CN105575151B - 考虑车辆类型及平面交叉口延误的gps导航路径优化方法 - Google Patents

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CN105575151B CN201610034296.8A CN201610034296A CN105575151B CN 105575151 B CN105575151 B CN 105575151B CN 201610034296 A CN201610034296 A CN 201610034296A CN 105575151 B CN105575151 B CN 105575151B
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Abstract

本发明公开了一种考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，步骤包括：(1)选择车型，(2)选择起点和终点，(3)分别计算车辆通过路径L1，L2，L3，…，Lm所需要的时间T1，T2，T3，…，Tm,计算车辆通过路径Li所需的时间Ti，(4)比较T1，T2，T3，…，Tm，得出最短时间Tmin，Tmin对应的路径即为导航仪推荐的路径。本发明提出的计算方法的优点在于通过考虑车辆类型以及车辆通过交叉口的时间来提高导航时间计算的精确性，进而影响导航路径选择的准确性和结果。

Description

考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法
技术领域
本发明涉及一种路径优化方法，具体涉及一种考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法。
背景技术
随着机动车保有量的增加，造成了城市拥堵现象的日趋严重。自1990年第一台车载GPS出现以来，车载GPS迅速发展并日渐成熟。如今，车载GPS技术已十分完善且得到广泛应用。如何进一步提高车载GPS导航准确度成为其继续发展不可避免的问题。由于交叉口处信号控制及拥堵造成的排队现象等原因，车辆行驶至交叉口处时将不可避免地产生时间延误。因此，在进行路径选择时，将交叉口延误作为考虑因素之一是十分必要的。
车载导航仪进行路径规划时，选择方案主要分三种：第一种为最短距离方案，即选择起终点间距离最短的道路为推荐路径，例如百度导航中最短路程的选择方案；第二种为最短时间方案，即在最短距离的基础上加入对道路限速利用，选择起始点间通过时间最短的道路为推荐路径，这类方案是目前各类导航普遍使用的方案；第三种为基于实时交通路况的动态路径选择方案，例如谷歌导航中避免拥堵的导航方案，百度导航中不走高速的导航方案等。
目前，车载GPS导航计算交叉口延误时，普遍采用的方法是在优化导航路径选择方案时加入交叉口延误这一因素，将交叉口作为节点进行考虑。在申请号为201410706334.0的中国发明专利申请中，将交叉口作为节点处理，并分为转向受限节点和自由节点；在申请号为CN201410578490.3的中国发明专利申请中，以该方案定义的交叉口延误的时间变化率为基础对交叉口赋权，然后在确定路径选择方案时加入交叉口权值的考虑；在申请号为CN200910033090.3的中国发明专利申请中，考虑在交叉口处不同转向产生的转向费用来增加导航的准确性，但该方法并未单独考虑通过节点费用，而是将两节点以及两节点间的路段作为一个整体计算。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种考虑车辆类型及交叉口延误的车载GPS导航路径优化方法，该方法不同于以往从路径选择方案的角度提高导航精度，而是从计算路径时间的角度，估算交叉口通过时间，从而提高导航精度。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，包括以下步骤：
步骤一，选择车型，车型包括大客车、小客车以及货车；
步骤二，选择导航的起点与终点，车载GPS提供从起点到终点的所有可选路径L1,L2,L3,…,Lm；
步骤三，分别计算通过路径L1,L2,L3,…,Lm所需的时间T1,T2,T3,…,Tm，具体过程包括：
步骤3-1，将路径Li(i＝1,2,...,m)分成相连的直线路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)，按照从起点到终点的先后顺序标记途中经过的交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)；
步骤3-2，计算车辆通过直线路段所需的时间
上式中，为车辆通过路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)所需的时间；
步骤3-3，计算车辆通过路径Li上的所有交叉口所需的时间
上式中，为车辆通过交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)所需的时间；计算车辆通过某一交叉口ci(i＝1,2,...,y)所需的时间的具体计算步骤如下：
(1)判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口；
(2)若交叉口ci为无信号灯控制的交叉口，不同车型的车辆原地起步加速度a和起动延误时间tq各不相同，则车辆通过交叉口ci所用时间为：
上式中，s为车辆通过交叉口ci时经过的路程，a为车辆原地起步加速度，tq为起动延误时间；
(3)若交叉口ci为信号灯控制的交叉口，车辆到达交叉口时，车辆要去方向上的信号灯周期以及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C、tR、tG、tY，则车辆到达交叉口时信号灯为绿灯或黄灯的概率p1为：
此时车辆以在进入交叉口前的路段上行驶速度匀速通过交叉口，通过时间为车辆到达交叉口时对应方向的信号灯为红灯的概率p2为此时车辆先停在停车线前，绿灯亮时，再原地起步匀加速通过交叉口，通过时间为：
上式中，tw为车辆停车等待的时间，停车等待的时间tw服从(0，tR)内的均匀分布，即tw～U(0,tR)；根据均匀分布的特征，停车等待时间tw为因此，车辆通过交叉口ci所用的时间为：
步骤3-4，计算车辆通过路径Li所需的时间Ti(i＝1,2,...,m)为：
步骤四，比较T1,T2,T3,…,Tm，找出最短时间Tmin，最短时间对应的路径即为最佳的路径。
进一步地，所述的步骤3-3的具体过程包括：
步骤3-3-1，判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口，若ci为无信号控制的交叉口，则执行步骤3-3-2，否则执行步骤3-3-3；
步骤3-3-2，判断交叉口类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉路口的时间；
①若交叉口ci为十字型交叉口，则：
情况一，车辆直行通过交叉口所需的时间为：
上式中，a为车辆起步加速度，tq为车辆起步延误时间，sAE为车辆直行通过交叉口时通过的路程；
情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
上式中，d为单向车道的宽度，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径；
情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
②若交叉口ci为T字型交叉口，则：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时：
向西向转弯时通过交叉口所需时间为：
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；
向东向转弯时通过交叉口所需时间为：
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
向南转弯通过交叉口的时间为：
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
向南转弯通过交叉口的时间为：
③若交叉口ci为环形交叉口，则车辆通过交叉口的时间为：
上式中，RC为为环形交叉口内圈的半径，n为与环形交叉口相接的车道的数量，d为单向车道的宽度，为车辆进入环岛前的路段上的限速；
步骤3-3-3，判断被信号灯控制的交叉口的类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉口的时间：
①若交叉口ci为十字型交叉口，则：
情况一，车辆直行通过交叉口所需的时间为：
上式中，a为车辆起步加速度，tq为车辆起步延误时间，d为单向车道的宽度，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径，为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速，为南北方向信号灯的红灯、绿灯、黄灯持续时长，C1为南北方向信号灯周期；
情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
上式中，分别为东西方向信号灯的红灯、绿灯、黄灯持续时长，C2为东西方向信号灯周期；
情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
②若交叉口ci为T字型交叉口，则：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时：
向西向转弯时通过交叉口所需时间为：
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；C3、 分别为东西方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长；为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速；
向东向转弯时通过交叉口所需时间为：
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
向南转弯通过交叉口的时间为：
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
向南转弯通过交叉口的时间为：
进一步地，所述的步骤3-1中，对路径进行分段的原则为：
在城市道路路段中，基于城市道路网络拓扑结构，以交叉口为节点对路径进行分段；在非城市道路路段中，根据道路限速的不同对路径进行分段。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
本发明的考虑车辆类型及交叉口通过时间的车载GPS导航路径优化方法，通过不同车辆类型的选择，在计算路径通过时间时选择不同的启动加速度、起动延误时间、限速值，从而提高路径通过时间的精确性；同时，通过计算车辆通过交叉口所需时的间，可以大大提高车载导航仪的精度，尤其是路程较长、交叉口较多时，甚至会改变导航路径的选择，为驾驶者提供更快捷的路径。
附图说明
图1为交叉口类型示意图，图中分别给出了T形、Y形、环形、十字形、X形以及错位的交叉口的示意图；
图2为十字型交叉口通过示意图；
图3为T字型交叉口通过示意图；
图4为环形交叉口通过示意图；
图5为本发明实施例中的方法流程图；
图6为车辆通过路径Li时间计算流程图；
图7为本发明实施例中的道路示意图；
具体实施方式
遵从上述技术方案，如本发明的附图所示，一种考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，包括以下步骤：
步骤一，选择车型，车型包括大客车、小客车以及货车；
本发明在现有的导航算法上优化得到，可以利用现有的电子导航算法为原型，例如在现有的百度导航、谷歌导航等较为成熟的电子地图上，添加优化算法以得到本方案。本方案与现有的路径规划算法最大的不同之处在于，本方案中考虑到了车型因素，不同类型的车辆限速、原地起步加速度以及启动延误时间是不同的。这些数据可以提前将车辆进行分类后，根据车型大小的不同进行分类收集并存储，为后续的优化路径提供数据基础。这样的情况下，不同车型的用户在使用GPS路径导航时，可得到针对该车型的路径选择方案，使最终得到的路径更加符合车辆的实际需求。因此需要首先选定车型，这里的车型备选项可以有小客车、大客车以及货车等。
步骤二，选择导航的起点与终点，车载GPS提供从起点到终点的所有可选路径L1,L2,L3,…,Lm；本步骤利用现有的GPS导航算法，得出现有算法给出的m条从起点到终点给出的可选路径，然后再通过后续的计算选出适合于当前车型的、在可选路径中的一条最佳路径。
步骤三，分别计算通过路径L1,L2,L3,…,Lm所需的时间T1,T2,T3,…,Tm；本步骤中，考虑到了实际在路径规划过程中，所经过路径上的交叉口的通过时间。现有的路径规划算法中，只是考虑路径的长短或根据实时路况进行路径的规划，道路上的交叉口并未考虑其中，因此所得到的路径不一定是时间最短的路径。然而在实际的城市交通中，交叉口数量众多，并且对整个行程的时间影响比重是很大的。因此考虑实际的交叉口通过时间，是非常有必要的。该步骤的具体过程如下：
步骤3-1，将路径Li(i＝1,2,...,m)分成相连的直线路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)，按照从起点到终点的先后顺序标记途中经过的交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)；所有的路径均可以看作是由多个较短的直线路段构成的；如一部分路段均为圆弧形，则设置最小的直线路段距离，将圆弧路段近似看作是由多个最小直线路段构成的，由此可以将所有的路径都分成多个相连的直线路段。
步骤3-2，计算车辆通过直线路段所需的时间
上式中，为车辆通过路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)所需的时间；车辆通过某一路段li所需的时间ti为
这个时间可以以测量得到的路段长度数据，以及车辆在该路段上的限速来计算得到。
步骤3-3，计算车辆通过路径Li上的所有交叉口所需的时间
上式中，为车辆通过交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)所需的时间；计算车辆通过某一交叉口ci(i＝1,2,...,y)所需的时间的具体计算步骤如下：
(1)判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口；这个过程可以通过实际调研统计或查询相关道路资料得到；
(2)若交叉口ci为无信号灯控制的交叉口，假定车辆通过无信号控制交叉口时，为保证安全，先停在停车线前，然后再原地起步匀加速通过交叉口，不同车型的车辆原地起步加速度a和起动延误时间tq各不相同，则车辆通过交叉口ci所用时间为：
上式中，s为车辆通过交叉口ci时经过的路程，a为车辆原地起步加速度，tq为起动延误时间；启动延误时间可以以多辆相同的车型起步时延误时间平均得到一个相对值。
(3)若交叉口ci为信号灯控制的交叉口，车辆到达交叉口时，假定信号灯为两位信号灯，车辆要去方向上的信号灯周期以及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C、tR、tG、tY，则车辆到达交叉口时信号灯为绿灯或黄灯的概率p1为：
此时车辆以在进入交叉口前的路段上行驶速度匀速通过交叉口，通过时间为车辆到达交叉口时对应方向的信号灯为红灯的概率p2为此时车辆先停在停车线前，绿灯亮时，再原地起步匀加速通过交叉口，通过时间为：
上式中，tw为车辆停车等待的时间，停车等待的时间tw服从(0，tR)内的均匀分布，即tw～U(0,tR)；根据均匀分布的特征，停车等待时间tw为因此，车辆通过交叉口ci所用的时间为：
步骤3-4，计算车辆通过路径Li所需的时间Ti(i＝1,2,...,m)为：
步骤四，比较T1,T2,T3,…,Tm，找出最短时间Tmin，最短时间对应的路径即为最佳的路径，选择该路径作为导航路径，完成。
本发明中，进一步提供了对于不同类型的交叉口，实际计算车辆通过该交叉口时间的方法，即上述的步骤3-3可进一步按照下述过程进行：
车辆通过某一交叉口ci所需的时间受信号的相位、交叉路口的类型、车辆到达时的信号灯状态以及车辆在交叉口的转向状态的影响。平面交叉口的类型主要有十字型交叉口、T字型交叉口、Y型交叉口、X型交叉口、错位交叉口和环形交叉口(如图1所示)。X型交叉口和Y型交叉口分别由十字型交叉口和T字型交叉口变形所得，且斜交角度难以确定，因此将X型交叉口归类到十字型交叉口中，将Y型交叉口归类到T字型交叉口中。错位交叉口可看作两个或多个T字型交叉口，因此，将错位交叉口归类到T字型交叉口中。本方案考虑的平面交叉口类型有十字型交叉口、T字型交叉口、环形交叉口。
步骤3-3-1，判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口，若ci为无信号控制的交叉口，则执行步骤3-3-2，否则执行步骤3-3-3；
步骤3-3-2，判断交叉口类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉路口的时间；
①若交叉口ci为十字型交叉口，以如图2所示十字型交叉口为例，十字型交叉口范围为停车线以内的区域。图中，东西方向和南北(本方案的附图中的方向为上北下南左西右东)方向道路均为双向四车道，当车辆从南向北行驶到达交叉口时，根据驾驶人驾驶习惯，右转时车辆在右侧车道等待，左转时车辆在左侧车道等待，直行时在两侧车道等待均可，故假定A点为车辆右转和直行时的停车位置，C点为车辆左转时的停车位置，B点为车辆右转到达西侧车道时的位置，D点为车辆左转到达东侧车道时的位置，E为车辆直行到达北侧车道时的位置，d为单车道宽度，R为交叉口路最小转弯半径(即方向相错的两个车道转弯时的最小半径)，Lf为人行道宽度，圆弧AB、CD均为1/4圆弧，圆弧AB为车辆右转轨迹线，圆弧CD为车辆左转轨迹线，直线AE为车辆直行时的轨迹线。
假定车辆通过无信号控制交叉口时为保证安全先停在停车线前，然后再原地起步匀加速通过交叉口，不同车型的车辆其原地起步加速度a和起动延误时间tq各不相同。车辆在不同转向状态(左转、右转、直行)时通过交叉口ci的时间计算方法如下：
情况一，车辆直行通过交叉口所需的时间为：
上式中，a为车辆起步加速度，tq为车辆起步延误时间，sAE为车辆直行通过交叉口时通过的路程；
如图2所示，直行通过交叉口时车辆通过的路程为：
sAE＝2R+4d (6)
因此，直行时车辆通过交叉口的时间为
上式中，d为单向车道的宽度，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径；
同理，如图2所示，左转通过交叉口时车辆通过的路程为半径(2.5d+R)的1/4圆弧CD，即
则：情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
车辆右转通过交叉口时车辆通过的路程为半径(0.5d+R)的1/4圆弧AB，即：
因此：情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
②若交叉口ci为T字型交叉口，以如图3所示T字型交叉口为例，该交叉口为东西方向通行的T型交叉口，停车线以内的区域为交叉口范围，东西方向道路为双向四车道，南向道路为双向两车道。南向驶来的车辆在H点停车等待，左转轨迹线为1/4椭圆弧HI，右转轨迹线为1/4圆弧HJ；根据驾驶人驾驶习惯，西向驶来的车辆直行时在K点停车等待，直行轨迹线为直线KL，右转时在M点停车等待，右转轨迹线为1/4圆弧MN；东向驶来的车辆直行时在P点停车等待，直行轨迹线为直线PQ，左转时在W点停车等待，左转轨迹线为1/4椭圆弧WN。单车道宽度为d，交叉口路缘石转弯半径为R，1/4椭圆弧HI、WN长轴为(2.5d+R)，短轴为(0.5d+R)。
假定车辆通过T字型无信号控制交叉口时，为保证安全先停在停车线前，然后再原地起步匀加速通过交叉口，不同车型的车辆其原地起步加速度各不相同，起动延误时间也不相同。车辆在不同转向状态(左转、右转、直行)时通过交叉口ci的时间计算方法如下：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时(此处假定交叉口没有北向)，左转轨迹线为1/4椭圆弧，右转轨迹线为1/4圆弧，根据椭圆周长计算公式：
L＝2πb+4(a-b) (12)
上式中，L为椭圆周长，a为椭圆长轴，b为椭圆短轴，则左转通过交叉口时车辆的行驶路程为：
因此，向西向转弯时通过交叉口所需时间为：
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；
向东转弯通过交叉口时车辆的行驶路程为：
因此向东向转弯时通过交叉口所需时间为：
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：直行时轨迹线为直线，右转时轨迹线为1/4圆弧，直行通过交叉口时车辆行驶的路程为：
sKL＝2R+2d (17)
因此，西向驶入的车辆直行时通过交叉口的时间为
右转通过交叉口时车辆行驶轨迹为圆弧MN，由图可知，圆弧MN与圆弧HJ长度相等，因此西向驶入的车辆右转向南通过交叉口的时间为
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时，直行通过交叉口时的行驶轨迹为直线PQ，左转通过交叉口时的行驶轨迹为椭圆弧WN，由图3可知，直线PQ与直线KL长度相等，椭圆弧WN与椭圆弧HI长度相等，因此，东向驶入的车辆直行通过交叉口的时间为：
东向驶入的车辆左转向南通过交叉口的时间为：
③若交叉口ci为环形交叉口，如图4所示，中心岛半径为RC，车道数为n，单车道半径为d，假定相邻道路中心线交角相同，若车辆从入口1驶入，从出口4驶出时，车辆通过交叉口时的行驶路程为：
假定车辆匀速通过环岛，通过速度为进入环岛前的路段上的限速则车辆通过该环形交叉口的时间为：
上式中，RC为为环形交叉口内圈的半径，n为与环形交叉口相接的车道的数量，d为单向车道的宽度，为车辆进入环岛前的路段上的限速。
步骤3-3-3，判断被信号灯控制的交叉口的类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉口的时间：
①若交叉口ci为十字型交叉口，以如图2所示十字型交叉口为例，南北方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C1、 东西方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C2、 车辆从南向北行驶到达交叉口时，不同转向状态下通过交叉口的时间计算方法如下：
情况一，车辆直行通过交叉口时，若到达交叉口时南北方向信号灯为绿灯或黄灯，则车辆以到达交叉口时的速度(即车辆在交叉口ci所在路段上行驶时的限速)直接通过交叉口；若到达交叉口时信号灯为红灯，则车辆先停在停车线前，等绿灯亮时再原地起步匀加速通过交叉口。因此，车辆到达交叉口时直接通过的概率p1和停车等待的概率p2分别为：
若以表示若信号灯为绿灯或黄灯，车辆到达交叉口时直接通过交叉口ci所用的时间，以表示若信号灯为红灯，车辆停车等待后通过交叉口所用的时间，则车辆直行通过交叉口ci所用时间的概率分布如表1所示：
表1.分布律
以的期望值表示车辆直行通过交叉口ci所用的时间，即：
车辆到达交叉口直接通过时所需时间为：
上式中，为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速，sAE为车辆直接通过交叉口时行驶的路程，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径，d为单向车道的宽度；
车辆到达交叉口停车等待后再通过时所需时间为
上式中，tw：停车等待时间，tAE为原地起动通过交叉口的时间，与无信号灯控制时直行通过交叉口的时间相同，计算公式即为公式7；
若不考虑排队等候时间，只考虑等待信号灯时间，则停车等待时间tw服从区间内的均匀分布，即根据均匀分布的特征，停车等待时间tw为：
将公式29和公式7代入公式28可得，车辆到达交叉口停车等待后再通过时所需时间为：
将公式24、25、27、30代入公式26可得，车辆直行时通过交叉口ci所用时间为：
同理，左转通过信号灯控制十字型交叉口时，东西向信号灯为绿灯或黄灯的概率p1和信号灯为红灯时的概率p2分别为：
若东西方向信号灯为绿灯或黄灯，车辆直接通过交叉口，行驶轨迹线为半径(2.5d+R)的1/4圆弧CD，通过交叉口的时间为：
若东西方向信号灯为红灯，车辆先停车等待，等绿灯亮时在原地起步匀加速通过交叉口，通过交叉口的时间为：
因此，情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
上式中，分别为东西方向信号灯的红灯、绿灯、黄灯持续时长，C2为东西方向信号灯周期；
车辆右转通过交叉口时，可以直接通行，行驶路径为半径(0.5d+R)的1/4圆弧AB；
情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
②若交叉口ci为T字型交叉口，以如图3所示T字型交叉口为例，东西方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C3、 南北向信号灯为非倒计时信号灯，车辆的起动延误时间会有所增加。东西向信号灯为绿灯或黄灯的概率p1和信号灯为红灯时的概率p2分别为：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时：
南向驶来的车辆西转时，若信号灯为绿灯或黄灯，车辆直接左转通过交叉口，通过时间为：
若信号灯为红灯，车辆停车等待，信号灯为绿灯时在原地起步匀加速通过，此时起步延误时间tq相比倒计时信号灯时会延长，车辆通过交叉口的时间为：
因此，南向驶来的车辆西转通过交叉口所需时间为：
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；C3、 分别为东西方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长；为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速；
南向驶来的车辆右转(东转)时直接通过交叉口，通过轨迹为1/4圆弧HJ，通过时间为：
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：
西向驶来的车辆直行时，若信号灯为绿灯或黄灯，车辆直接通过交叉口，通过轨迹为直线KL，通过时间为：
若信号灯为红灯，车辆停车等待，信号灯为绿灯时在原地起步匀加速通过，通过时间为：
因此，西向驶来的车辆直行通过交叉口所需时间为：
西向驶来的车辆右转时直接通过，通过轨迹为1/4圆弧MN，其通过时间的计算方法与南向驶来的车辆右转时通过时间的计算方法相同，因此，西向驶来的车辆右转时的通过时间为：
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时：
东向驶来的车辆直行时通过轨迹为直线PQ，其通过时间的计算方法与西向驶来的车辆直行时通过时间的计算方法相同，因此，东向驶来的车辆直行时通过时间为：
东向驶来的车辆左转时通过轨迹为1/4椭圆弧WN，其通过时间的计算方法与南向驶来的车辆左转时通过时间的计算方法相同，因此，
东向驶来的车辆左转(南转)时通过时间为：
实施例：
步骤一，选择车型，选择小客车，小客车起动延误时间为1.5s，启动加速度为1m/s2，在各路段行驶限速参见表2。
步骤二，确定起点A和终点B，车载GPS提供备选路径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
步骤三，计算通过路径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所需时间T1、T2、T3。具体包括：
(1)根据本发明提出的路径分段原则，对道路进行分段，参见图7；
(2)计算车辆通过直线路段所需的时间TL，如表2所示；
表2.直线路段通过时间
(3)计算车辆通过交叉口所需时间Tc，如表3、表4、表5所示；
表3.路径Ⅰ交叉口参数及通过时间
表4.路径Ⅱ交叉口参数及通过时间
表5.路径Ⅲ交叉口参数及通过时间
(4)计算车辆通过路径所需总时间，如表6所示。
表6.路径通过总时间
本实施例中，若采用最短路程导航方案，会选择路径Ⅰ；若采用最短时间导航方案，但不考虑交叉口的影响因素，会选择路径Ⅱ；但若采用本专利发明的方法，加入对交叉口通过时间的计算，则路径Ⅲ为车载导航仪推荐路径，证明本专利发明的考虑车辆类型及交叉口通过时间的车载GPS导航路径优化方法，可以提高车载导航仪的精度，甚至会改变导航路径的选择，为驾驶者提供更准确快捷的路径。

Claims (3)

1.一种考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选择车型，车型包括大客车、小客车以及货车；
步骤二，选择导航的起点与终点，车载GPS提供从起点到终点的所有可选路径L1,L2,L3,…,Lm；
步骤三，分别计算通过路径L1,L2,L3,…,Lm所需的时间T1,T2,T3,…,Tm，具体过程包括：
步骤3-1，将路径Li(i＝1,2,...,m)分成相连的直线路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)，按照从起点到终点的先后顺序标记途中经过的交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)；
步骤3-2，计算车辆通过直线路段所需的时间
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>l</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>l</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>l</mi> <mi>x</mi> </msub> </msub> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
上式中，为车辆通过路段l1,l2,l3,…,lx(x≥1)所需的时间；
步骤3-3，计算车辆通过路径Li上的所有交叉口所需的时间
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <mo>...</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>y</mi> </msub> </msub> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
上式中，为车辆通过交叉口c1,c2,c3,…,cy(y≥0)所需的时间；计算车辆通过某一交叉口ci(i＝1,2,...,y)所需的时间的具体计算步骤如下：
(1)判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口；
(2)若交叉口ci为无信号灯控制的交叉口，不同车型的车辆原地起步加速度a和起动延误时间tq各不相同，则车辆通过交叉口ci所用时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mrow> <mn>2</mn> <mi>s</mi> <mo>/</mo> <mi>a</mi> </mrow> </msqrt> </mrow>
上式中，s为车辆通过交叉口ci时经过的路程，a为车辆原地起步加速度，tq为起动延误时间；
(3)若交叉口ci为信号灯控制的交叉口，车辆到达交叉口时，车辆要去方向上的信号灯周期以及红灯、绿灯、黄灯时长分别为C、tR、tG、tY，则车辆到达交叉口时信号灯为绿灯或黄灯的概率p1为：
<mrow> <msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>G</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>Y</mi> </msub> </mrow> <mi>C</mi> </mfrac> </mrow>
此时车辆以在进入交叉口前的路段上行驶速度匀速通过交叉口，通过时间为车辆到达交叉口时对应方向的信号灯为红灯的概率p2为此时车辆先停在停车线前，绿灯亮时，再原地起步匀加速通过交叉口，通过时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>w</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mrow> <mn>2</mn> <mi>s</mi> <mo>/</mo> <mi>a</mi> </mrow> </msqrt> </mrow>
上式中，tw为车辆停车等待的时间，停车等待的时间tw服从(0，tR)内的均匀分布，即tw～U(0,tR)；根据均匀分布的特征，停车等待时间tw为因此，车辆通过交叉口ci所用的时间为：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>p</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>p</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>s</mi> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <mi>G</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>Y</mi> </msub> </mrow> <mi>C</mi> </mfrac> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mi>R</mi> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mrow> <mn>2</mn> <mi>s</mi> <mo>/</mo> <mi>a</mi> </mrow> </msqrt> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mi>R</mi> </msub> <mi>C</mi> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
步骤3-4，计算车辆通过路径Li所需的时间Ti(i＝1,2,...,m)为：
<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow>
步骤四，比较T1,T2,T3,…,Tm，找出最短时间Tmin，最短时间对应的路径即为最佳的路径。
2.如权利要求1所述的考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，其特征在于，所述的步骤3-3的具体过程包括：
步骤3-3-1，判断交叉口ci是否为信号灯控制的交叉口，若ci为无信号控制的交叉口，则执行步骤3-3-2，否则执行步骤3-3-3；
步骤3-3-2，判断交叉口类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉路口的时间；
①若交叉口ci为十字型交叉口，则：
情况一，车辆直行通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>s</mi> <mrow> <mi>A</mi> <mi>E</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
上式中，a为车辆起步加速度，tq为车辆起步延误时间，sAE为车辆直行通过交叉口时通过的路程；
情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
上式中，d为单向车道的宽度，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径；
情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
②若交叉口ci为T字型交叉口，则：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时：
向西向转弯时通过交叉口所需时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>d</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；
向东向转弯时通过交叉口所需时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
向南转弯通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
向南转弯通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>d</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow>
③若交叉口ci为环形交叉口，则车辆通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>6</mn> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>C</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>n</mi> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>5</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
上式中，RC为为环形交叉口内圈的半径，n为与环形交叉口相接的车道的数量，d为单向车道的宽度，为车辆进入环岛前的路段上的限速；
步骤3-3-3，判断被信号灯控制的交叉口的类型，并计算车辆在不同情况下经过交叉口的时间：
①若交叉口ci为十字型交叉口，则：
情况一，车辆直行通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mn>2</mn> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>d</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>G</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>Y</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> </mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mi>d</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> </mrow>
上式中，a为车辆起步加速度，tq为车辆起步延误时间，d为单向车道的宽度，R为十字型交叉路口的车辆最小转弯半径，为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速，为南北方向信号灯的红灯、绿灯、黄灯持续时长，C1为南北方向信号灯周期；
情况二，车辆左转通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>G</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>Y</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> </mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> </mrow>
上式中，分别为东西方向信号灯的红灯、绿灯、黄灯持续时长，C2为东西方向信号灯周期；
情况三，车辆右转通过交叉口所需的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
②若交叉口ci为T字型交叉口，则：
情况一，当车辆从南向驶来准备向东、西向转弯时：
向西向转弯时通过交叉口所需时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>d</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>G</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>Y</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> </mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;pi;</mi> <mo>+</mo> <mn>4</mn> <mi>d</mi> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> </mfrac> </mrow>
上式中，tq为车辆起步延误时间，a为车辆起步加速度，d为单向车道的宽度，R为T字型交叉口的车辆最小转弯半径；C3、 分别为东西方向信号灯周期及红灯、绿灯、黄灯时长；为车辆在进入交叉口前的路段上行驶时的限速；
向东向转弯时通过交叉口所需时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
情况二，当车辆从西向驶来准备直行向东或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>G</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>Y</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> </mrow> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> </mfrac> <mo>+</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <msqrt> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>R</mi> <mo>+</mo> <mi>d</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>a</mi> </mfrac> </msqrt> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>R</mi> <mn>3</mn> </msub> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mn>3</mn> </msub> </mfrac> </mrow>
向南转弯通过交叉口的时间为：
<mrow> <msub> <mi>t</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>0.5</mn> <mi>d</mi> <mo>+</mo> <mi>R</mi> <mo>)</mo> <mi>&amp;pi;</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <msub> <mi>v</mi> <msub> <mi>c</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>
情况三，当车辆从东向驶来准备直行向西或向南转弯时：
直行通过交叉口的时间为：
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向南转弯通过交叉口的时间为：
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3.如权利要求1所述的考虑车辆类型及平面交叉口延误的GPS导航路径优化方法，其特征在于，所述的步骤3-1中，对路径进行分段的原则为：
在城市道路路段中，基于城市道路网络拓扑结构，以交叉口为节点对路径进行分段；在非城市道路路段中，根据道路限速的不同对路径进行分段。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105976062B (zh) * 2016-05-13 2018-10-30 腾讯科技（深圳）有限公司 信号灯时长数据的挖掘方法、出行服务实现方法和装置
CN106205162B (zh) * 2016-07-18 2019-06-04 北京京东尚科信息技术有限公司 提升车辆通过交通路口预判准确度的方法及装置
CN107784852B (zh) * 2016-08-31 2021-03-30 奥迪股份公司 用于车辆的电子控制装置及方法
CN106530779B (zh) * 2016-12-29 2019-09-03 长沙理工大学 一种基于城市交通控制信号灯的路径规划方法及系统
CN107272689A (zh) * 2017-06-30 2017-10-20 安徽四创电子股份有限公司 一种运输路径规划及监控系统及其路径规划及监控方法
CN107368072A (zh) * 2017-07-25 2017-11-21 哈尔滨工大特种机器人有限公司 一种基于地图可配置的agv运行控制系统及路径规划方法
JP6802778B2 (ja) * 2017-12-01 2020-12-23 本田技研工業株式会社 車両、経路算出装置及び経路算出方法
CN109300308B (zh) * 2018-10-23 2021-08-20 杭州翔毅科技有限公司 一种基于动态交通图谱分析的智能管理平台
CN113015885A (zh) * 2018-11-13 2021-06-22 麦格纳国际公司 使用大数据进行车辆路由的系统和方法
CN109448415B (zh) * 2018-11-13 2021-12-17 郑州云海信息技术有限公司 一种车道选择方法、系统、装置及可读存储介质
US20220018680A1 (en) * 2018-11-14 2022-01-20 Pioneer Corporation Route setting apparatus, route setting method, program, and map data
CN111341152B (zh) * 2020-03-03 2021-06-22 东南大学 考虑待行队列与安全避撞的网联汽车绿色通行系统与方法
CN111473789B (zh) * 2020-04-22 2022-03-25 北京四维智联科技有限公司 一种导航路线规划方法、装置及设备
CN112712714A (zh) * 2020-11-04 2021-04-27 东莞数汇大数据有限公司 一种基于卡口监控设备的红绿灯配时优化方法及仿真系统
CN113240925B (zh) * 2021-04-21 2022-02-25 郑州大学 一种考虑交叉口信号灯随机延误影响的出行路径确定方法
CN113470407B (zh) * 2021-06-21 2023-03-24 上汽通用五菱汽车股份有限公司 多交叉路口通行的车速引导方法、服务器及可读存储介质
CN114495561B (zh) * 2021-12-29 2023-11-10 苏州摩卡智行信息科技有限公司 智能网联环境下的场站路径引导方法、系统和存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6418373B1 (en) * 1999-10-29 2002-07-09 Denso Corporation Navigation system having travel path replacing function
CN102005125A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 东南大学 机动车通过交叉口的放行方法及设计方法和控制系统
CN102116635A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 西门子公司 一种确定导航路径的方法和装置
CN104408914A (zh) * 2014-10-31 2015-03-11 重庆大学 基于gps数据的信号交叉口单车停车延误时间估计方法及系统
CN104615897A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 北方工业大学 基于低频gps数据的路段行程时间估算方法
CN105206071A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 苏州派瑞雷尔智能科技有限公司 基于混合交通流延误模型的交叉口配时方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001116578A (ja) * 1999-10-14 2001-04-27 Yazaki Corp 車載ナビゲーション装置及び車載ナビゲーション装置における処理プログラムを記録した記録媒体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6418373B1 (en) * 1999-10-29 2002-07-09 Denso Corporation Navigation system having travel path replacing function
CN102116635A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 西门子公司 一种确定导航路径的方法和装置
CN102005125A (zh) * 2010-12-10 2011-04-06 东南大学 机动车通过交叉口的放行方法及设计方法和控制系统
CN104408914A (zh) * 2014-10-31 2015-03-11 重庆大学 基于gps数据的信号交叉口单车停车延误时间估计方法及系统
CN104615897A (zh) * 2015-02-13 2015-05-13 北方工业大学 基于低频gps数据的路段行程时间估算方法
CN105206071A (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 苏州派瑞雷尔智能科技有限公司 基于混合交通流延误模型的交叉口配时方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Prediction of the shortest travel time based on intersection delay;Xin Cheng等;《Smart Cities Conference (ISC2), 2015 IEEE First International》;20151228;第1-7页 *
Xiao Rui等.Vehicle Guidance Algorithm Considering Delays at Intersections.《Digital Manufacturing and Automation (ICDMA), 2010 International Conference on》.2011, *
低频GPS数据和交叉口延误下的行程时间估计;王志建;《西南交通大学学报》;20150430;第50卷(第2期);第361-367页 *
信号交叉口控制延误模型研究;邵长桥等;《公路交通科技》;20040331;第21卷(第3期);第86-88页 *
车辆导航系统最优路径算法研究;徐俊杰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20100315(第3期);C034-645页 *

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