[发明专利]一种基于车路通信的动态路径诱导方法

摘要

本发明涉及车路协同技术和交通诱导技术领域，具体涉及一种通过车载装置与路侧装置之间的信息交互，实现对驾驶员出行路径动态诱导方法。本发明提出一种基于车路通信的动态路径诱导方法，该方法以车辆作为交通信息采集源，通过车载设备与路侧设备进行交通信息的交互，提取并更新路侧设备所辖路网的交通流运行状态参数，同时路侧设备以一定的时间间隔将所辖路网的交通流运行状态参数上传给中心设备。中心设备基于全路网的交通流运行状态信息，为出行车辆提供K条初始最优路径供驾驶员选择，当出行车辆进入路侧设备所辖路网范围时，路侧设备根据所辖路网当前的交通流运行状态，为出行车辆提供所辖路网内的最优出行路径和信息服务。

主权项

一种基于车路通信的动态路径诱导方法，其特征在于出行路径动态优化：(1)车载设备：驾驶员启动车辆在准备出行时，车载设备通过内置GPS模块自动获取车辆的出行起点VEH_O，驾驶员通过车载设备的人机交互界面输入出行终点VEH_D；当车载设备获得驾驶员的出行起点VEH_O和出行终点VEH_D后，通过车载设备内置的无线通信模块将车辆的出行起点VEH_O和出行终点VEH_D发送给中心设备；(2)中心设备：中心设备接收到车载设备的出行起点VEH_O和出行终点VEH_D后，为车辆提供K条初始最优路径：第一条初始最优路径，根据当前时刻中心设备获取的全路网各路段当前时刻的路段平均行程时间作为进行最短路径计算的路段权值，采用Dijkstra算法求解出行起点VEH_O和出行终点VEH_D之间的最短路径，记为Path_TL1；第二条初始最优路径，根据中心设备数据库中存储的历史同期的路段平均行程时间作为进行最短路径计算的路段权值，车辆出行起点VEH_O所在的路段为LINK1，LINK1终点为LK1_D，出发时刻为当前时刻T_NOW，当前时刻中心设备记录的LINK1的路段平均行程时间LT1，则LINK1的路段权值为LT1；当车辆从起点VEH_O到达LK1_D，以LK1_D为起点的道路路段为LINK2和LINK3，则中心设备从前一天的T_NOW+LT1时刻提取LINK2和LINK3的路段平均行程时间D_LT2和D_LT3；从上一周同一日期的T_NOW+LT1时刻提取LINK2和LINK3的路段平均行程时间W_LT2和W_LT3，则LINK2和LINK3的路段权值为：LT2＝δ1·D_LT2+δ2·W_LT2LT3＝δ1·D_LT3+δ2·W_LT3其中：LT2和LT3分别为LINK2和LINK3为路段权值；δ1和δ2为路段权值调整系数，且δ1+δ2＝1；以此类推，以路段LINK2的终点为起点的路段为LINK4和LINK5，以路段LINK3的终点为起点的路段为LINK6和LINK7；则中心设备从前一天的T_NOW+LT1+LT2时刻提取LINK4和LINK5的路段平均行程时间D_LT4和D_LT5；从上一周同一日期的T_NOW+LT1+LT2时刻提取LINK4和LINK5的路段平均行程时间W_LT4和W_LT5；从前一天的T_NOW+LT1+LT3时刻提取LINK6和LINK7的路段平均行程时间D_LT6和D_LT7；从上一周同一日期的T_NOW+LT1+LT3时刻提取LINK6和LINK7的路段平均行程时间W_LT6和W_LT7；则LINK4、LINK5、LINK6、LINK7的路段权值为：LT4＝δ1·D_LT4+δ2·W_LT4LT5＝δ1·D_LT5+δ2·W_LT5LT6＝δ1·D_LT6+δ2·W_LT6LT7＝δ1·D_LT7+δ2·W_LT7其中：LT4、LT5、LT6、LT7分别为LINK4、LINK5、LINK6、LINK7的路段权值；以此类推，直至出行起点VEH_O和出行终点VEH_D之间最短路径计算中所需的路段均被重新赋予路段平均行程时间的权值；在进行路段权值赋值的同时，中心设备采用Dijkstra算法求解出行起点VEH_O和出行终点VEH_D之间的最短路径，记为Path_TL2；第三条初始最优路径，假设LINK1的起点为VEH_O，终点为LK1_D，以LK1_D为起点的道路路段为LINK2和LINK3，以路段LINK2的终点为起点的路段为LINK4和LINK5，以路段LINK3的终点为起点的路段为LINK6和LINK7，出发时刻为当前时刻T_NOW；首先中心设备提取路段LINK1当前时刻和上一个信息处理时间间隔的路段平均行程时间分别为N_LT1和P_LT1，以及路段前一天和上一周同一日期的T_NOW时刻的路段平均行程时间分别为D_LT1和W_LT1；其次，中心设备提取路段LINK2、LINK3当前时刻和上一个信息处理时间间隔的路段平均行程时间分别为N_LT2、N_LT3和P_LT2、P_LT3；同时提取路段LINK2、LINK3前一天和上一周同一日期的T_NOW+N_LT1时刻的路段平均行程时间分别为D_LT2、D_LT3和W_LT2、W_LT3；以此类推，中心设备提取LINK4、LINK5、LINK6、LINK7当前时刻和上一个信息处理时间间隔的路段平均行程时间分别为N_LT4、N_LT5、N_LT6、N_LT7和P_LT4、P_LT5、P_LT6、P_LT7；从前一天的T_NOW+N_LT1+N_LT2时刻提取LINK4和LINK5的路段平均行程时间D_LT4和D_LT5；从上一周同一日期的T_NOW+N_LT1+N_LT2时刻提取LINK4和LINK5的路段平均行程时间W_LT4和W_LT5；从前一天的T_NOW+N_LT1+N_LT3时刻提取LINK6和LINK7的路段平均行程时间D_LT6和D_LT7；从上一周同一日期的T_NOW+N_LT1+N_LT3时刻提取LINK6和LINK7的路段平均行程时间W_LT6和W_LT7；则：LT1＝λ1·N_LT1+λ2·P_LT1+λ3·D_LT1+λ4·W_LT1LT2＝λ1·N_LT2+λ2·P_LT2+λ3·D_LT2+λ4·W_LT2LT3＝λ1·N_LT3+λ2·P_LT3+λ3·D_LT3+λ4·W_LT3LT4＝λ1·N_LT4+λ2·P_LT4+λ3·D_LT4+λ4·W_LT4LT5＝λ1·N_LT5+λ2·P_LT5+λ3·D_LT5+λ4·W_LT5LT6＝λ1·N_LT6+λ2·P_LT6+λ3·D_LT6+λ4·W_LT6LT7＝λ1·N_LT7+λ2·P_LT7+λ3·D_LT7+λ4·W_LT7其中：LT1、LT2、LT3、LT4、LT5、LT6、LT7分别为LINK1、LINK2、LINK3、LINK4、LINK5、LINK6、LINK7的路段权值；λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、分别为路段权值调整系数，且λ1+λ2+λ3+λ4＝1；以此类推，直至出行起点VEH_O和出行终点VEH_D之间最短路径计算中所需的路段均被重新赋予路段平均行程时间的权值；在进行路段权值赋值的同时，中心设备采用Dijkstra算法求解出行起点VEH_O和出行终点VEH_D之间的最短路径，记为Path_TL3；(3)路侧设备：中心设备为车辆提供三条初始最优路径后，驾驶员根据自己的偏好选择其中的一条诱导路径出行，则选择出行路径记为Path_INI；假设Path_INI经过路侧设备所辖路网范围的入口节点为VEH_IN，出口节点为VEH_OUT；当车辆进入路侧设备所辖路网范围时，路侧设备获取所辖路网各路段上各车辆的瞬时速度，同时，将路段划分为上游路段、中部路段、下游路段三部分；根据车辆VEH_GPS的车辆经纬度信息，将车辆瞬时速度划分为道路路段的上游路段车辆瞬时速度VEH_UVi、中部路段车辆瞬时速度VEH_MVi、下游路段车辆瞬时速度VEH_DVi三类位置速度：VEH_UVi=Σj=1M1VEH_UVi,j]]>VEH_MVi=Σj=1M2VEH_MVi,j]]>VEH_DVi=Σj=1M3VEH_DVi,j]]> VEH_Vi＝δ1·VEH_UVi+δ2·VEH_MVi+δ3·VEH_DViLINK_Ti=LINK_LiVEH_Vi]]>其中：VEH_UVi、VEH_MVi、VEH_DVi分布为路侧设备所辖路网第i道路路段的上游路段车辆瞬时速度、中部路段车辆瞬时速度、下游路段车辆瞬时速度；VEH_UVi,j、VEH_MVi,j、VEH_DVi,j分别为路侧设备所辖路网第i道路路段的第j辆车的上游路段车辆瞬时速度、中部路段车辆瞬时速度、下游路段车辆瞬时速度；M1、M2、M3分别为处于道路路段的上游路段、中部路段、下游路段的车辆总数；VEH_Vi为路侧设备所辖路网第i道路路段的平均行驶速度；δ1、δ2、δ3分别为道路路段平均速度调整系数；LINK_Ti为路侧设备所辖路网第i道路路段的平均行驶时间；LINK_Li为路侧设备所辖路网第i道路路段的路段长度；同时，根据车辆进入路侧设备所辖路网范围的入口节点VEH_IN的时间，路侧设备获取所辖路网各节点交通信号控制器的信号状态信息SIG_INFO，估计车辆行驶路径上各节点的信号等待时间；假设路侧设备所辖路网以VEH_IN为起点的道路路段为LINK1，LINK1的终止节点为LK1_D，以LK1_D为起点的道路路段为LINK2、LINK3；车辆进入VEH_IN的时间为TIN_NOW，LINK1、LINK2、LINK3的路段平均行驶时间为LINK_T1、LINK_T2、LINK_T3，则路侧设备估算TIN_NOW+LINK_T1时刻车辆到达节点LK1_D时通过交叉口所需等待的信号时间LINK_SIG(STime,LTime)1；之后，路侧设备估算TIN_NOW+LINK_T1+LINK_SIG(STime,LTime)1+LINK_T2时刻车辆到达LINK2终止节点时通过交叉口所需等待的信号时间LINK_SIG(STime,LTime)2；路侧设备估算TIN_NOW+LINK_T1+LINK_SIG(STime,LTime)1+LINK_T3时刻车辆到达LINK3终止节点时通过交叉口所需等待的信号时间LINK_SIG(STime,LTime)3；以此类推，路侧设备估算车辆通过所辖路网各路段终止节点时所需等待的信号时间LINK_SIG(STime,LTime)i；则路侧设备所辖路网各路段的路段权值为：LTi＝LINK_Ti+LINK_SIG(STime,LTime)i其中：LTi为路侧设备所辖路网第i道路路段的路段权值；LINK_SIG(STime,LTime)i为车辆通过路侧设备所辖路网第i道路路段所需等待的信号时间函数，STime为等待直行绿灯时间，LTime为等待左转绿灯函数；路侧设备根据所辖路网的道路路段权值LTi＝LINK_Ti+LINK_SIG(STime,LTime)i，采用Dijkstra算法求解出行起点VEH_IN和出行终点VEH_OUT之间的最短路径，记为RSD_Path，并计算所需的行程时间T(RSD_Path)；假设Path_INI初始最优路径在路侧设备所辖路网的路径部分为CCD_Path，采用LTi＝LINK_Ti+LINK_SIG(STime,LTime)i为CCD_Path所包含的道路路段重新赋值，计算车辆通过CCD_Path所需的行程时间为T(CCD_Path)，并与RSD_Path进行比较；如果T(RSD_Path)<T(CCD_Path)，则在路侧设备所辖范围内，将诱导路径变更为RSD_Path，并通过信息引导、信息提示等交通信息服务发送给车载设备，由车载设备通过人机交互界面对驾驶员进行引导。