CN101561288A - 利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法，主要步骤如下：(1)设有两种供用户选择的功能状态，分别为数码功能和导航功能，选择导航功能进入相应导航界面；(2)开机初始化；(3)依据初始化获得的地图数据进行扫描搜索；代价标准和代价函数的建立，评价函数的计算，开始路径规划；(4)将路径规划的结果记录，并将选择的路段显示在数码相机的LCD屏上；(5)计算选择路段的总长度，根据由汽车速度传感器获得的当前速度估算车辆到达目的地所需要的时间。本发明在原有GPS数码相机的基础上，增加了路径导航功能，不但能为出行者指引道路，还能够让驾驶员驾驶车辆有效地避开交通阻塞的道路，既省油又节约时间，更加实用。

Description

利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法

技术领域

本发明涉及利用数码相机实现车辆导航的方法，特别涉及一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法。

背景技术

近年来，随着数码相机技术水平的不断提高，数码相机的基本属性功能已日趋完善，因此，数码相机不可避免的开始走向多功能的道路。另一方面，随着生活水平的日益提高，汽车逐渐成为生活中不可缺少的交通工具，然而，随着道路上车辆数目的不断增多，势必会导致交通阻塞现象，给人们的出行造成负担。

在相机集成化功能发展的同时，爱国者数码相机已经推出了在数码相机中融入GPS定位导航功能，可以使相机实时的追踪到现实车辆，并通过卫星定位车辆的位置，将车辆的行驶路线显示在数码相机的LCD屏中，让驾驶员实时观测，这便能够让驾驶者轻松的了解自己车辆所处的位置，为其提供行进的方便。但是，这种定位导航功能只能够单一的反映车辆的位置，而在现代的智能交通系统中，对于出行者来说，最重要的并不是仅仅让他了解其所在的位置，而是有助其找到到达目的地的最优路径。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法。本发明正是基于这一方面问题，在数码相机原有的系统中增加智能导航模块，以此为出行者提供其要到达目的地的最优路径，使其用最短的时间、最短的行程距离到达目的地。

为实现上述目的本发明所采用的实施方式如下：

一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法，实施步骤如下：

步骤一：相机开机后，设有两种供用户选择的功能状态，分别为数码功能和导航功能，选择导航功能进入相应导航界面；

步骤二：开机初始化；

步骤三：依据初始化获得的地图数据进行扫描搜索；代价标准和代价函数的建立，评价函数的计算，开始路径规划；

步骤四：将路径规划的结果记录，并将选择的路段显示在数码相机的LCD屏上；

步骤五：计算选择路段的总长度，根据由汽车速度传感器获得的当前速度估算车辆到达目的地所需要的时间；

所述利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤二开机初始化包括如下步骤：

(1)针对电子地图建立初始路网的邻接表；

所述电子地图中的每个地点都用一个顶点表示，每个地点相连的道路用一条边来表示，这样，地图中的地点和道路的关系就抽象成为了点与边的关系；

其中，第一列表示的是顶点表，其余的表示的是边表；它所占用的空间为O(n+e)，其中n表示结点的个数，e表示的是边的条数；

(2)进行初始化；

导航功能在加电启动后，首先导航协议及表示功能状态的状态位置0，全局变量完成赋初值后唤醒通讯消息管理进程，并修改任务队列相应活动状态位，并循环加电登录直到加电成功，若不成功则无法向下进行；完成加电初始化后进入暂停状态，开始接受有效的卫星定位信号，相机上传协议函数后定位初始化完成，唤醒上传定位数据后进入休眠状态，初始化结束；

利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤三路径规划包括如下步骤：

(1)定义道路网模型如下：

任意一条有向道路R_i的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_i=\left\{(S_i,T_i,V_{\mathrm{iw}})\right|S_i,T_i\∈N\}\\ V_{\mathrm{iw}}=f(1/n_{\mathrm{iw}})\\ n_{\mathrm{iw}}=n_{i(w-1)}+I_{\mathrm{iw}}+O_{\mathrm{iw}}\end{array}\right.$

其中，S_i、T_i分别为道路的起始结点和终止结点；在离散时间的w时刻，该道路的车辆行驶速度为V_iw，车辆累积量为n_iw，流入量为I_iw，流出量为O_iw；

(2)将道路的代价函数分成静态C_g和动态C_q两个部分，每台车辆在某个时刻t根据随机产生的起始结点(S_m或S_n)和目标结点(E_m或E_n)，利用规划函数产生任务序列结点，车辆的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}C=(C_g,C_p)\\ C_g=\left\{C_m\right|m=1,\·\·\·,{\mathrm{\μC}}_{\max }\}\\ C_p=\left\{C_n\right|n=1,\·\·\·,(1-\mathrm{\μ})C_{\max }\}\\ C_m=\left\{(K_{\mathrm{mw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLANS}(S_m,E_m))\right|S_m,E_m\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\\ C_n=\left\{(K_{\mathrm{nw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLAND}(S_n,E_n,t))\right|S_n,E_n\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\end{array}\right.$

其中，在离散时间的w时刻某车辆位于R_iw道路上的K_iw位置；μ为一个常数，0≤μ≤1；

任意一辆普通车辆在w时刻的行为定义为：

K′_mw＝K_nw+V_iw×Δt

若K′_mw∈R_iw，则K_m(w+1)＝K′_mw；

否则按照规划的序列重新计算R_jw和对应的坐标K″_mw；

若n_jw＜n_jmax，则： $\left\{\begin{array}{c}{K}_{m(w+1)}=K_{\mathrm{mw}}^{\′\′}\\ O_{i(w+1)}=O_{\mathrm{iw}}+1\\ I_{j(w+1)}=I_{\mathrm{jw}}+1\end{array}\right.;$ 否则K_m(w+1)＝K_mw或重新规划；

n_jmax表示一条道路上所能容纳的最大车辆数；导航车辆的行为定义仿照普通车辆的进行；

利用路径规划的结果数据进行导航的详细流程如下：

(1)为相关的变量赋初值，初始化工作表；

(2)设置导航数据；

(3)得到当前车辆位置；

(4)判断其当前的引导方式；

对上述流程中相关的导航数据处理的详细步骤如下：

(1)根据GPS信息判断车辆是否在道路上；通过地图匹配技术比较车辆的位置与所在路段的关系，若偏离则进入导航暂停状态或者强行中止导航；

(2)车辆未发生离路，处于正常行驶状态，即判断其引导的方式，并选择其下一个应到达的节点作为下一步的初始节点；

(3)判断下一个节点是否为目的地节点，如果下一个节点即为其目的地节点，则车辆停止，并发送“完成”的导航数据；否则继续导航，发送标识导航数据后返回(1)；

(4)释放空间。

本发明的有益效果是：本发明在原有GPS数码相机的基础上，增加了交通路径导航功能，不但能为出行者指引道路，还能够让引导驾驶员驾驶车辆有效地避开交通阻塞的道路，既省油又节约时间，更加贴近生活，利用该方法导航车辆，安全可靠，安全实用。

本发明可直接利用现有的数码相机硬件资源，无需增加任何硬件成本，且能给用户带来极大的便利。总之，本发明构思合理，效果显著，使用方便，应用广泛。

附图说明

图1是本发明方法针对电子地图建立初始路网的邻接表示意图；

图2是本发明方法初始化流程图；

图3是本发明方法导航步骤流程图；

图4是本发明方法导航处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征详述如下：

参见图1-图4，一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法，实施步骤如下：

步骤一：相机开机后，设有两种供用户选择的功能状态，分别为数码功能和导航功能，选择导航功能进入相应导航界面；

步骤二：开机初始化；

步骤三：依据初始化获得的地图数据进行扫描搜索；代价标准和代价函数的建立，评价函数的计算，开始路径规划；

步骤四：将路径规划的结果记录，并将选择的路段显示在数码相机的LCD屏上；

步骤五：计算选择路段的总长度，根据由汽车速度传感器获得的当前速度估算车辆到达目的地所需要的时间；

所述利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤二开机初始化包括如下步骤：

(1)针对电子地图建立初始路网的邻接表；

参见图1，所述电子地图中的每个地点都用一个顶点表示，每个地点相连的道路用一条边来表示；这样，地图中的地点和道路的关系就抽象成为了点与边的关系；

其中，第一列表示的是顶点表，其余的表示的是边表；它所占用的空间为O(n+e)，其中n表示结点的个数，e表示的是边的条数；

(2)进行初始化；

导航功能在加电启动后，首先导航协议及表示功能状态的状态位置0，全局变量完成赋初值后唤醒通讯消息管理进程，并修改任务队列相应活动状态位，并循环加电登录直到加电成功，若不成功则无法向下进行；完成加电初始化后进入暂停状态，开始接受有效的卫星定位信号，相机上传协议函数后定位初始化完成，唤醒上传定位数据后进入休眠状态，初始化结束；

利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤三路径规划包括如下步骤：

(1)定义道路网模型如下：

任意一条有向道路R_i的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_i=\left\{(S_i,T_i,V_{\mathrm{iw}})\right|S_i,T_i\∈N\}\\ V_{\mathrm{iw}}=f(1/n_{\mathrm{iw}})\\ n_{\mathrm{iw}}=n_{i(w-1)}+I_{\mathrm{iw}}+O_{\mathrm{iw}}\end{array}\right.$

其中，S_i、T_i分别为道路的起始结点和终止结点；在离散时间的w时刻，该道路的车辆行驶速度为V_iw，车辆累积量为n_iw，流入量为I_iw，流出量为O_iw；

(2)将道路的代价函数分成静态C_g和动态C_p两个部分，每台车辆在某个时刻t根据随机产生的起始结点(S_m或S_n)和目标结点(E_m或E_n)，利用规划函数产生任务序列结点，车辆的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}C=(C_g,C_p)\\ C_g=\left\{C_m\right|m=1,\·\·\·,{\mathrm{\μC}}_{\max }\}\\ C_p=\left\{C_n\right|n=1,\·\·\·,(1-\mathrm{\μ})C_{\max }\}\\ C_m=\left\{(K_{\mathrm{mw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLANS}(S_m,E_m))\right|S_m,E_m\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\\ C_n=\left\{(K_{\mathrm{nw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLAND}(S_n,E_n,t))\right|S_n,E_n\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\end{array}\right.$

其中，在离散时间的w时刻某车辆位于R_iw道路上的K_iw位置；μ为一个常数，0≤μ≤1；

任意一辆普通车辆在w时刻的行为定义为：

K′_mw＝K_mw+V_iw×Δt

若K′_mw∈R_iw，则K_m(w+1)＝K′_mw；

否则按照规划的序列重新计算R_jw和对应的坐标K″_mw；

若n_jw＜n_jmax，则： $\left\{\begin{array}{c}{K}_{m(w+1)}=K_{\mathrm{mw}}^{\′\′}\\ O_{i(w+1)}=O_{\mathrm{iw}}+1\\ I_{j(w+1)}=I_{\mathrm{jw}}+1\end{array}\right.;$ 否则K_m(w+1)＝K_mw或重新规划；

n_jmax表示一条道路上所能容纳的最大车辆数；导航车辆的行为定义仿照普通车辆的进行；

利用路径规划的结果数据进行导航的详细流程如下：

(1)为相关的变量赋初值，初始化工作表；

(2)设置导航数据；

(3)得到当前车辆位置；

(4)判断其当前的引导方式；

对上述流程中相关的导航数据处理的详细步骤如下：

(1)根据GPS信息判断车辆是否在道路上；通过地图匹配技术比较车辆的位置与所在路段的关系，若偏离则进入导航暂停状态或者强行中止导航；

(2)车辆未发生离路，处于正常行驶状态，即判断其引导的方式，并选择其下一个应到达的节点作为下一步的初始节点；

(3)判断下一个节点是否为目的地节点，如果下一个节点即为其目的地节点，则车辆停止，并发送“完成”的导航数据；否则继续导航，发送标识导航数据后返回(1)；

(4)释放空间。

利用上述方法，有效的为车辆提供动态路径规划实现导航，安全可靠。

上述参照实施例对该利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1、一种利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法，实施步骤如下：

步骤一：相机开机后，设有两种供用户选择的功能状态，分别为数码功能和导航功能，选择导航功能进入相应导航界面；

步骤二：开机初始化；

步骤三：依据初始化获得的地图数据进行扫描搜索；代价标准和代价函数的建立，评价函数的计算，开始路径规划；

步骤四：将路径规划的结果记录，并将选择的路段显示在数码相机的LCD屏上；

步骤五：计算选择路段的总长度，根据由汽车速度传感器获得的当前速度估算车辆到达目的地所需要的时间；

所述利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤二开机初始化包括如下步骤：

(1)针对电子地图建立初始路网的邻接表；

所述电子地图中的每个地点都用一个顶点表示，每个地点相连的道路用一条边来表示，电子地图中的地点和道路的关系抽象为点与边的关系；

其中，第一列表示的是顶点表，其余的表示的是边表；它所占用的空间为O(n+e)，其中n表示结点的个数，e表示的是边的条数；

(2)进行初始化；

导航功能在加电启动后，首先导航协议及表示功能状态的状态位置0，全局变量完成赋初值后唤醒通讯消息管理进程，并修改任务队列相应活动状态位，并循环加电登录直到加电成功，若不成功则无法向下进行；完成加电初始化后进入暂停状态，开始接受有效的卫星定位信号，相机上传协议函数后定位初始化完成，唤醒上传定位数据后进入休眠状态，初始化结束；

所述利用数码相机为车辆提供动态路径规划实现导航的方法步骤三路径规划包括如下步骤：

(1)定义道路网模型如下：

任意一条有向道路R_i的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_i=\left\{(S_i,T_i,V_{\mathrm{iw}})\right|S_i,T_i\∈N\}\\ V_{\mathrm{iw}}=f(1/n_{\mathrm{iw}})\\ n_{\mathrm{iw}}=n_{i(w-1)}+I_{\mathrm{iw}}+O_{\mathrm{iw}}\end{array}\right.$

其中，S_i、T_i分别为道路的起始结点和终止结点；在离散时间的w时刻，该道路的车辆行驶速度为V_iw，车辆累积量为n_iw，流入量为L_iw，流出量为O_iw；

(2)将道路的代价函数分成静态C_g和动态C_p两个部分，每台车辆在某个时刻t根据随机产生的起始结点(S_m或S_n)和目标结点(E_m或E_n)，利用规划函数产生任务序列结点，车辆的数据模型定义为：

$\left\{\begin{array}{c}C=(C_g,C_p)\\ C_g=\left\{C_m\right|m=1,...,\mathrm{\μ}{C}_{\max }\}\\ C_p=\left\{C_n\right|n=1,...,(1-\mathrm{\μ})C_{\max }\}\\ C_m=\left\{(K_{\mathrm{mw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLANS}(S_m,E_m))\right|S_m,E_m\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\\ C_n=\left\{(K_{\mathrm{nw}},R_{\mathrm{iw}},\mathrm{PLAND}(S_n,E_n,t))\right|S_n,E_n\∈N,R_{\mathrm{iw}}\∈R\}\end{array}\right.$

其中，在离散时间的w时刻某车辆位于R_iw道路上的K_iw位置；μ为一个常数，0≤μ≤1；

任意一辆普通车辆在w时刻的行为定义为：

K′_mw＝K_mw+V_iw×Δt

若K′_mw∈R_iw，则K_m(w+1)＝K′_mw；

否则按照规划的序列重新计算R_jw和对应的坐标K″_mw；

若n_jw＜n_jmax，则： $\left\{\begin{array}{c}{K}_{m(w+1)}=K_{\mathrm{mw}}^{\′\′}\\ O_{i(w+1)}=O_{\mathrm{iw}}+1\\ I_{j(w+1)}=I_{\mathrm{jw}}+1\end{array}\right.;$ 否则K_m(w+1)＝K_mw或重新规划；

n_jmax表示一条道路上所能容纳的最大车辆数；导航车辆的行为定义仿照普通车辆的进行；

利用路径规划的结果数据进行导航的详细流程如下：

(1)为相关的变量赋初值，初始化工作表；

(2)设置导航数据；

(3)得到当前车辆位置；

(4)判断其当前的引导方式；

对上述流程中相关的导航数据处理的详细步骤如下：

(1)根据GPS信息判断车辆是否在道路上；通过地图匹配技术比较车辆的位置与所在路段的关系，若偏离则进入导航暂停状态或者强行中止导航；

(2)车辆未发生离路，处于正常行驶状态，即判断其引导的方式，并选择其下一个应到达的节点作为下一步的初始节点；

(3)判断下一个节点是否为目的地节点，如果下一个节点即为其目的地节点，则车辆停止，并发送“完成”的导航数据；否则继续导航，发送标识导航数据后返回(1)；

(4)释放空间。

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