[发明专利]一种基于路段动态划分的车辆路径诱导方法

摘要

本发明公开了一种基于路段动态划分的车辆路径诱导方法，该方法可通过路段动态划分建立动态路网连通图，搜寻最优路径，实现动态导航。具体包括以下步骤，首先，交通中心通过车联网技术采集车辆的实时信息，利用基于密度的聚类算法（如DBSCAN方法）定时对区域路段进行动态划分，并生成路网的动态连通图；其次，车辆通过发送自身的位置及目的地信息，向交通信息中心请求最优路径；最后，交通信息中心根据车辆的位置及目的地信息，在路网的动态连通图上通过最短路径算法生成最优路径，并传输给车辆，实现路径诱导。本发明的优点为：能够生成实时准确的路网动态连通图，从而为出行者提供最优的路径诱导，缓解城市拥堵，提高行车效率。

主权项

1.一种基于路段动态划分的车辆路径诱导方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：所驾驶车辆每间隔T1时刻获取目的地的经纬度信息、车辆当前位置、速度信息，发送到交通信息服务中心；步骤2：交通信息中心实时采集路网内全部车辆的当前位置、速度信息，每间隔T2时刻通过下述步骤进行动态路径划分，具体为：A、通过地图匹配算法，在交通信息中心地理信息库中查询各车辆对应的自然路段，并将各车辆所处自然路段的两个自然节点坐标与车辆位置、速度信息，以及车辆位置、速度信息采集的时间存放于交通信息中心内部数据库中；B、利用基于密度的聚类算法对每个自然路段上全部车辆，通过下述方法进行聚类处理：Ⅰ、按carid_i中i由1至n的顺序读取交通信息中心内部数据库中自然路段内全部车辆的位置、速度信息，并顺序存放至列表carpointList中；Ⅱ、从carpointList中读取第一辆车的位置信息，计算第一辆车与其余车辆间的距离；其中，与第一辆车间的距离小于或等于设定距离阈值e的车辆对应的车辆位置信息，以及第一辆车的车辆位置信息构成子聚类1；且与第一辆车间的距离小于或等于设定的距离阈值e的车辆对应的车辆位置信息，以及第一辆车的车辆位置信息作为子聚类1的元素，存放入temppoint数组中；在temppoint数组中，若子聚类1中的元素数量大于或等于设定的最小密度阀值minp，则将子聚类1中的车辆位置信息对应的车辆进行标记；同时，作为groupList数组中的一个元素；Ⅲ、从carpointList中读取第二辆车的位置信息，若第二辆车已经标记，则执行步骤Ⅳ；若第二辆车未被标记，则计算第二辆车与其余车辆间的距离；其中，与第二辆车间的距离小于或等于设定阈值e的车辆对应的车辆位置信息，以及第二辆车的车辆位置信息构成子聚类2；且与第二辆车间的距离小于或等于设定阈值e的未标记车辆对应的车辆位置信息，以及第二辆车的车辆位置信息作为子聚类2的元素，存放入temppoint数组中；在temppoint数组中，若子聚类2中的元素数量大于或等于设定的最小密度阀值minp，则将子聚类2中的车辆位置信息对应的车辆进行标记；同时将子聚类2存放入groupList数组中，作为groupList数组中的一个元素；Ⅳ、从carpointList中依次读取第三辆车至第k辆车的位置信息，重复执行Ⅲ，而最后剩余未标记车辆的车辆位置信息视为噪声点；Ⅴ、对groupList数组内存储的x个子聚类中具有相同车辆位置信息的子聚类进行合并，形成一个聚类；C、计算各个自然路段的权重；若第k个子路段中同时具有聚类与子聚类，即步骤B中x>1，则将步骤B中各个自然路段内的各个聚类与子聚类均作为自然路段的子路段，则自然路段被分成k个子路段，各个子路段的长度l_k为各个子路段中距离自然路段两个自然节点距离最近的两车辆的间距；由此通过下式可得到各个自然路段中各子路段内车辆的平均速度为：vmk=1DkΣg=1Dkvgk---(1)]]>式（1）中，为第k个子路段中第g个车辆的速度；D_k为第k个子路段中的车辆的总数；此时，自然路段中第k个子路段的通行时间t_k为：tk=lkvmk---(2)]]>式（2）中，l_k为第k个子路段的长度；将各个自然路段中的相邻子路段内间距最小的两车辆间的路段作为未划分路段，则自然路段中的全部未划分路段的总通行时间t_others为：tothers=l-Σk=0subNumlkVmax---(3)]]>式（3）中l为自然路段中全部未划分路段的总长度；V_max为自然路段的设计速度，即为车辆在该自然路段行驶的允许的最大速度；sumNum为自然路段内子路段的数量；由此通过下式得到各个自然路段的权重w_rs为：wrs=Σk=0subNumtk+tothers---(4)]]>若自然路段内第k个子路段中没有子聚类或仅有一个子聚类，则此时自然路段的平均速度为：vm=1nΣi=1nvi---(5)]]>式（5）中，v_i为自然路段中第i个车辆的速度；n为自然路段中车辆的总数；此时，自然路段中各个子路段的通行时间t为：t=lvm---(6)]]>式（6）中，l为自然路段的长度；则自然路段的权重w_rs为：w_rs＝t              （7）由此通过步骤C可将路网建立成连通网络图G（N,E,W），其中，N为连通网络图中的自然节点数，N={1,2,3,…，h}；E为连通网络图中所有自然路段的集合，E＝{e_rs|(r,s)∈N×N}；r、s分别为各个自然路段的两个端点；W为连同网络图中各个自然路段的权重集合，W＝{w_rs}；w_rs为自然路段e_rs的权重；步骤3：通过最短路径算法得到时间最短路径。