[发明专利]一种融合分层规划和A*

权利要求书

1.一种融合分层规划和A*算法的共享电动汽车路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将道路网络分为高层路网和低层路网，所述的高层路网包括快速路和主干路，低层路网包括次干路和支路；

2)采用A*算法搜寻得到在起点O和终点D的周围设定范围内对应规划目标下的高层路网入口节点o和出口节点d；

3)采用A*算法分别获得在对应规划目标下，低层路网中起点O至高层路网入口节点o的最优路径高层路网中高层路网入口节点o至高层路网出口节点d的最优路径/以及低层路网中终点D至高层路网出口节点d的最优路径/并且组合得到在该规划目标下的分段最优路径/

4)获取最优路径对应的剩余电量，并根据剩余电量判断用户驾驶的共享电动汽车电池电量是否充足，若电池电量充足，则以最优路径/作为最终的最优路径完成当前驾驶，若电池电量不足，则根据服务站的位置提供换车或充电服务，并更新最优路径/对应的剩余电量，直至电池电量充足；

所述的步骤2)中，规划目标包括行程费用最小、行程时间最短以及综合考虑行程费用和时间，所述的行程费用的表达式为：

C_route＝C_drive+C_facha

C_drive＝c₁T_drive+c₂S_range

C_facha＝p×T_char,c

其中，C_route为用户驾驶共享电动汽车从起点到目的地的行程总费用，C_drive为用户的租赁费用，C_facha为用户中途进行充电的费用，c₁为单位时间的收费价格，T_drive为用户的驾驶时间，c₂为单位距离的收费价格，S_range为用户的行驶距离，p为与时间相关的单位时间内的充电单价，T_char,c为在服务站c的充电时间；

所述的行程时间的表达式为：

T_route＝T_drive+T_change+T_facha

其中，T_route为用户驾驶共享电动汽车从起点到目的地的行程总时间，T_change为换车时间，T_drive为用户的驾驶时间，T_facha为快速充电时间，N为所有路网节点和服务站点的集合，x_ij为0-1路径选择变量，若用户驾驶共享电动汽车途经路网节点i和j之间的路段l_ij，则x_ij＝1，否则x_ij＝0，T_ij为用户所经路段l_ij的行驶时间，T_wait1,c为用户在服务站c等待换车的排队时间，T_change,c为交换车辆的时间，T_wait2,c为用户在服务站c等待充电的排队时间；

当规划目标为行程费用最小时，对应的A*算法中的估价函数F(n)的表达式为：

F(n)＝G(n)+H(n)

其中，G(n)为代价函数，H(n)为成本函数，x_n′n为0-1路径选择变量，若用户驾驶共享电动汽车途经相邻路网节点n'和n之间的路段l_nn'，则x_n′n＝1，否则x_n′n＝0，为节点n'到节点n在当前时刻的实时平均行驶速度，d为节点n到终点的直线距离，v为路段的最大行驶速度；

当规划目标为行程时间最短时，对应的A*算法中的估价函数F(n)的表达式为：

F(n)＝G(n)+H(n)

其中，G(n)为代价函数，H(n)为成本函数，x_n′n为0-1路径选择变量，若用户驾驶共享电动汽车途经相邻路网节点n'和n之间的路段l_nn'，则x_n′n＝1，否则x_n′n＝0，为节点n'到节点n在当前时刻的实时平均行驶速度，d为节点n到终点的直线距离，v为路段的最大行驶速度；

对于综合考虑行程费用和时间，A*算法中的估价函数F(n)的表达式为：

F(n)＝αG(n)+(1-α)H(n)

其中，α为费用最小目标所占的权重，G(n)为代价函数，H(n)为成本函数，x_n′n为0-1路径选择变量，若用户驾驶共享电动汽车途经相邻路网节点n'和n之间的路段l_nn'，则x_n′n＝1，否则x_n′n＝0，为节点n'到节点n在当前时刻的实时平均行驶速度，d为节点n到终点的直线距离，v为路段的最大行驶速度，C_min、C_max、T_min、T_max分别为所有路径中行程费用、行程时间的最小值和最大值，当以行程时间最短为单目标时，优化所得规划路径的最小行程时间作为T_min，相应的行程费用作为C_max，同理，以行程费用最小为单目标时，优化所得规划路径的最小行程费用作为C_min，相应的行程时间作为T_max。/