[发明专利]城市交通网中有限制左转弯路口的导航路径规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市交通网中导航路径规划方法，特别涉及城市交通网中有限制左转弯路口的导航路径规划方法。

背景技术

现代城市快速发展下城市规模逐步变大，城市公路网络更是日趋复杂。复杂的现代城市公路环境包含公路全长、车道数量、公路路面情况、车流密度、限制左转弯等方面内容。复杂公路网最优导航路径是在满足限制左转弯等与响应实时公路信息的条件下，结合全公路网各路段情况，优化出满足要求的最佳路径。典型最优导航路径算法有改进型DIJKSTRA算法、遗传算法、神经网络算法等很多种，而在面对公路网中限制左转弯等局部限制问题时无法解决或是通过改进虽然理论可行但算法已不再有效；在现代城市复杂公路网的车辆导航系统中，能够在全局导航下满足局部最优条件的导航路径策略尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、可行有效且计算过程简易、导航速度快的城市交通网中有限制左转弯路口的导航路径规划方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种城市交通网中有限制左转弯路口的导航路径规划方法，包括以下步骤：

步骤1、判断限制左转弯路口是否为导航出发点或目的点；

当限制左转弯路口为导航出发点或目的点时，则该交通网络为纯模拟电阻非广义饱和网络，采用网络图论分析的节点法求解各节点模拟电压；

当限制左转弯路口为地图导航系统中的节点时，则转到步骤2；

步骤2、对限制左转弯路口的拓扑结构进行变构；

步骤3、求解对限制左转弯路口进行变构后的整个交通网中各公路模拟电阻的模拟电导值；

而且，所述步骤2的具体步骤为:设定限制左转弯路口变构之前的拓扑结构是以该路口为中心点的星形结构；当中心点是途中节点时，在除中心点以外的任意两节点之间构造通路，从而使各个关联节点之间直接发生关联。

而且，所述步骤3的具体步骤为：根据非广义饱和网络等效变换原则，变构前的模拟电压与模拟电流关系为V₁＝R₁×I₁；变构后的模拟电压与模拟电流关系为Y₂×V₂＝I₂；因为R₁为已确定的行列式非零矩阵，故得出Y₂＝R₁^-1；又由于Y₂、R₁^-1均为行列式非零对称矩阵，所以可以按照Y₂和R₁^-1的上三角部分对应元素相等，列写非广义饱和无关的代数方程，解出公路的模拟电导值；

其中，V1、V2为变构前后模拟电路图节点电压矩阵，I1、I2为变构前后模拟电路图支路电流矩阵，R1为变构前模拟电路图支路电阻矩阵，Y2为变构后模拟电路支路电导矩阵。

而且，所述网络图论分析的节点法求解各节点模拟电压的方法为：首先，取导航目的点电位为参考电位，其余节点模拟电压为独立变量，列写方程V＝G^-1×E进行求解；其中，V为所需要求解的城市公路网络模拟电压矩阵，G为由上述因素城市公路网络的模拟电导矩阵，E为城市公路网络的外部激励；然后，由I＝G×V求得各条支路电流；最后，路径导航过程从导航出发点开始始终沿着最大模拟电流的流出方向进行搜索，直到导航目的点为止。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明对现代城市公路网中限制左转弯的路口及其关联公路进行拓扑图转化，在二维模拟图基础上建立了现代城市公路网的结构模型，提出一种基于广义饱和的导航路径规划方法。通过对非广义饱和在特殊局部进行以广义饱和电子元件为基础的建模与变构，解决了复杂环境下最优导航路径的理论设计。

2、本发明为适应现代复杂道路交通网中禁止左转弯的复杂情况，提出基于非线性电路的最优路径规划算法。通过对广义饱和伏安特性进行分段非广义饱和化处理，并且改进迭代过程中的控制策略，使现代城市交通网限制左转弯的最优路径的计算方法可行有效，且显著提高了计算效率。在分析了复杂公路网特殊局部最优化的基础上，将广义饱和求解过程离散非广义饱和化，克服了由传统泰勒级数建立的广义饱和方程迭代过程过于繁琐的缺陷，并且运算过程更广泛适用计算机控制，在保证精度的前提下简化了导航路径规划算法，使导航路径速度更快、更高效。

附图说明

图1是本发明的广义饱和在禁止左转路口处的错误示意图；