[发明专利]模拟导弹制导的车辆路径规划方法

说明书

所属技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，涉及车辆路径规划，具体的说是利用计算机软件模拟导弹制导的车辆路径规划方法，用于城市智能交通的路径规划。

背景技术

随着城市交通拥堵的日益严重，驾驶员对路径规划避开拥堵路段(节约出行时间)的呼声越来越高。解决车辆在行驶中避开拥堵路段(节约出行时间)的路径规划问题，不仅能够满足单车路径规划目标，还利于交通系统优化。即，使单车避开拥堵路段，同时使系统各拥堵路段车流量降低。

多数驾驶员的出行需求分为：出行时间最短、出行距离最短或出行时间和距离均较短。同一驾驶员每次的出行需求均不可预知，且随着交通状况的变化，在车辆行驶的过程中，驾驶员的出行需求也会发生变化。如何使路径规划更加符合驾驶员的出行需求，根据驾驶员的出行需求的变化改变路径规划的目标，是大幅提高交通诱导接受率的关键。

城市交通拥堵状况是动态，目前常用的动态路径规划方面算法有：改进A*算法，改进Dijkstra算法，遗传算法等。这些算法各有优势，但多数都以出行距离最短为路径规划目标，不能解决路径规划避开拥堵路段的问题。同时，这些算法缺乏灵活度，路径规划目标不能中途改变，不利于交通诱导。

发明内容

本发明的目的在于克服已有方法的不足，提出一种模拟导弹制导的车辆路径规划的方法，以达到车辆避开拥堵路段(节约出行时间)的目标。通过改进该方法也可用于解决要求避开拥堵路段(节约出行时间)且节约出行距离的路径规划问题，解决车辆在行驶中更改单车路径规划目标的路径规划问题。

实现本发明目的的技术方案是：

首先，导弹制导问题的产生根本原因在于导弹在运行过程中需克服地心引力、空气阻力等问题。导弹制导问题与车辆路径规划问题异曲同工，两者均以到达终点为最终目标；运行过程中均需克服一定阻力或影响因素。本发明模拟导弹制导进行车辆路径规划的主要目的是在单车路径规划时克服交通拥堵路段的影响。因此，该方法主要用于解决车辆在行驶中避开拥堵路段(节约出行时间)的路径规划问题，改进后也适用于解决车辆避开拥堵路段(节约出行时间)且节约出行距离的路径规划问题。

其次，以出行距离最短为目标的路径规划问题是模拟导弹制导的车辆路径规划方法不考虑拥堵问题的一个特例。

再次，模拟导弹制导的车辆路径规划的方法有全局式和步进式两种方式。全局式指在车辆的运行过程中，始终以车辆所在的路段起点为起点，路径规划的终点为目标，不断的进行路径。步进式指在车辆的运行过程中，以车辆所在的路段起点为起点，下一路段的终点为目标，每当车辆进入新的路段时才进行路径规划。

最后，模拟导弹制导的车辆路径规划方法是一种动态路径规划方法，在每次路径规划时，根据当时的单车路径规划目标选择具体的路径规划方法。本发明适于解决车辆在行驶中更改单车路径规划目标的路径规划问题。

根据本发明的目的及技术方案，模拟导弹制导的车辆路径规划的方法分为：1.全局式避开拥堵路段方法，2.全局式避开拥堵路段且节约出行距离方法，3.节约出行距离方法(特例)，4.步进式避开拥堵路段方法，5.步进式避开拥堵路段且节约出行距离方法，及6.基于以上方法的动态目标更改方法(用于车辆在行驶中更改单车路径规划目标和路径规划方式的路径规划)。

为了避免累述，根据各方法的步骤顺序，将方法1-6按照全局式和步进式进行分类表述。1-3为全局式方法，4、5为步进式方法，方法6步骤单独表述。

全局式方法的具体步骤如下：

(1)模拟航迹规划的初步路径规划。实质上是求解理想路径生成点，是建立理想路径是模拟制导算法的第一步。求解理想路径生成点的目的是根据交通系统的车流量和拥堵状况，实时的表征系统中的各畅通点。

(1a)建立坐标系，通常以城市中心为原点，经纬方向为坐标轴方向。根据实际位置，将每个城市道路交叉口在城市交通坐标系中标出，同时标出通过每个城市道路交叉口的各相交通灯信号配时，并使实际的交叉口和各路段车流量数据与这些点实时对应。

(1b)对单一车辆进行理想路径规划时，将车辆所处路段的起点和目标终点在坐标系中进行实时标注。根据车辆所处路段的起点和目标终点的横坐标值，将两者之间的区域划分出来，作为初步路径规划区域。

(1c)考虑初步路径区域内所有交叉口及路段拥堵状况对这一路径规划的影响，结合模拟航迹轨迹的方法，得出类似于航路点的路径点。得到的理想路径生成点在区域内距离拥堵路段及交叉口远，距离畅通路段及交叉口近。