[发明专利]一种基于车速的路径规划方法

摘要

本发明提供了一种基于车速的路径规划方法。本方法利用路网中平均车速信息反映道路的拥堵状况，将路段中有效车辆的平均车速和路段距离信息加权和作为目标函数计算路段中的综合信息，依据综合信息大小为处于节点的车辆选择下一条要走的路段。该方法考虑了路段的交通状况对于路径规划的影响，缩短了车辆从起点到终点的时耗。此外，车速信息获取便捷、快速，无需复杂计算即可实现对交通状况的准确预估。

主权项

一种基于车速的路径规划方法，其特征在于：本发明是这样实现的：在系统中输入起点、终点，路网中的车辆利用车载服务终端上报车速信息，系统根据路段中的车速信息和距离信息计算路段的综合信息，监控模块根据GPS定位信息监测车辆是否到达终点，是则结束，否则走完规划路段后根据车辆所在节点、相邻可达节点、终点的距离关系缩小车辆搜索范围，锁定可选邻接路段，并根据可选邻接路段的车速信息和距离信息的加权和选择下一条要走的路段。本方法中涉及到的模块如下：存储模块：存储用户输入的起点和终点位置信息、路网信息、车辆的可选路段集合、禁选路段集合、车辆上报的车速信息、上报车速的时间信息、上报信息车辆所在的路段。监控模块：用于监控车辆在地图中的位置信息、相邻可达节点集合及车辆已走路线信息。规划模块：计算车辆所在节点、相邻可达节点及终点之间的位置关系，根据路段的平均车速信息、距离信息的加权和为车辆规划下一条要走的路段。规划路径过程中涉及到如下参数：S(long,lat)为起点经纬度坐标，D(long,lat)为终点经纬度坐标，N为禁选路段集合，Y为可选路段集合，A为路网中以起点为根节点的全部可达路段的集合，vk(t)为t时刻车辆k的速度，dij为车辆所在节点i到相邻可达节点j的直线距离，djD为节点i的相邻可达节点j到终点D的直线距离，diD为车辆所在节点i到终点D的直线距离，λ为判断当前节点、相邻可达节点及终点位置关系的阈值系数，τ(i,j,v)(T)为T时刻路段(i,j)的车速信息，w为车速信息系数，q为距离信息系数，α为距离信息指数，w、q和α目的是将车速信息与距离信息保持在同一数量级，当路段中无有效车速车辆行驶时用C表示路段的车速信息，ψ(i,j,d)为路段(i,j)的距离信息，F(i,j)(T)表示T时刻路段(i,j)的综合信息，车辆根据综合信息的大小选择下一路段，ρ为车速信息的权重系数。其具体方法步骤为：(1)输入起点和终点的地址信息，格式按照结构化地址进行描述，如省、市、县、街道等或标志性建筑名称；(2)将起点和终点的地址描述通过地址解析转换为经纬度坐标S(long,lat)和D(long,lat)标于路网中并存于存储模块；(3)以起点为根节点深度优先遍历路网图，将所有遍历到的路段加入集合A作为可达路段集合存于存储模块；(4)初始化路段集合,其中N＝φ为禁选路段集合，Y＝φ为可选路段集合，其中N∈A,Y∈A，将集合N和Y存于存储模块；(5)路网中车辆每隔1分钟通过车载服务终端上报一次车速vk(t)、上报时间t及上报车辆所在路段；(6)存储模块存储车辆上报的车速信息vk(t)、上报车速的时间信息t、上报信息车辆所在的路段；(7)监控模块判断车辆所在节点i、相邻可达节点j，其中(i,j)∈A‑N，规划模块判断终点是否在路段(i,j)上，是则选择该路段为下一条要走的路段并执行步骤(14)，否则执行步骤(8)；(8)计算车辆所在节点、相邻可达节点与终点D的位置关系是否满足dij+djD＜λdiD，是则将路段(i,j)作为可选路段加入集合Y，否则作为禁选路段加入集合N；(9)规划模块判断集合Y中可选路段(i,j)当前时段(T‑1min,T)车辆数量n是否大于0，是则执行步骤(10)否则车速信息τ(i,j,v)(T)＝C；(10)监控模块判断车辆终点是路段(i,j)中某点的车辆记为车速无效车辆予以剔除，车速有效车辆数量为m,若m＞0计算车速有效车辆信息否则τ(i,j,v)(T)＝C；(11)规划模块计算可选路段(i,j)的距离信息ψ(i,j,d)＝q/(djD)α；(12)规划模块计算可选路段(i,j)T时间的综合信息F(i,j)(T)＝ρτ(i,j,v)(T)+(1‑ρ)ψ(i,j,d)；(13)规划模块选择集合Y中综合信息F(i,j)(T)最大的路段为车辆下一条要走的路段；(14)监控模块根据GPS定位检测车辆是否到达目的地，是则结束，否则执行步骤(15)；(15)走完规划路段后，将可选路段集合Y加入禁选路段集合N，同时清空集合Y，执行步骤(7)。