CN109900292B - 一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法，它综合考虑到影响机动车舒适度的各项指标，解决了综合舒适度和出行距离之间的关系，能够推荐舒适度和出行距离总体相对最优的机动车导航路线。其步骤包括：首先确定起终点之间的备选路线；按照一定的舒适度评价标准确定组成每条路线的各路段的舒适度指标及权重并计算出各路段的舒适度q；根据每个路段舒适度q和每个路段长度s在每条路线长度中的百分比计算出每条路线的舒适度P，以舒适度要求指数η与每条路线的舒适度P的商为每条路线的综合阻抗γ，选择综合阻抗值最小的路线为最优机动车出行路线。

Description

一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法

技术领域

本发明涉及根据不同路线的舒适度和出行距离的不同，确定机动车的最佳出行路线的方法，属于导航技术领域。

背景技术

现有机动车导航工具较多，如高德、百度地图等导航软件都可以提供机动车导航功能。但现有导航方式基本都以最短出行距离、最短出行时间或最低出行费用为导航目标，而不考虑机动车出行路径的舒适程度。该缺陷可能导致为实现同一出行目的，导航推荐的路径为出行距离最短、出行时间最短或出行费用最短，但舒适度非常差，而出行距离、出行时间或出行费用略高的其它路径即使舒适度非常高也不会被推荐。因此，本发明提出了一种基于综合舒适度和出行距离的机动车导航方法。

发明内容

本发明提出了一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法，它以机动车导航方法为研究对象，综合考虑到影响机动车舒适度的各项指标，解决了综合舒适度和出行距离之间的关系，从而推荐舒适度和出行距离总体相对最优的机动车导航路线。

为解决上述技术问题，本发明使用的技术方案是：

a、首先确定起终点之间的备选路线；

b、按照一定的舒适度评价标准确定组成每条路线的n个路段的舒适度指标及权重并计算出每个路段的舒适度q；

c、确定每条路线中每个路段的长度s以及各条路线的总长度S；

d、根据每个路段舒适度q和每个路段长度s在每条路线长度中的百分比计算出每条路线的舒适度P；

e、根据每条路线的总长度S，确定一个对应的舒适度要求指数η，总长度越长，舒适度要求指数η越大，以舒适度要求指数η与每条路线的舒适度P的商为每条路线的综合阻抗γ，即γ＝η/P，选择综合阻抗值最小的路线为最优机动车出行路线。

优选的，步骤b中，路段的舒适度q_n的计算方法为：

路段舒适度q_n＝道路自身因素×0.7+道路环境因素×0.3

＝(路面质量×0.3+路面特性×0.2+道路等级×0.2+单向机动车车道数×0.3)×0.7+(机动车流量×0.45+相邻两红绿灯间的平均道路长度×0.55)×0.3，

舒适度指标及权重为：

路面质量分为四级，Ⅰ级，路面平整很高、无破损；Ⅱ级，路面平整有少许破损，但不影响行车；Ⅲ级，路面破损较多、不平整，影响行车舒适度；Ⅳ级，路面破损严重，已无法正常通行；对于路面质量是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的，式中的路面质量取值分别为1、0.6、0.4、0；

对于沥青路面、水泥路面、泥土路面，式中的路面特性取值分别为0.8、0.6、0.4；

对于快速路、主干路、次干路、支路，式中的路面等级取值分别为0.75、0.6、0.4、0.1；

对于单向机动车车道数中的三级指标：1条，两辆机动车会车、超车有困难，影响行车舒适度；2条，机动车可以正常行驶，舒适度适中；3条或以上，可以轻松超车会车，舒适度很高，1条、2条、3条及以上分别取值为0.2、0.7、0.95；

机动车流量：0≤机动车饱和度<0.4时，取值0.9；0.4≤机动车饱和度<0.7时，取值0.6；0.7≤机动车饱和度≤1时，取值0.2；

相邻两红绿灯之间的平均道路长度的三级指标：Ⅰ级，平均道路长度在600m以上；Ⅱ级，平均道路长度在400-600m；Ⅲ级，平均道路长度在400m以下，Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别取值为0.8、0.4、0.2。

优选的，步骤c中，S＝s₁+s₂+s₃+……+s_n，i＝1，2，3，···，n，式中s_i为该路线的第i个路段的出行距离s。

为综合考虑舒适度和出行距离，需将两者转化为同一量纲的数值。步骤d中，由n个路段组成的路线的舒适度P计算方法如下：

P＝q₁×β₁+q₂×β₂+q₃×β₃+···+q_n×β_n；

q_i为第i个路段的舒适度，

β_i为第i个路段长度s_i在该路线长度S中的占比，即β_i＝s_i/S；

i＝1，2，3，···，n。

根据公众的出行习惯，如果出行距离很短的话，对舒适度的要求就会较低，反之，如果出行距离长，对对舒适度的要求则会提高。因此，本发明提出了一个关于公众在不同线路长度情况下对舒适度的要求指数表。优选的，每条路线的总长度S与对应的舒适度要求指数η的计算方式为：

本发明提出了一种综合舒适性和出行距离的机动车导航方法，在计算路段舒适性时，不仅仅考虑了路面质量、路面特性、路面等级、单向机动车车道数量等道路自身因素，还考虑了机动车流量、相邻两红绿灯间的平均道路长度等道路环境因素，更考虑了不同因素之间的权重，计算方便，能够在实践中应用，舒适性评价全面，从而推荐舒适性和出行距离总体相对最优的机动车导航路线。

附图说明

图1是备选路线示意图；

图2是影响机动车导航舒适度指标体系；

图3是实施案例的出行线路图；

具体实施方式

本部分内容结合实例进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法，该方法首先确定起终点之间的备选路线，按照一定的舒适度评价标准确定每条路线的舒适度指标及权重，从而确定舒适度，再确定每一条路段的出行距离，其次综合舒适度和出行距离形成每一条路线的综合阻抗，最后根据综合阻抗值推选最优的机动车出行路线。

具体步骤如下：

1.确定起终点之间的备选路线

从起点(A)至终点(B)的所有出行路径中确定出行距离最短的若干条备选路线，本发明将以选取的路线a、路线b两条备选路线为例进行分析。其中，路线a由a₁、a₂、a₃三条路段组成，路线b由b₁、b₂、b₃、b₄、b₅五条路段组成，如图1所示。

2.确定舒适度指标及权重

路面质量分为四级，Ⅰ级，路面平整很高、无破损；Ⅱ级，路面平整有少许破损，但不影响行车；Ⅲ级，路面破损较多、不平整，影响行车舒适度；Ⅳ级，路面破损严重，已无法正常通行；对于路面质量是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的，式中的路面质量取值分别为1、0.6、0.4、0；

对于沥青路面、水泥路面、泥土路面，式中的路面特性取值分别为0.8、0.6、0.4；

对于快速路、主干路、次干路、支路，式中的路面等级取值分别为0.75、0.6、0.4、0.1；

对于单向机动车车道数中的三级指标：1条，两辆机动车会车、超车有困难，影响行车舒适度；2条，机动车可以正常行驶，舒适度适中；3条或以上，可以轻松超车会车，舒适度很高，1条、2条、3条及以上分别取值为0.2、0.7、0.95；

机动车流量：0≤机动车饱和度<0.4时，取值0.9；0.4≤机动车饱和度<0.7时，取值0.6；0.7≤机动车饱和度≤1时，取值0.2；

相邻两红绿灯之间的平均道路长度的三级指标：Ⅰ级，平均道路长度在600m以上；Ⅱ级，平均道路长度在400-600m；Ⅲ级，平均道路长度在400m以下，Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别取值为0.8、0.4、0.2。

具体指标选取和权重分配参见图2所示。

因此，路段舒适度q＝道路自身因素×0.7+道路环境因素×0.3

＝(路面质量×0.3+路面特性×0.2+道路等级×0.2+单向机动车车道数×0.3)×0.7+(机动车流量×0.45+相邻两红绿灯间的平均道路长度×0.55)×0.3(1)；

其中，路线a中各路段的舒适度为q_a1、q_a2、q_a3；

路线b中各路段的舒适度为q_b1、q_b2、q_b3、q_b4、q_b5。

3.确定每条线路和每个路段的长度

通过测量可以确定每条路段及整个线路的长度，如图一所示。

路线a的长度S_a＝S_a1+S_a2+S_a3

路线b的长度S_b＝S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5

4.综合舒适度和出行距离得出各路线的综合阻抗

为综合考虑舒适度和出行距离，需将两者转化为同一量纲的数值。

首先，需计算各路段长度在整条出行线路中的占比：

路线a和路线b中，各路段的占比分别为：

其次，根据公式(1)中确定的各路段舒适度，得出整条路线的舒适度，如下所示：

路线a的舒适度Pa＝q_a1×β₁+q_a2×β₂+q_a3×β₃；

路线b的舒适度Pb＝q_b1×γ₁+q_b2×γ₂+q_b3×γ₃+q_b4×γ₄+q_b5×γ₅；

线路综合阻抗γ的计算公式如下：

γ＝η/P

根据公众出行习惯，如果出行舒适度高，则感觉到的出行距离会比实际出行距离短，反之，如果出行舒适度低，则感觉到的出行距离会比实际出行距离长。因此，本发明提出了基于出行舒适度的距离调整系数η，当舒适度越高时，距离调整系数越小，距离调整系数如表1所示。

表1.距离调整系数标准

5.确定机动车导航最优路线

根据线路a和线路b综合阻抗的大小，选择综合阻抗值最小的线路作为机动车导航的推荐线路。

下面给出一个具体实例来进一步说明。

1.确定起终点之间的备选路线

从起点A至终点B的所有出行路线中确定出行距离最短的两条备选路线：路线a和路线b为例进行分析。其中，路线a由a1＝200m、a2＝200m、a3＝500m三条路段组成，路线b由b1＝300m、b2＝200m、b3＝200m、b4＝500m、b5＝300m五条路段组成，如图3所示。

2.确定舒适度指标及权重

首先，根据上述具体步骤2所述，确定舒适度指标及权重，参见图2。

其次，根据测量及观测可得路线a和路线b各路段的基本状况，对照图2转化为相应权重如下所示：

路段a1：路面质量，Ⅱ级(0.7)；路面特性，沥青路面(0.85)；道路等级，主干路(0.6)；单向机动车车道数，2条(0.7)；机动车流量，畅通(1)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅱ级(0.4)；

路段a2：路面质量，Ⅲ级(0.3)；路面特性，水泥路面(0.6)；道路等级，主干路(0.6)；单向机动车车道数，1条(0.2)；机动车流量，缓行(0.55)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅱ级(0.4)；

路段a3：路面质量，Ⅰ级(1)；路面特性，水泥路面(0.6)；道路等级，主干路(0.6)；单向机动车车道数，2条(0.7)；机动车流量，畅通(1)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅱ级(0.4)；

路段b1：路面质量，Ⅱ级(0.7)；路面特性，水泥路面(0.6)；道路等级，次干路(0.4)；单向机动车车道数，1条(0.2)；机动车流量，缓行(0.55)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅲ级(0.2)；

路段b2：路面质量，Ⅰ级(1)；路面特性，沥青路面(0.85)；道路等级，快速路(0.75)；单向机动车车道数，3条或以上(0.95)；机动车流量，畅通(1)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅱ级(0.4)；

路段b3：路面质量，Ⅰ级(1)；路面特性，沥青路面(0.85)；道路等级，主干路(0.6)；单向机动车车道数，2条(0.7)；机动车流量，畅通(1)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅰ级(0.8)；

路段b4：路面质量，Ⅱ级(0.7)；路面特性，水泥路面(0.6)；道路等级，主干路(0.6)；单向机动车车道数，2条(0.7)；机动车流量，缓行(0.55)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅱ级(0.4)；

路段b5：路面质量，Ⅲ级(0.3)；路面特性，水泥路面(0.6)；道路等级，支路(0.1)；单向机动车车道数，2条(0.7)；机动车流量，缓行(0.55)；相邻两红绿灯间的平均长度，Ⅲ级(0.2)；

最后，确定路线a和路线b各路段舒适度q，如下所示：

路段舒适度q＝(道路自身因素×0.7+道路环境因素×0.3)×该路段的占比

＝((路面质量×0.3+路面特性×0.2+道路等级×0.2+单向机动车车道数×0.3)×0.7+(机动车流量×0.45+相邻两红绿灯间的平均道路长度×0.55)×0.3)×该路段的占比

路段a1的舒适度q_a1＝((0.7×0.3+0.85×0.2+0.6×0.3+0.7×0.2)×0.7+(1×0.45+0.4×0.55)×0.3)×2/9＝0.155

路段a2的舒适度q_a2＝((0.3×0.3+0.6×0.2+0.6×0.3+0.2×0.2)×0.7+(0.55×0.45+0.4×0.55)×0.3)×2/9＝0.092

下述计算方法相同，不列出具体计算公式。

路段a3的舒适度q_a3＝0.403

路段b1的舒适度q_b1＝0.087

路段b2的舒适度q_b2＝0.111

路段b3的舒适度q_b3＝0.110

路段b4的舒适度q_b4＝0.201

路段b5的舒适度q_b5＝0.083

，如图3所示。

3.综合舒适度和出行距离得出机动车导航舒适度评价标准

首先，计算路线a和路线b各路段长度在整条出行线路中的占比：

β₁＝S_a1/(S_a1+S_a2+S_a3)＝0.6；

β₂＝S_a2/(S_a1+S_a2+S_a3)＝0.2；

β₃＝S_a3/(S_a1+S_a2+S_a3)＝0.2；

γ₁＝S_b1/(S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5)＝0.3；

γ₂＝S_b2/(S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5)＝0.3；

γ₃＝S_b3/(S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5)＝0.1；

γ₄＝S_b4/(S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5)＝0.1；

γ₅＝S_b5/(S_b1+S_b2+S_b3+S_b4+S_b5)＝0.2；

其次，路线a舒适度Pa＝q_a1+q_a2+q_a3＝0.155+0.092+0.403＝0.65

路线b舒适度Pb＝q_b1+q_b2+q_b3+q_b4+q_b5＝0.087+0.111+0.110+0.201+0.083＝0.592

表1舒适度要求系数η及舒适度期望值：

表1.舒适度要求指数标准

由表1可知，路线a的舒适度要求指数η_a＝0.6

路线b的舒适度要求指数η_b＝0.8

根据公式(5)计算线路综合阻抗：

γ_a＝η_a/P_a＝0.6/0.65＝0.923

γ_a＝0.923<γ_b＝1.351。

因此，机动车导航的推荐路线为路线a。

Claims (4)

1.一种综合舒适度和出行距离的机动车导航方法，其特征在于：其步骤包括：

a、首先确定起终点之间的备选路线；

b、按照一定的舒适度评价标准确定组成每条路线的n个路段的舒适度指标及权重并计算出每个路段的舒适度q；

c、确定每条路线中每个路段的长度s以及各条路线的总长度S；

d、根据每个路段舒适度q和每个路段长度s在每条路线长度中的百分比计算出每条路线的舒适度P；

e、根据每条路线的总长度S，确定一个对应的舒适度要求指数η，总长度越长，舒适度要求指数η越大，以舒适度要求指数η与每条路线的舒适度P的商为每条路线的综合阻抗γ，选择综合阻抗值最小的路线为最优机动车出行路线；

其中步骤b中，路段的舒适度q的计算方法为：

路段舒适度q＝道路自身因素×0.7+道路环境因素×0.3

＝(路面质量×0.3+路面特性×0.2+道路等级×0.2+单向机动车车道数×0.3)×0.7+(机动车流量×0.45+相邻两红绿灯间的平均道路长度×0.55)×0.3，

舒适度指标及权重为：

路面质量分为四级，Ⅰ级，路面平整很高、无破损；Ⅱ级，路面平整有少许破损，但不影响行车；Ⅲ级，路面破损较多、不平整，影响行车舒适度；Ⅳ级，路面破损严重，已无法正常通行；对于路面质量是Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的，式中的路面质量取值分别为1、0.6、0.4、0；

对于沥青路面、水泥路面、泥土路面，式中的路面特性取值分别为0.8、0.6、0.4；

对于快速路、主干路、次干路、支路，式中的路面等级取值分别为0.75、0.6、0.4、0.1；

对于单向机动车车道数中的三级指标：1条，两辆机动车会车、超车有困难，影响行车舒适度；2条，机动车能够正常行驶，舒适度适中；3条或以上，能够轻松超车会车，舒适度很高，1条、2条、3条及以上分别取值为0.2、0.7、0.95；

机动车流量：0≤机动车饱和度<0.4时，取值0.9；0.4≤机动车饱和度<0.7时，取值0.6；0.7≤机动车饱和度≤1时，取值0.2；

相邻两红绿灯之间的平均道路长度的三级指标：Ⅰ级，平均道路长度在600m以上；Ⅱ级，平均道路长度在400-600m；Ⅲ级，平均道路长度在400m以下，Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级分别取值为0.8、0.4、0.2。

2.按照权利要求1所述的机动车导航方法，其特征在于：步骤c中，S＝s₁+s₂+s₃+……+s_n，i＝1，2，3，···，n，式中s_i为该路线的第i个路段的出行距离s。

3.根据权利要求2所述的机动车导航方法，其特征在于：步骤d中，由n个路段组成的路线的舒适度P计算方法如下：

P＝q₁×β₁+q₂×β₂+q₃×β₃+···+q_n×β_n；

q_i为第i个路段的舒适度，

β_i为第i个路段长度s_i在该路线长度S中的占比，即β_i＝s_i/S；

S＝S₁+S₂+S₃+···+S_n

i＝1，2，3，···，n。

4.根据权利要求3所述的机动车导航方法，其特征在于：每条路线的总长度S与对应的舒适度要求指数η的计算方式为：

线路长度S为0-1500m时，舒适度要求指数η为0.6；

线路长度S为1500-3000m时，舒适度要求指数η为0.8；

线路长度S为3000-5000m时，舒适度要求指数η为1.0；

线路长度S为5000-8000m时，舒适度要求指数η为1.3；

线路长度S为8000-11000m时，舒适度要求指数η为1.5；

线路长度S在11000m以上时，舒适度要求指数η为1.9。

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