CN106652522B - 一种基于车速的路径规划方法 - Google Patents

一种基于车速的路径规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106652522B
CN106652522B CN201611269863.4A CN201611269863A CN106652522B CN 106652522 B CN106652522 B CN 106652522B CN 201611269863 A CN201611269863 A CN 201611269863A CN 106652522 B CN106652522 B CN 106652522B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vehicle
information
road section
road
node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611269863.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106652522A (zh
Inventor
姚文斌
杨奕慰
常静坤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201611269863.4A priority Critical patent/CN106652522B/zh
Publication of CN106652522A publication Critical patent/CN106652522A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106652522B publication Critical patent/CN106652522B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0968—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle
    • G08G1/096833—Systems involving transmission of navigation instructions to the vehicle where different aspects are considered when computing the route
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G06Q10/047—Optimisation of routes or paths, e.g. travelling salesman problem

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

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。

Description

一种基于车速的路径规划方法
(一)技术领域
本发明涉及车联网领域，具体涉及一种基于车速的路径规划方法。
(二)背景技术
路径规划的目的是在有障碍物的环境中寻找一条从起点到终点无碰撞的最优路径。随着城市机动车数量的不断增长，城市交通负荷不断增大，堵车、交通事故等突发状况时常发生，使得根据路网信息规划的最短路径并非最优路径。因此，结合交通状态和路网拓扑的动态路径规划方法对于车辆导航具有重要意义。
目前，结合路况信息和路网拓扑的路径规划方法中大多根据路段的通行能力、交通环境、车辆状况等信息计算路段的路阻情况，从而得到路段的路况信息。然而，路阻情况计算复杂，当路段中交通环境复杂、车流量达到一定规模时，路径信息计算将十分耗时。车速能够快速有效地反映道路的拥堵状况，在车辆路径规划时将路段中车辆的平均车速作为路况信息，可降低计算的复杂度。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种基于车速的路径规划方法。该方法利用路段中有效车辆的平均车速信息和路段距离信息的加权和作为目标函数计算路段中的综合信息，车辆在节点处根据路段综合信息选择下一条要走的路段。该方法综合考虑路况信息与路段距离因素，以一种简单快速的方式预测路段中的交通状况，使车辆有效地避开阻塞道路。
为了达到上述目的，本发明采用这样的方案实现：
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关系阈值系数，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要走的路段，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
Figure GDA0002552975030000031
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)；
本发明所阐述基于车速的路径规划方法，是结合当前时段路网中平均车速预测路段的路阻状况，并计算车辆所处节点可选邻接路段的距离信息，车辆根据车速信息和距离信息的加权和大小选择下一要走的路段。该方法考虑了路径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。
本方法的创新性在于：
1.根据当前车辆所处节点的可选邻接路段的车速信息和距离信息的加权和选择下一要走路段，能够有效地避开从起点到终点过程中的阻塞路段。
2.用路段中平均车速信息反映路段交通状况，不仅获取方便快捷，而且避免了通过路段通行能力、车流量信息、车辆状况等因素对路阻状况的复杂计算，缩短了路径规划的时间和计算复杂度。
(四)附图说明
图1为本发明所述方法示意图。
图2为本发明中计算车辆所在节点i、相邻可达节点j及终点D位置关系示意图。
图3为本发明中路径规划流程图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
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，系统根据路段中的平均车速和距离计算路段的综合信息，监控模块根据GPS定位信息检测车辆是否到达目的地，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综合信息选择下一条要走的路段。
输入起点和终点地址，根据地址解析协议将结构化地址描述转换为经纬度坐标。将路网中划分为可选路段集合与禁选路段集合，其中禁选路段包括车辆搜索范围以外的路段和车辆已经走过的可选路段集合。路网中的车辆通过车载服务终端上报车速信息，通过判断车辆所在节点、相邻可达节点及终点之间的距离关系缩小车辆搜索范围。根据可选路段中的平均车速及路段距离信息计算车辆所处节点的可选邻接路段的综合信息，并比较综合信息大小为车辆选择下一条要走的路段。监控模块根据GPS定位信息检测车辆是否到达终点，是则结束，否则继续规划车辆需要走的下一路段。
本发明所述方法的特征在于：
(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
Figure GDA0002552975030000051
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)；
具体实施模式是这样的：
用户在输入完起点与终点的结构化地址描述并开启路径规划功能，将结构化地址描述转换为起点和终点在地图上的经纬度坐标，存于存储模块。路网中车辆每隔一分钟上报一次车速，同时存储模块需要存储车辆上报的车速信息、上报车速的时间及车辆所在路段等信息。监控模块监控路网中车辆的位置信息判断车辆是否到达终点，如果到达则结束，否则走完规划路段后在节点对邻接路段进行筛选，根据车辆所在节点、相邻可达节点以及终点的位置关系缩小车辆的搜索范围，将可选路段与禁选路段放入相应的集合。规划模块根据车辆可选邻接路段的车速信息及距离信息的加权和为车辆选择下一条要走的路段。车辆每走完一段路，需将该次循环中可选路段集合Y加入禁选路段集合N并清空集合Y，以免重复走同一路段。

Claims (1)

1.一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；
(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
Figure FDA0002552975020000021
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)。
CN201611269863.4A 2016-12-30 2016-12-30 一种基于车速的路径规划方法 Active CN106652522B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611269863.4A CN106652522B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种基于车速的路径规划方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611269863.4A CN106652522B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种基于车速的路径规划方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106652522A CN106652522A (zh) 2017-05-10
CN106652522B true CN106652522B (zh) 2020-09-22

Family

ID=58838636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611269863.4A Active CN106652522B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种基于车速的路径规划方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106652522B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108921383B (zh) * 2018-06-06 2020-05-22 长安大学 一种城市道路交通多余碳排放指数获取方法和系统
CN109166311A (zh) * 2018-08-15 2019-01-08 广州市康软信息科技有限公司 一种基于车辆调度的区域急救监控方法、系统及装置
CN109540162B (zh) * 2018-11-12 2021-12-21 北京四维图新科技股份有限公司 Adas地图数据的处理方法、获取方法、装置及车载设备
CN111880520A (zh) * 2019-04-15 2020-11-03 北京京东乾石科技有限公司 一种无人搬运车的控制方法、控制装置和存储介质
CN110631599A (zh) * 2019-08-29 2019-12-31 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于空气污染的导航方法、系统、服务器及汽车
CN110530388B (zh) * 2019-09-05 2021-08-27 苏宁云计算有限公司 多agv的路径规划方法及系统
CN112578782A (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 杭州海康机器人技术有限公司 自动导引运输车任务路径规划方法及装置
CN116519003B (zh) * 2023-06-28 2023-09-01 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 一种路径规划方法、装置、电子设备及存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
车载导航系统的最优路径规划算法研究;沈国杰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20130815(第08期);C034-244 *
面向车载自组网的动态路径规划模拟研究;屈天媛;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》;20150915(第09期);C034-119 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106652522A (zh) 2017-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106652522B (zh) 一种基于车速的路径规划方法
US10976170B2 (en) Electric vehicle routing system
US9151631B2 (en) Vehicle fueling route planning
CN103175534B (zh) 车辆路线确定的系统
CN106297383B (zh) 基于大数据和深度学习的停车诱导方法和系统
US10424202B1 (en) Parking strategy recommendation based on parking space availability data
CN103245347A (zh) 基于路况预测的智能导航方法及系统
US20240019261A1 (en) Methods and Systems for Determining Safe Return Range
CN106382939A (zh) 一种基于历史数据的导航路径行驶时间预测系统及方法
US11062154B2 (en) Non-transitory storage medium storing image transmission program, image transmission device, and image transmission method
CN109579861B (zh) 一种基于强化学习的路径导航方法及系统
EP3556601A1 (en) Vehicle routing
CN104748753A (zh) 一种在线导航方法和在线导航系统
US10107644B2 (en) Method and computer program product for processing measurement data of a vehicle in order to determine the start of a search for a parking space
CN110884381A (zh) 用于推荐充电站的方法和装置
CN111696384A (zh) 一种基于地图的智能共享停车系统及方法
CN105806355A (zh) 一种车辆绿色路径导航系统及方法
CN111272187A (zh) 基于改进的a*算法的最优行驶路径规划方法及系统
KR101728447B1 (ko) 차량의 예측 교통량을 이용한 차량경로 탐색 장치 및 그 방법
CN110696627A (zh) 一种车辆可达范围的反馈方法及装置、汽车、存储介质
WO2015181568A2 (en) Predicting attainable locations
CN114049757B (zh) 班车到站时间预估方法、装置、计算机设备和存储介质
KR20120061683A (ko) 내비게이션 시스템에서의 경로 설정 장치 및 그 방법
Guo et al. A framework on spatio-temporal resource search
CN112304326A (zh) 出行路线规划方法、设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant