[发明专利]一种获取城市道路路网中费用最优路径的方法

说明书

技术领域

本发明涉及感知城市道路交通信息的多约束优化方法，具体地指一种获取城市道路路网中费用最优路径的方法，属于物联网技术领域。

背景技术

智慧城市是数字城市与物联网、云计算相结合的产物，包含智慧传感网、智慧控制网和智慧安全网。智慧城市的理念是把传感器装备到城市生活中的各种物体中所形成的物联网，并通过超级计算机和云计算实现物联网的整合，从而实现数字城市与城市系统整合。

智慧城市的重要组成智能交通系统则是通过对传统交通系统的变革，提升交通系统的信息化、智能化、集成化和网络化，智能采集交通信息、流量、噪音、路面、交通事故、天气、温度等，从而保障人、车、路与环境之间的相互交流，进而提高交通系统的效率、机动性、安全性、可达性、经济性，达到保护环境，降低能耗的作用。

传统的计算机网络以人为中心，而无线传感器网络则是以数据为中心。就是在无线传感器网络当中，各节点内置有不同形式的传感器，用以测量热、红外、声纳、雷达和地震波信号等，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等众多我们感兴趣的物质现象。无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，广泛应用于在智能交通方面。

车辆传感器网络可以提高车辆行驶的安全性和行驶过程的便利性，为智能交通系统做出巨大贡献。比如通过车辆间通信实现主动事故告警，事故隐患提示，帮助驾驶员减少碰撞；在交叉路口和高速路入口等关键地点进行引导和疏通，在公路上行驶时，人们可以通过无线通信系统了解路段的情况，根据是否发生事故或堵车情况及时调整行驶路线；车辆间可以共享天气信息、加油站和餐馆地点等信息；交通系统也可以根据所获得的车流量和路况信息及时地调整红绿灯时间，使交通系统达到更优效率。

因此，研究一种利用收集的动态交通信息以获取费用最优的最优路径的方法，对于驾驶员来说将是非常具有实际意义的。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种获取城市道路路网中费用最优路径的方法，该方法建立城市道路交通实时信息网模型G，并通过蚂蚁算法在所述城市道路交通实时信息网模型G中寻找出满足约束条件的费用最优路径。

实现本发明目的采用的技术方案是一种获取城市道路路网中费用最优路径的方法，包括：

实时采集城市道路信息的数据，根据采集的数据构建城市道路交通实时信息路网模型；

在所述城市道路交通实时信息路网模型中，确定从源点到目标点的费用最优路径满足的约束条件；

采用蚂蚁算法在所述城市道路交通实时信息路网模型中寻找费用最优路径。

在上述技术方案中，实时采集城市道路信息的数据，根据采集的数据构建城市道路交通实时信息路网模型G(V,E,C,W,F,R,T)，式中，V表示城市道路交通实时信息网中的节点，节点为城市道路的交叉路口或一条道路的终点；E表示城市道路交通实时信息网中的线路；W表示所述线路的交通通行参数；C表示线路行驶费用；F表示驾驶员在城市道路中正常的操作行为参数；R表示环境参数；T表示线路行驶总时间。

进一步地，所述约束条件包括：延迟约束条件、费用约束条件、驾驶员的操作行为约束条件、环境约束条件和交通通行能力约束条件，其中，所述延迟约束条件为T≤(T_1max+T_2max+T_3max)，T＝T₁+T₂+T₃，T₁指线路正常行驶所消耗的时间，T₂指线路延误时间，T₂指节点延误时间；所述费用约束条件为C≤(C_1max+C_2max)，C＝C₁+C₂，C₁为城市道路费用主要包括油耗费用，C₂为路桥费用；所述驾驶员的操作行为约束条件F≥F_min；所述环境约束条件为R≥R_min；所述交通通行能力约束条件为W≥W_min。

进一步地，通过蚂蚁算法在所述城市道路交通实时信息网模型G中从源节点出发到达目标节点找到一条费用最优路径，具体包括：

将M只蚂蚁置于源点，所有蚂蚁依次遍历城市道路交通实时信息网模型G中的节点，直至所有蚂蚁到达目标点，或者循环次数达到最大循环次数为止，计算蚂蚁可行路径中满足所述约束条件的费用最优路径。