CN104567907A - 一种基于动态反馈的实时路径规划方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态反馈的实时路径规划方法，它包括以下步骤：S1.导航客户端将起始点和目的地信息传输给导航服务器；S2.导航服务器规划起始点到目的地的第一最优路径，将其设定为当前导航路径并传输给导航客户端；S3.判断是否已经到达目的地，若已到达目的地，则结束导航，否则将当前位置信息发送到导航服务器；S4.判断是否满足路径更新条件，若不满足路径更新条件，则跳转步骤S3，否则规划当前位置到目的地的第二最优路径；S5.若第二最优路径优于当前导航路径，将第二最优路径设定为新的导航路径，将其传输给导航客户端并跳转步骤S3，否则直接跳转步骤S3。本发明实现动态规划导航路径，适应整个路网的拓扑变化，能够显著提高行车效率。

Description

一种基于动态反馈的实时路径规划方法

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别是涉及一种基于动态反馈的实时路径规划方法。

背景技术

现有的路径规划均是根据当前路网拓扑信息运用一些算法直接得到一条完整的路径。但是，在行车过程中，发现会有很多新的车流辆进入路网中，也会有车辆抵达了目的地，也就是说整个路网的流量信息是动态变化的，这样，接下来的行车所遵循的路径很可能不是全局最优。

即使在动态路径导航系统中，车辆动态行车路径的选取，参照大量以往的流量信息，并且考虑当前的负载情况，给出一条完整的路径，仍然不能解决行车过程中因道路交通事故、道路限行、交通管制、堵车严重、路段改造等突发情况造成的路网负载变化所带来行车路径需要实时更新的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于动态反馈的实时路径规划方法，实现动态规划导航路径的目的，从而适应整个路网的拓扑变化，规避因为交通堵塞、车祸、施工等突发情况导致导航路径不通等问题，从而使得导航路径具有较好的鲁棒性，能够显著提高行车效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于动态反馈的实时路径规划方法，它包括以下步骤：

S1.导航客户端获取用户的起始点和目的地信息，并将起始点和目的地信息传输给导航服务器；

S2.导航服务器根据当前路网拓扑信息规划一条该起始点到该目的地的第一最优路径，并将该第一最优路径设定为当前导航路径，导航服务器将该当前导航路径传输给导航客户端；

S3.导航客户端判断用户是否已经到达目的地：

若用户已到达目的地，则导航客户端结束导航；

若用户未到达目的地，则导航客户端将用户的当前位置信息发送到导航服务器；

S4.导航服务器判断该用户是否已满足路径更新条件：

若未满足路径更新条件，则该用户的当前导航路径保持不变，跳转步骤S3；

若已满足路径更新条件，则导航服务器根据当前路网拓扑信息重新规划一条用户当前位置到目的地的第二最优路径；

S5.导航服务器将步骤S4中重新规划的第二最优路径与该用户的当前导航路径进行比较：若该重新规划的第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将当前导航路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端，跳转步骤S3，否则该用户的当前导航路径保持不变并跳转步骤S3。

所述的路径更新条件为：上一次规划最优路径时用户所处的位置与当前用户所处的位置之间的路程L1大于或等于预设距离L。

所述的路径更新条件为：在当前导航路径中还未行驶的路段上有异常状况发生，且发生异常状况的位置与上一次规划最优路径时用户所处的位置之间的路程L2小于预设距离L，所述的异常状况包括交通事故和长时间的交通拥堵。

所述的导航服务器通过交通指挥中心或路况实时监测仪实时获取当前路网拓扑信息。

所述的步骤S1之前还包括导航设置步骤：

S01.用户通过导航客户端设置最优路径的判断方式，所述的最优路径判断方式包括路程最短判断方式或用时最短判断方式；

S02.用户通过导航客户端设置预设距离L。

所述的导航客户端设置有：

用户设置模块，用于设置用户的起始点、目的地、最优路径的判定方式和预设距离L的值；

定位模块，用于获取用户的当前位置信息；

导航模块，用于电子地图的匹配显示，根据导航路径进行导航；

地图模块，用于存储电子地图数据；

所述的导航服务器设置有：

路网负载信息获取模块，用于实时获取当前的路网拓扑信息；

数据存储模块，用于存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息；

路径规划模块，根据存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息规划最优路径；

路径规划控制模块，根据路网拓扑信息和用户当前位置信息判断是否达到路径更新条件，若达到路径更新条件，控制路径规划模块规划最优路径；

路径判断模块，将路径规划模块最初规划的第一最优路径设为当前导航路径，并将当前导航路径传输给导航客户端；将路径规划模块规划的第二最优路径与当前导航路径进行比较，若第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将第一最优路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端。

所述的定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。

本发明的有益效果是：本发明所提出的基于动态反馈的实时路径规划方法根据路网拓扑信息的实时变化情况，用户行驶固定距离后为用户更新导航路径，实现动态规划导航路径的目的，从而适应整个路网的拓扑变化，规避因为交通堵塞、车祸、施工等突发情况导致导航路径不通等问题，从而使得导航路径具有较好的鲁棒性，能够显著提高行车效率。

附图说明

图1为本发明基于动态反馈的实时路径规划方法的流程图；

图2为本发明中基于动态反馈的实时路径规划系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种基于动态反馈的实时路径规划方法，它包括以下步骤：

S01.用户通过导航客户端设置最优路径的判断方式，所述的最优路径判断方式包括路程最短判断方式或用时最短判断方式；

S02.用户通过导航客户端设置预设距离L；

S1.导航客户端获取用户的起始点和目的地信息，并将用户的起始点和目的地信息传输给导航服务器；

S2.导航服务器通过交通指挥中心或路况实时监测仪实时获取当前路网拓扑信息，导航服务器根据当前路网拓扑信息规划一条该起始点到该目的地的第一最优路径，并将该第一最优路径设定为当前导航路径，导航服务器将该当前导航路径传输给导航客户端，导航客户端根据该当前导航路径为用户导航；

S3.导航客户端判断用户是否已经到达目的地：

若用户已到达目的地，则导航客户端结束导航，并发送结束导航的消息的导航服务器，导航服务器停止为该用户规划最优路径，以节约资源；

若用户未到达目的地，则导航客户端将用户的当前位置信息发送到导航服务器；

S4.导航服务器判断该用户是否已满足路径更新条件，所述的路径更新条件为上一次规划最优路径时用户所处的位置与当前用户所处的位置之间的路程L1大于或等于预设距离L：

若未满足路径更新条件，则该用户的当前导航路径保持不变，跳转步骤S3；

若已满足路径更新条件，则导航服务器根据当前路网拓扑信息重新规划一条用户当前位置到目的地的第二最优路径；

S5.导航服务器将步骤S4中重新规划的第二最优路径与该用户的当前导航路径进行比较：若该重新规划的第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将当前导航路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端，导航客户端根据该新的导航路径为用户导航，跳转步骤S3，否则该用户的当前导航路径保持不变，即导航客户端继续根据该当前导航路径为用户导航，跳转步骤S3。

在当前导航路径中还未行驶的路段上有异常状况发生，且发生异常状况的位置与上一次规划最优路径时用户所处的位置之间的路程L2小于预设距离L，所述的异常状况包括交通事故和长时间的交通拥堵。当导航服务器从交通指挥中心或路况实时监测仪获取的当前路网拓扑信息中包含该用户当前导航路径中还未行驶的路段上发生长时间拥堵或交通事故时，导航服务器判断发生长时间拥堵或交通事故的位置与上一次规划最优路径时的用户位置之间的路程L2与预设距离L的大小，若路程L2大于预设距离L，不作任何处理，若路程L2小于预设距离L，说明达到路径更新条件。

本发明所提出的方法规划最优路径是基于当前路网中的车流信息，而非以往的大量车流信息，可以避免因为交通堵塞(某条路径长时间堵塞可认为该条路径不通)、车祸、施工等突发情况导致导航路径不通问题；同时，每隔预设距离L导航服务器便会根据路网拓扑信息为用户规划第二最优路径，并且将第二最优路径与当前导航路径进行比较，第二最优路径优于当前导航路径时便删除当前导航路径，同时将第二最优路径设为新的导航路径，实现动态规划导航路径的目的，从而适应整个路网的拓扑变化。

所述的最优路径的计算关键是将实时路况信息转化为能够反映路况的道路权重，下面给出一种用时最短路径的计算方法，该方法结合路长和道路负载加权进行耗时计算，并结合Dijkstra算法最终得出源点和目标点之间的最短路径，但是本专利的实施方案不限于下述最优路径计算方法：

步骤一：第i个路段的时间Ti通过以下公式得到：

$\mathrm{Ti}=\frac{\mathrm{Si}}{\mathrm{Vi}}$

式中：Si—第i个路段的路程，Vi—第i个路段的车速；

所述的第i个路段的车速Vi可通过以下公式得到：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{Vi}=\frac{66.5}{1+{(q/\mathrm{Ci})}^{{\mathrm{\β}}_i}}\\ {\mathrm{\β}}_i=1.726+3.15\×{(q/\mathrm{Ci})}^3\end{array}\right.$

式中：β_i—第i个路段的负载系数，用于反映车流量增加导致的道路拥塞程度,q—由实时路网拓扑信息得到实时车流负载，Ci—第i个路段的路网通行能力。

步骤二：由步骤一所求的Ti作为道路的权重，将整个路网的实时拓扑作为输入，由Dijkstra算法得到最优路径。

如图2所示，所述的导航客户端设置有：

用户设置模块，用于设置用户的起始点、目的地、最优路径的判定方式和预设距离L的值；

定位模块，用于获取用户的当前位置信息；

定位模块，定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块，用于获取用户的当前位置信息，并将用户当前位置信息传输到导航服务器；

导航模块，用于电子地图的匹配显示，根据导航服务器传输过来的导航路径进行导航；

地图模块，用于存储电子地图数据。

所述的导航服务器设置有：

路网负载信息获取模块，用于通过交通指挥中心或路况实时监测仪实时获取当前的路网拓扑信息；

数据存储模块，用于存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息；

路径规划模块，根据存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息规划最优路径；

路径规划控制模块，根据路网拓扑信息和用户当前位置信息判断是否达到路径更新条件，若达到路径更新条件，控制路径规划模块规划最优路径；

路径判断模块，将路径规划模块最初规划的第一最优路径设为当前导航路径，并将当前导航路径传输给导航客户端；将路径规划模块规划的第二最优路径与当前导航路径进行比较，若第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将第一最优路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端。

Claims (7)

1.一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1.导航客户端获取用户的起始点和目的地信息，并将起始点和目的地信息传输给导航服务器；

S2.导航服务器根据当前路网拓扑信息规划一条该起始点到该目的地的第一最优路径，并将该第一最优路径设定为当前导航路径，导航服务器将该当前导航路径传输给导航客户端； 

S3.导航客户端判断用户是否已经到达目的地：

若用户已到达目的地，则导航客户端结束导航；

若用户未到达目的地，则导航客户端将用户的当前位置信息发送到导航服务器；

S4.导航服务器判断该用户是否已满足路径更新条件：

若未满足路径更新条件，则该用户的当前导航路径保持不变，跳转步骤S3；

若已满足路径更新条件，则导航服务器根据当前路网拓扑信息重新规划一条用户当前位置到目的地的第二最优路径；

S5.导航服务器将步骤S4中重新规划的第二最优路径与该用户的当前导航路径进行比较：若该重新规划的第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将当前导航路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端，跳转步骤S3，否则该用户的当前导航路径保持不变并跳转步骤S3。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的路径更新条件为：上一次规划最优路径时用户所处的位置与当前用户所处的位置之间的路程L1大于或等于预设距离L。

3.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的路径更新条件为：在当前导航路径中还未行驶的路段上有异常状况发生，且发生异常状况的位置与上一次规划最优路径时用户所处的位置之间的路程L2小于预设距离L，所述的异常状况包括交通事故和长时间的交通拥堵。

4.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的导航服务器通过交通指挥中心或路况实时监测仪实时获取当前路网拓扑信息。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的步骤S1之前还包括导航设置步骤：

S01.用户通过导航客户端设置最优路径的判断方式，所述的最优路径判断方式包括路程最短判断方式或用时最短判断方式；

S02.用户通过导航客户端设置预设距离L。

6.根据权利要求1所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的导航客户端设置有：

用户设置模块，用于设置用户的起始点、目的地、最优路径的判定方式和预设距离L的值；

定位模块，用于获取用户的当前位置信息；

导航模块，用于电子地图的匹配显示，根据导航路径进行导航；

地图模块，用于存储电子地图数据；

所述的导航服务器设置有：

路网负载信息获取模块，用于实时获取当前的路网拓扑信息；

数据存储模块，用于存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息；

路径规划模块，根据存储路网拓扑信息、起始点信息、用户当前位置信息和目的地信息规划最优路径；

路径规划控制模块，根据路网拓扑信息和用户当前位置信息判断是否达到路径更新条件，若达到路径更新条件，控制路径规划模块规划最优路径；

路径判断模块，将路径规划模块最初规划的第一最优路径设为当前导航路径，并将当前导航路径传输给导航客户端；将路径规划模块规划的第二最优路径与当前导航路径进行比较，若第二最优路径优于当前导航路径，则导航服务器将第一最优路径信息删除，把第二最优路径设定为新的导航路径，并将新的导航路径传输给导航客户端。

7.根据权利要求6所述的一种基于动态反馈的实时路径规划方法，其特征在于：所述的定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。