向信號(hào)燈的紅燈、綠燈、黃燈持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，C2為東 西方向信號(hào)燈周期；
[0071] 情況三，車輛右轉(zhuǎn)通過(guò)交叉口所需的時(shí)間L為：
[0073] ②若交叉口 Ci為T字型交叉口，則：
[0074] 情況一，當(dāng)車輛從南向駛來(lái)準(zhǔn)備向東、西向轉(zhuǎn)彎時(shí)：
[0075]向西向轉(zhuǎn)彎時(shí)通過(guò)交叉口所需時(shí)間氣為：
[0077]上式中，tq為車輛起步延誤時(shí)間，a為車輛起步加速度，d為單向車道的寬度，R為T 字型交叉口的車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑;C3、k、％、匕3分別為東西方向信號(hào)燈周期及紅燈、綠 燈、黃燈時(shí)長(zhǎng);\為車輛在進(jìn)入交叉口前的路段上行駛時(shí)的限速；
[0078]向東向轉(zhuǎn)彎時(shí)通過(guò)交叉口所需時(shí)間為：
[0080] 情況二，當(dāng)車輛從西向駛來(lái)準(zhǔn)備直行向東或向南轉(zhuǎn)彎時(shí)：
[0081] 直行通過(guò)交叉口