[发明专利]一种基于车路协同的城市区域路径实时规划方法

说明书

本发明提供了一种基于车路协同的城市区域路径实时规划方法，该方法根据排队车辆消散过程，将路况分为有停车情形、无停车有减速情形和匀速行驶情形，并根据不同的情形计算路阻值。本发明充分利用先进车路协同技术所带来的高效信息交互技术优势，提出了一种考虑车辆在交通信号控制影响下的路段和交叉口行程时间计算方法，并以此为传统路径方法提供了一个分阶段的城市区域最优路径优化方法，为解决车路协同系统中路径问题提供了技术支持和理论依据。

技术领域

本发明属于智能交通/车路协同技术、路径规划领域，具体涉及一种以交叉口交通信号控制和路径转向信息作为影响因素，对传统路径规划系统所得到的结果进行进一步优选的基于车路协同的区域路径实时规划与决策方法。

背景技术

随着我国汽车拥有量的逐年增加，在车辆普及给人民出行带来便利的同时，由于配套的道路设施建设相对迟缓，交通拥堵现象频繁发生。目前常用浮动车技术或固定交通检测器技术作为实时交通数据采集分析方法，但通过单一数据采集手段所能提供的实时交通数据种类十分有限。智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)也因此被提出，为了改善传统交通控制依靠人为干预的不足，提高交通管控的便捷性，ITS运用了先进的传感、计算机与通信技术等，以构建实时、精准和可靠的交通管控系统为设计目标。其中，车联网(Vehicles to X,V2X)作为当前ITS中的研究热点，通过基于近场自组网技术实现了车辆间或车辆与其他职能路侧设备间的通信。其中，以车路协同系统(CooperativeVehicle Infrastructure System,CVIS)作为代表的相关技术具有广阔的发展和应用前景，借助该系统，交管部门可以有效的获取实时路网信息并根据相关内容建立合理有效的路网状态评价系统。

高实时性的路网状态评价系统不仅有助于交管部门更好的管理交通，也能够进一步服务于每一个车辆驾驶者。随着新建道路里程不断增长，各类智能交通基础设施建设不断增加，交通信息更多地被用于指导交通，驾驶员出行服务体验的要求也更严格。在城市道路交通系统中，虽然已有道路规划无法轻易更改，但通过合理的交通秩序管理与出行车辆诱导将能够有效降低交通拥堵程度、提升出行体验，这就推动了城市交通诱导系统(Traffic Guidance System,TGS)的发展。TGS是城市交通管理与控制工作中的关键一环，它为驾驶员发布实时交通信息和路线诱导，促使从而实现路网交通流的合理分配和整体延误的降低。

路径规划问题主要是根据出行者的需求，在给定的数字道路地图中根据OD信息规划出一条最优路径，从而达到节省驾驶员旅行费用的目的。该问题虽然早在几十年前就已经有学者开始进行研究，但由于不断有新的需求出现，可供应用的交通数据种类也越来越丰富，不断有新的研究分支和方法出现。

贵州大学李露蓉等基于优化蚁群算法构建了面向动态路径规划的模型,从而达到控制网络中车流量合理分配的目的。Sen等建立了一个基于旅行时间均值和方差的多目标规划模型，为出行者提供诸如旅行时间变化可能最小的路线，以满足更多实际需求。Backfrieder等面向智能交通系统设计了一个运输网络中智能线路管理的手段，以预测拥塞最小算法为基础向网联汽车提供路线建议。目前百度和高德在路径规划方面已取得成熟的成果，主要是根据浮动车的定位信息动态采集交通流数据，根据实时流量情况和道路拥挤程度动态优化行驶路径，实现行程时间最少或步行距离最短。

先进的路径规划系统离不开海量实时交通数据的支持，近些年来交通信息化大力发展也为这一传统研究领域注入了新的活力，但值得注意的是，目前此类研究中所用的数据主要以基于移动轨迹、手机信令和检测器等来源间接得到的，与真实交通场景存在一定的偏差，导致计算精度和实时性仍存在些许不足；同时，传统方法中以每条路段计算一个路阻权值的方法没有考虑到车辆在灯控信号影响下不同转向所花销时间不同这一特性，在城市道路中，因交通信号控制导致的路阻变化是非常明显的，而两点不足恰恰需要高实时性、高精度的路网评价系统来弥补。