[发明专利]一种基于PM2.5健康出行的路径规划装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于PM2.5健康出行的路径规划装置及方法，包括车载PM2.5检测设备、信息传输模块和服务器终端三大部分，其中，信息传输模块包括GPS模块和GPRS模块，服务器终端包括路径规划模块，PM2.5检测设备安装于浮动车上，并与信息传输模块相连，信息传输模块与服务器终端相连，用户的移动设备只需借助浏览器便可轻松访问服务器终端内的数据。本发明采用改进型Dijkstra算法，主要以PM2.5综合浓度为阻抗，以总浓度最小为目标，健康路径规划遵循以PM2.5最优路径目标优化函数。

技术领域

本发明属于大数据下的路径规划导航系统，具体是一种能够检测PM2.5值，实现健康出行路径规划的装置及方法。

背景技术

随着公路网的逐步完善，汽车保有量越来越大，高密度城市化进程使得交通状况日益紧张，大气污染日益严重。由于大气颗粒物成分复杂，其所携带的重金属元素、环烃有机物等成分随呼吸道进入人体，严重危害人体健康。而其中PM2.5的危害性最为严重，其粒径小、比表面积大，更易富集有毒物质。经研究，PM2.5污染与成人呼吸系统的病症率呈正相关。

因此，在人们出行时，如何准确获取大量PM2.5浓度值，根据浓度值整体情况规划出一条便捷、健康的出现线路是在已存在PM2.5值过高的情况下避免直接吸入大量有害气体，最小程度受到伤害的健康出行应重点考虑的问题。

目前国内外的研究中，路径规划方面主要是按照用户需求进行的基于交通信息的最优路径规划，最优路径的准则有：代价最低、路段规避、通过特定区域等，当前路径规划算法都是以距离、时间或花费为代价最低准则由起点到终点的导航过程，对健康方面的需求并未涉及；应对大气污染方面主要是群众自发带口罩或在PM2.5值爆表天气减少出门等消极应对的个人行为。因此，发明一种针对PM2.5值的健康出行导航系统及路径规划方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于将PM2.5值放入大数据中，为出行提供一种新的导航方法，使出行过程能够更加便捷、健康。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于PM2.5健康出行的路径规划装置，包括车载PM2.5检测设备、信息传输模块和服务器终端三大部分，其中，信息传输模块包括GPS模块和GPRS模块，服务器终端包括路径规划模块，PM2.5检测设备安装于浮动车上，并与信息传输模块相连，信息传输模块与服务器终端相连；PM2.5检测设备可直接采集浮动车所经路径PM2.5值，GPS模块获取浮动车地理位置信息，GPRS模块将获取PM2.5值与地理位置信息传输给 服务器终端的路径规划模块，路径规划模块实现最终路径规划。信息传输模块传输所检测到的PM2.5值、地理坐标和检测时间；地理坐标记录检测PM2.5的浮动车所经过位置，采用标准经纬度坐标；路径规划模块采用改进型Dijkstra算法规划健康出行路线，以原路网结构为基础定位起、终点，根据PM2.5检测值形成带权重的网络拓扑图并简化为有向赋权连通图，以PM2.5浓度最优为目标遍历节点，遍历区域根据搜索限制条件进行缩小，当搜索区域满足矩形限制搜索条件时，以节点为单位进行本层搜索工作，当距离大于一定值R后，可提高搜索层次，直到到达路网最高级；当搜索区域不满足矩形限制搜索条件时，更改搜索区域为矩形搜索，并重新重复以PM2.5浓度值最小为目标的最短路搜索过程，随着搜索层级升高，逐步完善规划路径；其中车载PM2.5检测设备所获取不同时刻同一地点的PM2.5检测值需重复记录。

基于PM2.5健康出行的路径规划方法，具体过程为：

步骤一：确定单路段浮动车样本量

统计时间段T_p内，平均PM2.5估计值为为：

式中，P_i为第i辆浮动车的PM2.5值；i为浮动车序号；N_p为统计时间段内经过路段的浮动车总数。