CN106887146A - 导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统。其中导向标识系统包括：多个导向标识，分别用于输出导向信息；以及信息处理装置，配置成：获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合；根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配；根据所述流量分配确定所述导向目标在每个所述节点处选择连通路段的优先等级；以及使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。本发明的方案，可以将导向目标分配到最合理的路径上，以达到将导向目标均匀分布在路网中的目的，减小局部关键节点或通道的压力，降低拥堵的可能性，有效提高导向的准确度和效率。

Description

导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统

技术领域

本发明涉及交通标识技术领域，特别是涉及一种导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统。

背景技术

随着我国城镇化进程不断推进，为了有效提高城市管理智能化水平、实现城市可持续发展，我国已经明确提出建设智慧城市的战略目标，与之相配套的城市导向标识系统发展快速。

在现有的导向标识系统中，一些导向标识信息牌设有LED照明设备，LED照明设备上设有能够在LED照明设备的照射范围内传输网络信号的可见光无线通信(简称LIFI)装置。通过将LIFI装置集成至LED照明设备上，使得LIFI技术与标识信息牌相结合在一起，便于人群在LED的照射范围内进行上网；一些导向标识配备传感器，可以将检测到的信息转化成输入信号发送至控制单元，控制单元接收输入设备发出的输入信号，并根据输入信号，向输出设备发送输出信号，能够控制光源发出的光的颜色或亮度；有的导向标识可以输入语音文本信息在预先存储的信息中检索前往目的地的交通方式与时间信息；还有的导向标识结合了LED显示屏，可以发布各种信息。

但是现有的导向标识离散度高，没有被整合利用。标识的尺寸、文字、指向、颜色等规格不同，不易于辨识，且不能协同工作，不利于使用者顺利地找到完整的、衔接性强的引导路径。

发明内容

本发明的一个目的是提供准确高效的导向标识。

本发明一个进一步的目的是使得导向标识可以动态分配人流等导向目标，降低拥堵可能性。

特别地，本发明提供了一种导向标识系统，其包括：多个导向标识以及信息处理装置，其中多个导向标识分别用于输出导向信息；信息处理装置，配置成：获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，其中行进需求信息包括导向目标的数量，行进路径集合包括导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，可行路径由多个节点以及节点之间的连通路段构成，每个节点处布置有一个或多个导向标识；根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配；根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级；以及使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。

可选地，导向标识包括：多向指示牌，设置于节点的连通路段分叉处，其为分别指向分叉处各行进方向的子指示牌的集合，并且通过改变子指示牌的颜色和/或图案形成与优先等级对应的标识图像。

可选地，导向标识包括：动态显示屏，设置于节点处，其以滚动显示的方式输出节点的连通路段的流量信息以及导向信息，以形成与优先等级对应的标识图像。

可选地，上述导向标识系统还包括：应急处理装置，配置成：获取行进路径集合中的紧急事件；并且导向标识还包括：紧急疏散指示牌，在确定发生紧急事件的情况下，输出将导向目标指引至躲避紧急事件的疏散方向。

可选地，上述导向标识系统还包括：信息获取装置，配置成通过导向目标随身携带的移动装置或导向目标查询路线的查询信息统计得出行进需求信息。

可选地，信息处理装置还配置成：利用基于蚁群算法的动态路径选择优化算法得到导向目标在每个连通路段的流量。

根据本发明的另一个方面还提供了一种导向标识系统的信息处理方法，该方法包括：获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，其中行进需求信息包括导向目标的数量，行进路径集合包括导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，可行路径由多个节点以及节点之间的连通路段构成，每个节点处布置有一个或多个导向标识；根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配；根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级；以及使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。

可选地，计算导向目标在行进路径集合中的流量分配的步骤包括：利用基于蚁群算法的动态路径选择优化算法得到导向目标在每个连通路段的流量。

可选地，动态路径选择优化算法包括：根据行进路径集合获取起点、终点和相应路径的需求量，按照行进需求信息决定用于搜索的导向目标数量；定义各连通路段上的信息素的初值及流量，计算出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点；在导向目标需要择路的情况下，确定导向目标接下来的连通路段；以及对连通路段上的路段信息素和流量进行更新。

可选地，动态路径选择优化算法还包括：在全部导向目标完成相应路径选择到达终点后，对相应路径上的路径信息素进行更新，并重新执行定义各连通路段上的信息素的初值及流量，计算出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点的步骤，直到全部路径上的导向目标完成路径选择。

本发明的导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统，通过信息获取装置获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，并根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配，进而根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级，并使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息，从而使得行进路径上的导向标识能够协调工作，以多种模式动态变更显示相关指示信息，动态地实现行径中导向目标分配，达到导向目标均匀分布，减小局部关键节点或通道的压力，降低拥堵的可能性。

进一步地，本发明的导向标识系统的信息处理方法与导向标识系统，其中导向标识包括：多向指示牌，设置于节点的连通路段分叉处，其为分别指向分叉处各行进方向的子指示牌的集合，并且通过改变子指示牌的颜色和/或图案形成与优先等级对应的标识图像；动态显示屏，设置于节点处，其以滚动显示的方式输出节点的连通路段的流量信息以及导向信息，以形成与优先等级对应的标识图像；紧急疏散指示牌，在确定发生紧急事件的情况下，输出将导向目标指引至躲避紧急事件的疏散方向，通过多种导向标识的协调工作，以多种模式动态变更导向信息，提高了导向目标的出行便利性，能够更加便利地达到目的地。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的导向标识系统的结构框图；

图2是根据本发明一个实施例的导向标识系统中行进路径集合的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的导向标识系统中一种导向标识的俯视图；

图4是图3所示的导向标识的子指示牌的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的导向标识系统中另一种导向标识的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的导向标识系统中又一种导向标识的示意图；

图7是根据本发明另一个实施例的导向标识系统的结构框图；

图8是根据本发明一个实施例的导向标识系统的信息处理方法的示意图；以及

图9是根据本发明一个实施例的导向标识系统的信息处理方法中动态路径选择优化算法的详细流程图。

具体实施方式

本实施例提供了一种导向标识系统100，可以通过导向标识将导向目标引导至最合理的路径，以便导向目标顺利、高效地达到目的地，并且能够有效减小关键节点或通道的压力，降低拥堵的可能性。图1是根据本发明一个实施例的导向标识系统100的结构框图。如图所示，该导向标识系统100一般性地可以包括：多个导向标识以及信息处理装置20。

其中，多个导向标识可以为n个，分别编号为1、2……n，分别用于输出导向信息。信息处理装置20可以配置成：获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，其中行进需求信息包括导向目标的数量，行进路径集合包括导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，可行路径由多个节点以及节点之间的连通路段构成，每个节点处布置有一个或多个导向标识；根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配；根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级；以及使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。一般地，一段路径中流量分配与优先等级具有关联关系：随着流量增大拥堵程度变高，优先等级相应降低；流量减小拥堵程度降低，优先等级相应降低提高。本实例的导向标识系统100中，导向标识通过提示节点处选择连通路段的优先等级，从而将行进者进行导引。

多个导向标识布置于节点中需要进行路径选择的位置，使导向目标可以从导向标识中得到导向信息。信息处理装置20可以通过网络或其他数据连接方式与个导向标识数据连接，并能够对导向标识进行统一管理，对导向标识的输出内容进行调整。

图2是根据本发明一个实施例的导向标识系统100中行进路径集合的示意图。如图所示，其中节点的集合是{①，②，③，④，⑤，⑥，⑦，⑧}，连通路段的集合是{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11}。起点集合O为{①，②}，即O1为①，O2为②；终点集合D为{⑥，⑧}，即D1为⑥，D2为⑧。以上起点集合和终点集合共组成了4个OD对及12条路径，则行进路径集合具体可以如下：

(O1，D1)，路径x1依次经过的节点为：①→③→⑥；路径x2依次经过的节点为：①→③→⑤→⑥；路径x3依次经过的节点为：①→④→⑤→⑥。

(O1，D2)，路径x4依次经过的节点为：①→③→⑤→⑧；路径x5依次经过的节点为：①→③→⑤→⑦→⑧；路径x6依次经过的节点为：①→④→⑤→⑧；路径x7依次经过的节点为：①→④→⑤→⑦→⑧；路径x8依次经过的节点为：①→④→⑦→⑧。

(O2，D1)，路径x9依次经过的节点为：②→④→⑤→⑥。

(O2，D2)，路径x10依次经过的节点为：②→④→⑤→⑧；路径x11依次经过的节点为：②→④→⑤→⑦→⑧；路径x12依次经过的节点为：②→④→⑦→⑧。

信息处理装置20根据流量分配可以确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级，进而可以使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。导向目标可以是人流、车流或者其他在路网中行进的移动目标。

其中，导向标识系统100中的导向标识可以为多种形式，以通过导向标识的协调工作，以多种模式动态变更导向信息，可以将导向目标分配到最合理的路径上。图3是根据本发明一个实施例的导向标识系统100中一种导向标识的俯视图，图4是图3所示的导向标识的子指示牌的示意图。

本实施例的导向标识为多向指示牌，设置于节点的连通路段分叉处，其为分别指向分叉处各行进方向的子指示牌的集合，并且通过改变子指示牌的颜色和/或图案形成与优先等级对应的标识图像。

具体地，每一个子指示牌可以独立改变亮度、颜色、文字等状态，以区分不同级别的受关注度，从而区分不同连通路段方向的流量与关键度。同一节点出发的不同方向的连通路段中，人流量最大与最小的路段亮度以最高和最低显示；拥堵程度以红色且色深最高为最拥堵不适于通行、黄色中等色深表示此方向的路段不建议再增加人流量、绿色且色深最浅为最通畅；关键目的地方向闪烁等。

流量信息和拥堵程度根据导向标识系统100实时统计到的信息进行更新，指示牌的亮度、色深、文字等随之变化。导向标识的使用者每到一个节点都可以根据导向信息的选择最为快捷的路段到达下一个更为接近目的地的节点，从而由一个接一个的快捷的连通路段形成了连贯的从起点到目的地的路径。

导向标识还可以包括动态显示屏，动态显示屏设置于节点处，其以滚动显示的方式输出节点的连通路段的流量信息以及导向信息，以形成与优先等级对应的标识图像。

在每一个路口节点可以设立动态显示屏，以不同形式显示人流量与拥堵情况等信息，拥堵信息的显示方式可以同上一实施例相同，采用颜色、亮度、文字表示。具体地，一个连通路段方向的信息汇总到一帧；一帧中包含指向该连通路段的箭头，并用颜色、色深等信息元素代表拥堵程度、流量等，可以直接采用“拥堵”、“畅通”、“建议通行”等文字表述，或者同时使用颜色和文字表述导向信息。

在其他一些实施例中，还可以实现同屏幕显示所有连通路段方向的信息。该显示方法可以采用较大的LED屏幕显示，以便使用者可以容易地辨识屏幕上的信息，同时LED屏相较传统屏幕有着节能的优势，屏幕上的信息会随着实时采集和统计到信息进行更新，并且每条信息均可以包括指向、是否拥堵等信息，不同连通路段的信息会随预先制定的规则变换位置和屏幕显示面域的大小。

图5是根据本发明一个实施例的导向标识系统100中另一种导向标识的示意图。本实施例的导向标识按照人流量大小对各连通路段方向由上到下排序。图6是根据本发明一个实施例的导向标识系统100中又一种导向标识的示意图。本实施例的导向标识按照人流量最大方向占据最大面积的饼图显示，人流量第二大次之，以此类推。图5和图6所示的导向标识均为同屏幕显示所有连通路段方向的信息，在其他一些实施例中，还可以按照拥堵程度对各连通路段方向进行优先等级的排序。

同样地，流量信息可以根据导向标识系统100实时统计到的信息进行更新，屏幕中不同路径的信息随之变化。每到一个节点的屏幕都会指引使用者选择最为快捷的路段到达下一个更为接近目的地的节点，从而由一个接一个的快捷的连通路段形成了连贯的、快捷的从起点到目的地的路径，达到导向的目的。

导向标识系统100还可以包括：应急处理装置，配置成：获取行进路径集合中的紧急事件；并且导向标识还可以包括：紧急疏散指示牌，在确定发生紧急事件的情况下，输出将导向目标指引至躲避紧急事件的疏散方向。

紧急疏散指示牌平时可以低亮度显示，在发生紧急事件的情况下达到最大亮度；同时关闭、降低其他不必要导向指示牌亮度，或其他指示牌转换工作模式，显示单一的疏散方向，配合紧急疏散指示牌工作，从而将人群迅速疏散至安全开阔区域或与地铁连通的人防通道等处。同时也可以在局部出现阻塞甚至踩踏事件时疏散人群远离现场，为救助人员迅速进入提供通道。

图7是根据本发明另一个实施例的导向标识系统100的结构框图。在上一实施例的基础上，导向标识系统100还可以包括信息获取装置30。

其中，信息获取装置30可以配置成通过导向目标随身携带的移动装置或导向目标查询路线的查询信息统计得出行进需求信息。其中移动装置可以包括各种射频卡，例如地铁卡、公交卡、含有NFC功能的票据等，以便预判导向目标的行进方向。以下对几个具体实例进行介绍：

若导向目标为乘坐地铁的乘客，移动装置为临时地铁卡，此类卡卡号信息可以提前预存到导向标识系统100中，每次将卡售出时添加乘客的乘车路线信息，当乘客离开目的站时回收卡片并清空乘车路线信息。如此反复使用一定周期以后即得到临时购票乘客的出行规律。在乘客于售票机或人工售票窗口处购买临时地铁卡时，乘客的乘车路线信息(起点站与到达站点)会随之写入到临时地铁卡内，本实施例的导向标识系统100的信息获取装置30可以通过售票机或人工售票窗口的计算机等设备采集到乘客的路径信息。

导向标识系统100可以将起点站和目的站之间的路径分为起点站内导向、乘车阶段和目的站内导向三个阶段：第一，起点站内导向，在乘客取到票时，导向标识系统100已经统计到乘客的路径信息，在本阶段内，导向标识系统100将出票的设备或窗口作为起点，乘客所搭乘的地铁的站台作为终点，根据实时的地铁站内人流量和预设的算法，计算出最适合的路径。第二，乘车阶段，此时智能导向标识系统100将该乘客的位置信息标注为乘车状态，不参与起点站和目的站的人流数据中。第三，目的站内导向，根据地铁方提供的时刻表的到站时间信息或地铁列车实时到站信息在列车到站时间将乘客的位置信息标注为目的站站台，此时智能导向标识系统100再为其匹配最适合的路径，在保障所有路径人流均衡状态下将人流从站台导向至站厅。

若移动装置为可充值的地铁卡、公交卡或城市通，此类IC卡都有独一无二的卡号，而且往往持卡人为工作日规律通勤者，经过一两周以后就可以得到此类人群的出行规律，并根据此类人群出行规律规划出工作日通勤时间的人流方向，进一步根据工作日通勤时间的人流方向制定出均衡的路径。当某一张卡被地铁或公交站点的IC卡读头识别出时，会将该卡号上传至导向标识系统100，导向标识系统100可以根据之前统计的历史记录判断该卡号在通勤周期内的相同时间段概率最高的出行路线，并根据路线统筹路径信息从而管理导向标识工作。在一个具体的实施例中，通勤周期可以为一周七天。

除了城市地铁公交系统发行的含NFC功能的卡以外，若移动装置为其他含有NFC功能的票据，例如人们的身份证、社保卡，居住地、工作单位或园区物业配发的门禁卡，银行卡(借记卡与信用卡)或景区与商场的消费卡，此类卡都可以用作持有者的身份信息识别，从而实现在不同场景下的路径信息采集。

例如身份证、社保卡，此类卡一般记录有持卡人的身份信息与社会福利信息等，可以实现在医院、图书馆、公园等社会福利场所或政府与事业单位等办事机构的路径信息采集。此类卡可以关联持有者的挂号信息、借阅信息、业务办理信息等，导向标识系统100可以根据此判断持卡人的路径信息。在一些具体的实施例中，可以在此类提供社会服务的场所入口处设置带有NFC读卡器的多媒体主动查询设备，多媒体主动查询设备可以是但是不限于架构基于个人计算机、单片机、嵌入式系统的电子信息设备。持卡人访问此类设备时，设备采集到持卡人的身份信息。多媒体主动查询设备根据历史记录或提供社会服务机构的管理平台数据库历史记录经常访问的场所判断持卡人概率最高的访问场所。或者有持卡人主动输入或查询到并确认具体的访问场所地址，可以具体到医院科室、图书馆书架、公园内具体建筑或设施、政府等部门的办事窗口。当路径信息形成后即可依据此信息向导向标识发出工作指令。

再例如门禁卡，此类人群往往有固定的行进路线，导向标识系统100可以根据园区或小区的物业单位的物业记录得知持卡人工作单位或住所的具体地址。在园区、小区物业出入口的门禁读卡器读取到卡信息时，导向标识系统100可以立即生成以出入口为起点、以持卡人工作单位或住所的具体地址为终点的一对地址，并根据统筹到的地址对和时间信息得到人流信息，从而规划路径管理导向标识。

再例如银行卡与消费卡，以及具有移动支付功能的手机等设备，银行卡一般集成闪付(Quick Pass)功能，也是一种NFC卡在银融支付领域的应用。此外，大型消费、休闲场所处发行的消费储值卡也是集合了支付与身份识别功能于一身的NFC的应用。此类卡同样可以作为持卡人在消费场所的身份识别的标志。导向标识系统100可以通过识别此类卡在POS机或收费终端消费记录，调用该持卡人的消费历史，并分析其消费喜好项目。依其访问率或可能访问率最高的商铺等场所推断出其可能的目的地信息，并且依照此类目的地信息规划其路径，再依照路径控制相关标识工作。

此外，还可以通过导向目标查询路线的查询信息统计得出行进需求信息。例如可以在需要导向的场所出入口设置查询装置，以便导向目标查询路线；或者导向目标可以通过手机地图导航查询信息。上述查询装置可以基于但并不限于个人计算机、单片机或嵌入式系统的多媒体查询终端，查询装置可以接受用户输入的不限于语音或文本的目的地信息。查询系统可以基于导航平台(百度地图、高德地图等)提供去往具体地址(如某小区某单元，某路某号的某大厦、某商场某商铺)的路径；或者还可以提供某类别地点的路线，例如，搜索服装时，给出商场中所有服装店地址并规划可以路过所有服装店的路径。查询系统可以基于百度地图、高德地图等导航平台开发，当用户使用手机地图导航时，导向标识系统100可以收到手机在云端搜索的信息，并根据该信息规划路径。

在获取多个导向目标运动方向后可以进行汇聚与整理。首先可以进行概率统计，根据大多数目标信息进行累积分析，按照概率统计出最大目标群体；同时考虑到所有连通路段和节点的通行能力等信息，实时刷新最大目标群体的起点与终点的信息，在规划路径时保证该群体能够被迅速通过合理的单一或多个路径引导至目的地，从而减轻对整个道路通行系统的压力。

然后可以依据空间导向设置方位，统计关键目标点的人员信息。统计关键目标点人员的出行时间、出行周期等信息，可以为此类人群规划具有优先权的路线，保证其能够迅速通过导向标识系统100管理的通行道路。例如，在通勤时间保证进出地铁站台的通勤乘客的优先权，以避免该类乘客迟到等情况。同时可以把将地铁通道作为过街地下通道的人员降为次优先等级或者更低的等级。

还可以对多个导向目标的信息进行合并整理，当通行人员路径信息被采集之后，导向标识系统100可以将所有人员的路径分解成以路口为节点的集合、链接节点的连通路段集合。将人流量大的起点与目的地对组，分解成链接起点与目的地的不同路径，例如(O1，D1)(图2中中的①→⑥)分解成路径x1、x2、x3，(O1，D2)(图2中的①→⑧)分解成x4至x8；在保证通行顺畅的前提下，将通过相同连通路段和节点的人群合并处理，如节点集合{①、③、④、⑤}与路段集合{①→③、③→⑤、④→⑤、①→④}，路径(O1，D1)、(O1，D2)人群都要从①到⑤，可以合并处理，在保证通畅前提下，分流至①→③→⑤、①→④→⑤两条子路径。

蚁群算法(Ant Colony System，ACS)是根据蚂蚁种群总能在巢穴与食物源之间找到最短路径而提出的一种搜索算法，具有正反馈、稳健性和启发式搜索等特点，适合于求解旅行商、车间作业调度等组合优化问题。本实施例的导向标识系统100制定了状态转移、信息素更新规则，结合路段状态方程和流量的函数计算路段上的流量和路阻并动态选择路径，实现随时间变化的OD条件下路径的选择。

首先，关于城市路网的定义G＝(V，E)，其中V为路网中的节点的集合，E是连通各个节点的路段集合。G中的起点与终点成对(r，s)组成集合L，即L＝{(r，s)|r∈R，s∈S，}，R是起点集合，S是终点集合。设定的随时间变化的OD前提下，每个出行者(导向目标)在进入后继节点之前均要进行路径选择。非饱和路网条件下，出行者(导向目标)喜欢通过最短的路径，在路网饱和的情况下，出行者(导向目标)趋向于距离相对较短、行驶时间少且流量较小的路段，即出行者(导向目标)结合自身的预测与实时路况进行路径选择。

基于ACS的路径选择应遵循以下约束条件：

条件一：OD的意义明确路径由O单向指向D；

条件二：路网中的节点不是每一个都相互连接，节点有预先确定的连接关系，每个节点只与临近两三节点连接；

条件三：路网使用者(导向目标)都对应其OD，其数目与OD数目是相关的，每个节点的流量随时间变化，某时刻流入一个节点的流量加上节点新产生的流量等于这一节点的流出量；

条件四：该概率模型开始的时间原点，路网中的流入量与流出量均为零。

在初始化阶段设定一个大于等于零且小于1的参数q₀，当出行者(导向目标)需要做出路径选择时，生成一个随机数q(0≤q≤1，且q在区间均匀分布)。当q≤q₀时，出行者(导向目标)愿意根据已知信息选择流量较低、路径较短，即信息素较多的路段；当q＞q₀时，出行者(导向目标)愿意尝试新的路段。可见出行者(导向目标)选择某一路段的概率与该路段上的信息素、流量、路径长度有关。

出行者(导向目标)经过某个畅通的连通路段，同时会在该连通路段上释放一定量的信息素提供给其他出行者(导向目标)作为确定是否通过这一连通路段的启发因子。大量的出行者(导向目标)通过相同连通路段后，这一连通路段上就积累了信息素，于是将有越来越多的出行者(导向目标)通过这一连通路段，同时提高了这一连通路段上的流量，从而减小了该连通路段的通畅度。于是，以免过高信息素造成出行者(导向目标)选择相同连通路段而减弱该路段的出行效率，有必要给出信息素更新规则：

第一，路径上的信息素更新规则：

各个时段各个O-D对间多个出行者(导向目标)确定要通过的路径选择后进行信息素更新：该路径新的信息素为原有信息素减去该路径挥发的信息素，再加上路径两端的O-D对间最高效路径的信息素增量；

第二，路段信息素更新规则：

每个出行者(导向目标)选择了一段路径后，在所经过的连通路段上进行信息素更新：该路段新的信息素为原有信息素减去该路段挥发的信息素，再加上路段信息素初始值的挥发量；

第三，节点流量更新规则：

出行者(导向目标)每个节点的选择行为相关性不大，体现了离散化特性，研究的时段可以离散化，把[0，T]这个通行时段划分成N个小的时段，同一个小时段内同一个人员只能在同一路段内，也就是同一小时段内同一人员不能跨越节点、不能出现选择下一路段的行为。

于是有：第n个时段连通路段k上要到终点D去的交通负荷等于n-1时段连通路段k上要到终点D去的交通负荷减去n-1时段离开该连通路段k去终点D的流出量加上进入连通路段k去终点D的流入量。

节点流量更新规则说明节点的流量是守恒的：任意节点，同一时刻进入该节点的流量和该节点新产生的流量之和等于此节点的流出量。

路段容量为连通路段的长度乘以连通路段的最大人流密度。另外，影响某路段通畅程度的阻抗由以下规则决定：

第一，初始时刻某连通路段阻抗为连通路段的长度除以人员的自由流速；

第二，第n(n≠0)个时段某个连通路段上的阻抗为初始值加上一个增量，该增量与该时刻该路段上的流量以及该路段的容量的倒数线性相关。

数学模型具有可靠性：

可靠性由信息素的上界决定，即影响最大的因素为路段上随时间变化的流量和路段的距离。如果信息素的上界决定了，就可证明上述数学模型的择路行为是有解可行的。

换而言之，需要证明以下命题成立：综合路径、路段信息素更新规则，某个特定路段上的信息素更新无限次后的极限(即该路段信息素最大值)不可能超过任意路段上的信息素的最大增量。根据更新规则对路径和路段上的信息素更新无限次后的极限值求解，两极限值均可表述为任意路段上的信息素的最大增量。于是可以证明路段上信息素上限是任意路段上的信息素的最大增量，从而证明数学模型描述的择路行为是可行的。

本实施例的导向标识系统100，通过信息获取装置30获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，并根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配，进而根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级，并使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息，能够有效提高导向的准确度和效率。

进一步地，本实施例的导向标识系统100，通过多种导向标识的协调工作，以多种模式动态变更导向信息，可以将导向目标分配到最合理的路径上，以达到将导向目标均匀分布在路网中的目的，减小局部关键节点或通道的压力，降低拥堵的可能性，提高导向标识的可靠性。

本实施例还提供了一种导向标识系统的信息处理方法，可以应用于上述任一实施例的导向标识系统中，利用行进需求信息进行行进路径集合中的流量分配，控制导向标识输出相应的导向信息。图8是根据本发明一个实施例的导向标识系统的信息处理方法的示意图，该导向标识系统的信息处理方法可以对上述任一实施例的导向标识系统100的信息进行处理。如图所示，该导向标识系统的信息处理方法依次执行以下步骤：

步骤S802，获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合；

步骤S804，根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配；

步骤S806，根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级；

步骤S808，使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息。

在以上步骤中，步骤S802中行进需求信息包括导向目标的数量，行进路径集合包括导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，可行路径由多个节点以及节点之间的连通路段构成，每个节点处布置有一个或多个导向标识。

步骤S808中的导向标识可以包括：多向指示牌，设置于节点的连通路段分叉处，其为分别指向分叉处各行进方向的子指示牌的集合，并且通过改变子指示牌的颜色和/或图案形成与优先等级对应的标识图像；动态显示屏，设置于节点处，其以滚动显示的方式输出节点的连通路段的流量信息以及导向信息，以形成与优先等级对应的标识图像；紧急疏散指示牌，在确定发生紧急事件的情况下，输出将导向目标指引至躲避紧急事件的疏散方向。

图9是根据本发明一个实施例的导向标识系统的信息处理方法中动态路径选择优化算法的详细流程图。该动态路径选择优化算法依次执行以下步骤：

步骤S902，根据行进路径集合获取起点、终点和相应路径的需求量，按照行进需求信息决定用于搜索的导向目标数量；

步骤S904，定义各连通路段上的信息素的初值与流量，计算出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点；

步骤S906，在导向目标需要择路的情况下，确定导向目标接下来的连通路段；

步骤S908，对连通路段上的路段信息素和流量进行更新。

在以上步骤中，在完成步骤S908之后重新执行步骤S906，直至该OD对上出行者(导向目标)全部完成路径到达终点。

此外，动态路径选择优化算法还包括：在全部导向目标完成相应路径选择到达终点后，对相应路径上的路径信息素进行更新，并重新执行定义各连通路段上的信息素的初值及流量，计算求出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点的步骤，直到全部路径上的导向目标完成路径选择。

以下对一个具体实例进行介绍：参照图2所示的行进路径集合，其中节点的集合是{①，②，③，④，⑤，⑥，⑦，⑧}，连通路段的集合是{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11}。起点集合O为{①，②}，即O1为①，O2为②；终点集合D为{⑥，⑧}，即D1为⑥，D2为⑧。以上起点集合和终点集合共组成了4个OD对及12条路径，则行进路径集合具体可以如下：

(O1，D1)，路径x1依次经过的节点为：①→③→⑥；路径x2依次经过的节点为：①→③→⑤→⑥；路径x3依次经过的节点为：①→④→⑤→⑥。

(O1，D2)，路径x4依次经过的节点为：①→③→⑤→⑧；路径x5依次经过的节点为：①→③→⑤→⑦→⑧；路径x6依次经过的节点为：①→④→⑤→⑧；路径x7依次经过的节点为：①→④→⑤→⑦→⑧；路径x8依次经过的节点为：①→④→⑦→⑧。

(O2，D1)，路径x9依次经过的节点为：②→④→⑤→⑥。

(O2，D2)，路径x10依次经过的节点为：②→④→⑤→⑧；路径x11依次经过的节点为：②→④→⑤→⑦→⑧；路径x12依次经过的节点为：②→④→⑦→⑧。

行进需求信息包括导向目标的数量，具体地，可以为各个时段OD对之间产生的交通需求。例如，K＝1时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为19，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为12，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为8，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为16；

K＝2时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为20，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为15，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为11，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为15；

K＝3时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为17，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为12，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为9，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为19；

K＝4时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为23，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为15，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为6，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为23；

K＝5时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为23，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为15，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为11，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为21；

K＝6时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为24，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为24，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为14，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为31；

K＝7时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为25，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为22，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为14，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为28；

K＝8时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为25，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为19，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为14，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为26；

K＝9时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为31，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为27，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为18，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为33；

K＝10时段，(O1，D1)即①→⑥之间的导向目标数量为33，(O1，D2)即①→⑧之间的导向目标数量为33，(O2，D1)即②→⑥之间的导向目标数量为19，(O2，D2)即②→⑧之间的导向目标数量为37。需要说明的是，上述导向目标数量的具体数值仅为例举，而并非对本发明的限定。

路网参数包括阻塞密度K_j＝125pcu·km^-1；自由流速v_f＝40km·h^-1；通行能力为1250veh/h；研究时段总长为20min，针对上述10个时段，根据动态路径选择优化算法可以得出：

K＝1时段，连通路段1的流量为14，连通路段2的流量为5，连通路段3的流量为17，连通路段4的流量为9，连通路段5的流量为24，连通路段6的流量为18，连通路段7的流量为22，连通路段8的流量为19，连通路段9的流量为5，连通路段10的流量为4，连通路段11的流量为24；

K＝2时段，连通路段1的流量为30.41，连通路段2的流量为11.31，连通路段3的流量为28.28，连通路段4的流量为18.5，连通路段5的流量为43.33，连通路段6的流量为35，连通路段7的流量为41.93，连通路段8的流量为32.83，连通路段9的流量为9.96，连通路段10的流量为10.44，连通路段11的流量为40.33；

K＝3时段，连通路段1的流量为37.78，连通路段2的流量为15.74，连通路段3的流量为36.42，连通路段4的流量为20.36，连通路段5的流量为59.29，连通路段6的流量为48.08，连通路段7的流量为54.16，连通路段8的流量为46.36，连通路段9的流量为14.88，连通路段10的流量为13.99，连通路段11的流量为55.13；

K＝4时段，连通路段1的流量为45.78，连通路段2的流量为19.55，连通路段3的流量为43.31，连通路段4的流量为23.71，连通路段5的流量为71.83，连通路段6的流量为51.7，连通路段7的流量为61.13，连通路段8的流量为57.63，连通路段9的流量为21.78，连通路段10的流量为21.05，连通路段11的流量为68.82；

K＝5时段，连通路段1的流量为55.33，连通路段2的流量为23.83，连通路段3的流量为51.28，连通路段4的流量为28.12，连通路段5的流量为83.89，连通路段6的流量为65.34，连通路段7的流量为76.81，连通路段8的流量为66.02，连通路段9的流量为27.24，连通路段10的流量为26.13，连通路段11的流量为77.71；

K＝6时段，连通路段1的流量为67.06，连通路段2的流量为26.52，连通路段3的流量为63.04，连通路段4的流量为36.31，连通路段5的流量为105.61，连通路段6的流量为80.2，连通路段7的流量为94.59，连通路段8的流量为84.02，连通路段9的流量为36.57，连通路段10的流量为34.5，连通路段11的流量为99.14；

K＝7时段，连通路段1的流量为75.64，连通路段2的流量为31.84，连通路段3的流量为71.53，连通路段4的流量为38.22，连通路段5的流量为118.34，连通路段6的流量为92.93，连通路段7的流量为107.08，连通路段8的流量为64.02，连通路段9的流量为42.15，连通路段10的流量为41.71，连通路段11的流量为109.64；

K＝8时段，连通路段1的流量为80.64，连通路段2的流量为34.42，连通路段3的流量为76.67，连通路段4的流量为39.61，连通路段5的流量为125.59，连通路段6的流量为101.15，连通路段7的流量为119.26，连通路段8的流量为101.35，连通路段9的流量为46.38，连通路段10的流量为44.91，连通路段11的流量为115.25；

K＝9时段，连通路段1的流量为91.71，连通路段2的流量为38.64，连通路段3的流量为86.38，连通路段4的流量为46.61，连通路段5的流量为141.86，连通路段6的流量为115.1，连通路段7的流量为137.19，连通路段8的流量为115.67，连通路段9的流量为52.71，连通路段10的流量为51.68，连通路段11的流量为130.32；

K＝10时段，连通路段1的流量为104.54，连通路段2的流量为50.27，连通路段3的流量为99.41，连通路段4的流量为55.66，连通路段5的流量为158.65，连通路段6的流量为130.21，连通路段7的流量为153.52，连通路段8的流量为131.32，连通路段9的流量为60.73，连通路段10的流量为60.5，连通路段11的流量为141.1。

使用动态路径选择优化算法进行择路的K＝10时段，各连通路段的均方差为41.54，该方法能够在整个路网均衡地分配流量，由此确定的导向标识输出的导向信息，可以避免某些路段上流量的急剧增加，并且随时间和OD需求的增长，各路段流量增加缓慢，有助于减少人员在道路上的时间。

本实施例的信息处理方法，获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，并根据行进需求信息计算导向目标在行进路径集合中的流量分配，进而根据流量分配确定导向目标在每个节点处选择连通路段的优先等级，并使每个节点处布置的导向标识输出与优先等级对应的导向信息，能够有效提高导向的准确度和效率。

进一步地，本实施例的导向标识系统的信息处理方法，通过多种导向标识的协调工作，以多种模式动态变更导向信息，可以将导向目标分配到最合理的路径上，以达到将导向目标均匀分布在路网中的目的，减小局部关键节点或通道的压力，降低拥堵的可能性，提高导向标识的可靠性。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种导向标识系统，包括：

多个导向标识，分别用于输出导向信息；以及

信息处理装置，配置成：

获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，其中所述行进需求信息包括所述导向目标的数量，所述行进路径集合包括所述导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，所述可行路径由多个节点以及所述节点之间的连通路段构成，每个所述节点处布置有一个或多个所述导向标识；

根据所述行进需求信息计算所述导向目标在所述行进路径集合中的流量分配；

根据所述流量分配确定所述导向目标在每个所述节点处选择连通路段的优先等级；以及

使每个所述节点处布置的导向标识输出与所述优先等级对应的导向信息。

2.根据权利要求1所述的导向标识系统，其中所述导向标识包括：

多向指示牌，设置于所述节点的连通路段分叉处，其为分别指向所述分叉处各行进方向的子指示牌的集合，并且通过改变所述子指示牌的颜色和/或图案形成与所述优先等级对应的标识图像。

3.根据权利要求1所述的导向标识系统，其中所述导向标识包括：

动态显示屏，设置于所述节点处，其以滚动显示的方式输出所述节点的连通路段的流量信息以及导向信息，以形成与所述优先等级对应的标识图像。

4.根据权利要求1所述的导向标识系统，还包括：

应急处理装置，配置成：获取所述行进路径集合中的紧急事件；并且

所述导向标识还包括：紧急疏散指示牌，在确定发生所述紧急事件的情况下，输出将所述导向目标指引至躲避所述紧急事件的疏散方向。

5.根据权利要求1所述的导向标识系统，还包括：

信息获取装置，配置成通过所述导向目标随身携带的移动装置或所述导向目标查询路线的查询信息统计得出所述行进需求信息。

6.根据权利要求1所述的导向标识系统，其中所述信息处理装置还配置成：

利用基于蚁群算法的动态路径选择优化算法得到所述导向目标在每个所述连通路段的流量。

7.一种导向标识系统的信息处理方法，包括：

获取导向目标的行进需求信息以及行进路径集合，其中所述行进需求信息包括所述导向目标的数量，所述行进路径集合包括所述导向目标从起点集合行进至终点集合的所有可行路径，所述可行路径由多个节点以及所述节点之间的连通路段构成，每个所述节点处布置有一个或多个所述导向标识；

根据所述行进需求信息计算所述导向目标在所述行进路径集合中的流量分配；

根据所述流量分配确定所述导向目标在每个所述节点处选择连通路段的优先等级；以及

使每个所述节点处布置的导向标识输出与所述优先等级对应的导向信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中计算所述导向目标在所述行进路径集合中的流量分配的步骤包括：

利用基于蚁群算法的动态路径选择优化算法得到所述导向目标在每个所述连通路段的流量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述动态路径选择优化算法包括：

根据所述行进路径集合获取起点、终点和相应路径的需求量，按照所述行进需求信息决定用于搜索的导向目标数量；

定义各连通路段上的信息素的初值与流量，计算出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点；

在所述导向目标需要择路的情况下，确定所述导向目标接下来的连通路段；以及

对连通路段上的路段信息素和流量进行更新。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述动态路径选择优化算法还包括：

在全部所述导向目标完成所述相应路径选择到达终点后，对所述相应路径上的路径信息素进行更新，并重新执行定义各连通路段上的信息素的初值及流量，计算出各连通路段长度的倒数，将导向目标放置到起点的步骤，直到全部路径上的所述导向目标完成路径选择。