CN109029478A

CN109029478A - 一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法

Info

Publication number: CN109029478A
Application number: CN201810634049.0A
Authority: CN
Inventors: 姜立标; 杨杰; 艾皖东; 台啟龙
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明公开了一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，包括下述步骤：首先对停车库车位泊车点按照空间顺序进行编号，导入停车库车位之间的权值矩阵；然后根据权值矩阵和改进Floyd算法，计算得到距离矩阵和路径矩阵，保存路径矩阵至本地系统中；在输入起始车位编号和目标车位编号后，搜索路径矩阵得到所有可能最短路径；最后在客户端界面，逐个显示出所有可能的等效最短路径。本发明的方法在地下停车库实现从起始车位泊车点到目标车位泊车点的最短路径规划，可得到所有可能的等价最短路径，且在路径转向处客户端弹出提示标志，对车辆智能驾驶路径规划有实践借鉴意义。

Description

一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法

技术领域

本发明涉及路径规划领域，特别涉及一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法。

背景技术

近年来，在汽车智能化发展的浪潮下，智能驾驶技术取得了巨大发展。智能车辆路径规划是指在模型化的环境中按一定的评价标准规划出一条从起始状态到目标状态的可行路径。现有算法在求解最短路径中已具备较高效率，但对于存在多重最短路径的情况，仍需要进一步研究。Floyd算法执行效率高，计算量小，改进后能很好地应用于智能车辆自主引导泊车路径规划系统中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于改进Floyd 算法的智能车辆路径规划方法，在地下停车库实现从起始车位泊车点到目标车位泊车点的最短路径规划，可得到所有可能的等价最短路径，且在路径转向处客户端弹出提示标志。

为实现以上目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，包括下述步骤：

(1)对停车库车位泊车点按照空间顺序进行编号，将车位泊车点编号作为共用节点，导入停车库车位之间的权值矩阵W，对权值矩阵W初始化，其中元素 w[i][j]表示节点i到节点j的权值；

(2)利用改进Floyd算法：根据权值矩阵W，计算得到距离矩阵D和路径矩阵P，并保存路径矩阵P至本地系统中；

改进Floyd算法的计算过程为：遍历系统中每一对节点，对两节点i和j，判断是否存在节点k，若从节点i到k再到j的权值小于直接从节点i到j的权值，则更新距离矩阵D和路径矩阵P；若存在多条等效最短路径，路径矩阵P中相应元素采用集合形式包含所有可能路径；

(3)在输入起始车位编号和目标车位编号后，搜索路径矩阵P得到所有等效最短路径及其个数；

(4)在客户端界面，逐个显示出所有等效最短路径。

作为优选的技术方案，步骤(1)中，权值矩阵W的元素w[i][j]初始化规则为：若节点i和节点j相邻，则w[i][j]所表示的节点i到节点j的权值为其距离的实际值；若节点i和节点j不相邻，则w[i][j]设置为无穷大。

作为优选的技术方案，步骤(2)中，对于距离矩阵D，首先将权值矩阵W 赋值给距离矩阵D，根据改进Floyd算法，若满足d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]，则用 d[i][k]+d[k][j]的权值，替换距离矩阵D中d[i][j]的权值，d[i][j]实际表示节点i到节点j的最短距离；具体的计算公式如下：

d[i][j]⁽ⁿ⁾＝min{d[i][j]^(n-1),d[i][k]^(n-1)+d[k][j]^(n-1)}

其中，上标n表示第n次计算；

对于路径矩阵P，首先将路径矩阵P初始化，令p[i][j]＝j；然后根据改进 Floyd算法，若满足d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]，则用p[i][k][j]替换路径矩阵P中p[i][j]， p[i][k][j]表示从节点i到节点k再到节点j经过的路径，p[i][j]表示从节点i到节点j经过的路径；具体计算公式如下：

其中，上标n表示第n次计算。

作为优选的技术方案，步骤(3)中，根据路径矩阵搜索所有等效最短路径时，采用双向搜索，最短路径为车位泊车点编号的有序集合。

作为优选的技术方案，步骤(4)中，显示所有最短路径过程中，在路径转向处客户端弹出提示标志，提示信息则预先设定保存至本地文件中，满足预设条件则弹出。

本发明相对于现有技术具有如下的优点和效果：

(1)本发明对传统Floyd算法进行改进，可得到网络图中任意两点间的所有等价最短路径，信息更全面，且计算量小。

(2)本发明在路径转向处能弹出提示框，方便使用者提前预知行驶信息，方便使用。

(3)本发明将改进Floyd算法应用于智能车辆路径规划系统中，实现了从起始车位泊车点到目标车位泊车点的最短路径规划，可得到所有可能的最短路径，对车辆智能驾驶路径规划有实践借鉴意义。

附图说明

图1为本实施例的一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法的停车库及泊车点编号示意图；

图2为本实施例的一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法的整体实施流程图；

图3为本实施例的一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法的路径矩阵计算流程图；

图4为本实施例的一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法的全部等价最短路径计算及显示流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不限于本发明。

实施例

如图2所示，一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，在地下停车库实现从起始车位泊车点到目标车位泊车点的最短路径规划，可得到所有可能的等价最短路径，且在路径转向处客户端弹出提示标志；该方法具体包括下述步骤：

(1)如图1所示，对停车库车位泊车点按照空间顺序进行编号，将车位泊车点编号作为共用节点，导入停车库车位之间的权值矩阵，对权值矩阵W初始化，其中元素w[i][j]表示节点i到节点j的权值；

在本实施例中，权值矩阵W的元素w[i][j]初始化规则为：若节点i和节点j 相邻，则w[i][j]所表示的节点i到节点j的权值为其距离的实际值；若节点i和节点j不相邻，则w[i][j]设置为无穷大(实际代码中以10000表示)。

(2)如图3所示，利用改进Floyd算法：根据权值矩阵W，计算得到距离矩阵D和路径矩阵P，并保存路径矩阵P至本地系统中；

对于距离矩阵D，首先将权值矩阵W赋值给距离矩阵D，根据改进Floyd算法，若满足d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]，则用d[i][k]+d[k][j]的权值，替换距离矩阵D 中d[i][j]的权值，d[i][j]实际表示节点i到节点j的最短距离；具体的计算公式如下：

d[i][j]⁽ⁿ⁾＝min{d[i][j]^(n-1),d[i][k]^(n-1)+d[k][j]^(n-1)}

其中，上标n表示第n次计算；

其中，上标n表示第n次计算。

(3)如图4所示，在输入起始车位编号和目标车位编号后，搜索路径矩阵 P得到所有等效最短路径及其个数；

在本实施例中，根据路径矩阵搜索所有等效最短路径时，采用双向搜索，最短路径为车位泊车点编号的有序集合。

(4)如图4所示，在客户端界面，逐个显示出所有等效最短路径；在显示所有最短路径过程中，在路径转向处客户端弹出提示标志，左转或右转，且提示信息则预先设定保存至本地文件中，满足预设条件则弹出。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求所述为准。

Claims

1.一种基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)对停车库车位泊车点按照空间顺序进行编号，将车位泊车点编号作为共用节点，导入停车库车位之间的权值矩阵W，对权值矩阵W初始化，其中元素w[i][j]表示节点i到节点j的权值；

(4)在客户端界面，逐个显示出所有等效最短路径。

2.根据权利要求1所述的基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，其特征在于，步骤(1)中，权值矩阵W的元素w[i][j]初始化规则为：若节点i和节点j相邻，则w[i][j]所表示的节点i到节点j的权值为其距离的实际值；若节点i和节点j不相邻，则w[i][j]设置为无穷大。

3.根据权利要求1所述的基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，其特征在于，步骤(2)中，对于距离矩阵D，首先将权值矩阵W赋值给距离矩阵D，根据改进Floyd算法，若满足d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]，则用d[i][k]+d[k][j]的权值，替换距离矩阵D中d[i][j]的权值，d[i][j]实际表示节点i到节点j的最短距离；具体的计算公式如下：

d[i][j]⁽ⁿ⁾＝min{d[i][j]^(n-1),d[i][k]^(n-1)+d[k][j]^(n-1)}

其中，上标n表示第n次计算；

对于路径矩阵P，首先将路径矩阵P初始化，令p[i][j]＝j；然后根据改进Floyd算法，若满足d[i][k]+d[k][j]<d[i][j]，则用p[i][k][j]替换路径矩阵P中p[i][j]，p[i][k][j]表示从节点i到节点k再到节点j经过的路径，p[i][j]表示从节点i到节点j经过的路径；具体计算公式如下：

其中，上标n表示第n次计算。

4.根据权利要求1所述的基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，其特征在于，步骤(3)中，根据路径矩阵搜索所有等效最短路径时，采用双向搜索，最短路径为车位泊车点编号的有序集合。

5.根据权利要求1所述的基于改进Floyd算法的智能车辆路径规划方法，其特征在于，步骤(4)中，显示所有最短路径过程中，在路径转向处客户端弹出提示标志，提示信息则预先设定保存至本地文件中，满足预设条件则弹出。