CN111174804B - 一种道路检测车行驶路径规划系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载路面质量感知终端技术和路径规划领域，本发明提出的一种道路检测车行驶路径规划系统，包括：数据接收模块，用于接收用户的位置源点和检测车目标区域路网；数据处理模块，用于处理路网涉及的所有道路障碍路段、检测目标路段和可以通行的路段的数据集筛选；路径算法模块，用于规划目标路网的路径排序；检测计划模块，用于根据路径排序生成多次道路检测的任务；导航模块，用于根据检测任务文件进行车辆导航。解决道路巡检中检测过程复杂，无法完成区域路网的路径遍历的问题。

Description

一种道路检测车行驶路径规划系统及方法

技术领域

本发明涉及车载路面质量感知终端技术和路径规划领域，具体涉及一种道路检测车行驶路径规划系统及方法。

背景技术

道路检测是保证道路安全的一项基本工作，随着技术的进步，道路检测逐渐由人工检测转变为自动化检测，道路检测车将激光传感器、图像传感器、位置传感器等多种传感设备集成为一体，在车辆正常形式状态下，能自动完成道路路面图像、平整度、车辙及道路位置等数采集、分析、存储和输出。为公路和城市道路路面的破损、平整度、车辙等道路评定指标的检测提供依据。

根据现有道路检测标准，必须按具体道路及车道输出检测结果，因此在道路检测中，需要人工查询每条道路信息，然后逐一进行检测。随着社会发展及城市规模扩大，交通路网密集交错，使得道路检测尤其是城市市政道路检测变得越来越复杂，出现道路检测车检测路径重复、检测难度增加、自动检测工作效率不高的问题。

通常地图导航系统帮助人们寻找从出发地到达目的地的最短或最优路径，但对于城市道路检测，需要实现区域路网的路径遍历，现有软件和算法无法满足道路检测作业需求。

发明内容

本发明的目的是：通过提供一种道路检测车行驶路径规划系统及方法，解决道路巡检中检测过程复杂，无法完成区域路网的路径遍历的问题。

本发明提出的一种道路检测车行驶路径规划系统，包括：

数据接收模块，用于接收用户的位置源点(简称源点)和检测车目标区域路网(简称目标路网)；

数据处理模块，用于处理路网涉及的所有道路障碍路段(简称障碍点)、检测目标路段(必经点)和可以通行的路段(可经点)的数据集筛选；

路径算法模块，用于规划目标路网的路径排序；

检测计划模块，用于根据路径排序生成多次道路检测的任务；

导航模块，用于根据检测任务文件进行车辆导航。

一种道路检测车行驶路径规划方法，包括：

S1、用户向路径规划系统发送包含源点、目标路网的请求信息；

S2、通过路径规划系统解析用户输入的信息，并将其分类存储；

S3、通过路径规划算法实现，确定道路检测的路径遍历排序；

S4、根据地图路网显示以及系统模拟导航结果查看是否存在路段遗漏、更改的情况，若存在路段遗漏、路段更改的情况，则继续执行S5，否则执行S6；

S5、添加、修改路段障碍点、必经点、可经点，执行步骤S3；

S6、根据路径规划情况制定检测计划，生成检测计划方案，根据检测方案，自动实现路径文件分配；

S7、路径分配是否符合需求，若自动分割的路径文件的路径里程、范围相关信息符合检测需求，则执行S9，若需要进行调整，则继续执行S8；

S8、调整路径分割文件，执行步骤S6；

S9、按分割后的路径规划文件进行导航。

本发明一种道路检测车行驶路径规划系统及方法，本发明利用一种路径规划方法实现对检测方案的管理，并通过路径规划引导检测车完成检测任务，解决道路巡检中检测过程复杂、工作效率低的问题，同时，通过路径规划和检测计划的制定，有效地解决了道路检测中重复检测率高的问题。

附图说明

图1为本发明一种道路检测车行驶路径规划系统结构图；

图2为本发明一种道路检测车行驶路径规划系统及方法流程图；

图3为本发明一种道路检测车行驶路径规划系统及方法的路径规划算法流程图；

其中：数据接收模块M10、数据处理模块M20、路径算法模块M30、检测计划模块M40、导航模块M50。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的一种道路检测车行驶路径规划系统及方法作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明提出的一种道路检测车行驶路径规划系统，包括：

数据接收模块M10，用于接收用户的位置源点(简称源点)和检测车目标区域路网(简称目标路网)；

数据处理模块M20，用于处理路网涉及的所有道路障碍路段(简称障碍点)、检测目标路段(必经点)和可以通行的路段(可经点)的数据集筛选；

路径算法模块M30，用于规划目标路网的路径排序；

检测计划模块M40，用于根据路径排序生成多次道路检测的任务；

导航模块M50，用于根据检测任务文件进行车辆导航。

一种道路检测车行驶路径规划方法，包括：

S1、用户向路径规划系统发送包含源点、目标路网的请求信息；

S2、通过路径规划系统解析用户输入的信息，并将其分类存储；

S3、通过路径规划算法实现，确定道路检测的路径遍历排序；

S4、根据地图路网显示以及系统模拟导航结果查看是否存在路段遗漏、更改的情况，若存在路段遗漏、路段更改的情况，则继续执行S5，否则执行S6；

S5、添加、修改路段障碍点、必经点、可经点，执行步骤S3；

S6、根据路径规划情况制定检测计划，生成检测计划方案，根据检测方案，自动实现路径文件分配；

S7、路径分配是否符合需求，若自动分割的路径文件的路径里程、范围相关信息符合检测需求，则执行S9，若需要进行调整，则继续执行S8；

S8、调整路径分割文件，执行步骤S6；

S9、按分割后的路径规划文件进行导航。

本发明一种道路检测车行驶路径规划系统及方法，本发明利用一种路径规划方法实现对检测方案的管理，并通过路径规划引导检测车完成检测任务，解决道路巡检中检测过程复杂、工作效率低的问题，同时，通过路径规划和检测计划的制定，有效地解决了道路检测中重复检测率高的问题。

在本实施例中，路径规划方法包括：路径规划系统的用户可以从路网数据中选择源点，并为检测车导航制定道路障碍点、必经点和可经点。路径规划可以实现路径遍历的路径排序满足：必经点的路径至少遍历一次；排序后的路径总长度最短；排序后的路径不包含障碍点路径。

通过数据调整、修改实现路径遍历顺序重新排序：用户通过用户界面按钮或者地图界面对路网数据进行调整修改，重新生成路径遍历顺序。

用户通过检测计划模块M40，可以将路径遍历顺序数据依据检测计划的需求进行分割。

如图1所示，本实施提供一种道路检测车行驶路径规划系统及方法，通过路径规划系统实现检测车按规划路径进行检测。路径规划系统可以与检测车控制中心彼此连结和通信。本发明主要针对检测车路径规划系统和方法，故检测车控制中心及其他功能模块等未在图1中示出。

路径规划系统包括数据接收模块M10、数据处理模块M20、路径算法模块M30、检测计划模块M40和导航模块M50。

数据接收模块M10用于接收用户的位置源点和检测车目标路网，并获取车辆的出发地。数据接收模块M10可以通过用户导入方式、地图定位方式以及通过网络自动接收控制中心数据实现。

数据接收模块M10包括用户界面，用户可以通过用户界面来实现数据的接收。在实施例中，用户通过用户界面，通过用户导入方式选择已有的目标路网；通过地图选择来确定源点；通过按钮功能控制网络接收控制中心的命令数据。在示例性实例中，用户可以通过用户界面来实现至少包括源点和目标路网两种数据的输入。

数据处理模块M20通过对路网数据的解析存储，获取路径算法模块M30的必要数据，必要数据包括路径障碍点、必经点和可经点。路径障碍点指路网不通行或不需要检测的位置；必经点指必须检测的路段位置；可经点指路网可以通行但非必经路段位置。数据处理模块M20包括用户界面，用户可以通过用户界面来编辑和处理数据。在实施例中，一方面用户通过用户界面的按钮功能来添加或修改障碍点、必经点和可经点；一方面用户通过操作用户界面中的地图来添加或修改障碍点、必经点和可经点。

路径算法模块M30完成规划目标路网的路径遍历排序。路径算法模块M30可以从数据处理模块M20接收至少障碍路段必经点和源点数据。根据本发明的实施例，路径算法模块M30可以排列目标路网的顺序。这里顺序表示检测车可以更具该顺序从源点开始，依次经过各个必经点。路径规划算法将源点作为第一地点，并将后续路段作为经过的第二、第三…节点。

检测计划模块M40完成目标路网中路径遍历顺序的分类，用于生成多次道路检测的任务。检测计划模块M40实施步骤如下：

1)通过计算路径算法模块M30的路径遍历顺序长度L，结合路网对检测车的速度限制v，按每天工作h小时，将检测任务分为n次，其中n＝L/(v*h)；

2)用户通过检测计划模块M40用户界面，输入检测计划次数n，地图中以n种颜色显示每种检测的任务路径；

3)用户依据地图路径显示，用过地图操作对地图路径进行调整，重新分类；

4)将路径遍历顺利按检测计划分别导出为文件1、文件2…文件n；

5)通过检测计划模块M40用户界面按钮功能，将路径文件发送至导航模块M50。

导航模块M50用于根据检测任务路径文件进行车辆导航。具体实施步骤如下：

1)导航模块M50通过文件解析读取路径文件中的各个路径节点；

2)导航模块M50将路径文件中的第一个节点作为源点o，通过导航功能将检测车从当前位置导航至源点o；

3)当检测车到达源点o时，导航模块M50获取路径文件中下一节点i，通过导航功能实现o→i；

4)重复步骤3)，直至完成导航。

实施例2：

如图2所示，本实施提供一种道路检测车行驶路径规划系统及方法流程，所述路径规划方法和系统流程通过以下步骤实现：

S1、用户向路径规划系统发送包含源点、目标路网的请求信息；

S2、通过路径规划系统解析用户输入的信息，并将其分类存储；

S3、通过路径规划算法实现，确定道路检测的路径遍历排序；

S4、根据地图路网显示以及系统模拟导航结果查看是否存在路段遗漏、更改的情况，若存在路段遗漏、路段更改的情况，则继续执行S5，否则执行S6；

S5、添加、修改路段障碍点、必经点、可经点，执行步骤S3；

S6、根据路径规划情况制定检测计划，生成检测计划方案，根据检测方案，自动实现路径文件分配；

S7、路径分配是否符合需求，若自动分割的路径文件的路径里程、范围相关信息符合检测需求，则执行S9，若需要进行调整，则继续执行S8；

S8、调整路径分割文件，执行步骤S6；

S9、按分割后的路径规划文件进行导航。

实施例3：

如图3所示，本实施提供一种道路检测车路径规划算法，通过路径规划算法模块来实现路径顺序的排列，所述路径规划算法通过以下步骤实现：

S301孤点判定：

其用于生成路网孤点集和连通点集，其中孤点指与路网中其他店不具备连通性的点；

采用的判定方式是迪杰斯特拉算法。迪杰斯特拉算法是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法，解决的是有权图中最短路径问题。本发明通过以起点为中心向外层扩展遍历与起点不连通的点。本发明中通过采用映射字典，形成孤点集和连通点集。孤点判定具体步骤如下：

1)引入目标路网数组集V、孤点集G、连通点集S，每个路网节点D[i]表示源点v到其他节点v_i长度，len表示起点为v终点为v_i的具有连接边的路段长度；

2)若从v到v_i有弧(即从v到v_i存在连接边)，则D[i]＝len[i]，否则D[i]为∞；

3)遍历目标路网，计算源点v到节点v_i长度D[i]＝Min{D|v_i∈V-S}，若D[i]＜∞，则v_i∈S，否则，v_i∈G；

4)修改从v发的到集合V-S中任一节点v_k的最短路径长度D[k]，若D[k]＜∞，则v_k∈S，否则，v_k∈G；

5)重复步骤4，当V-S为空，计算获得孤点集G和连通点集S。

S302节点出度和入度判定

出度指以当前节点为起点的连接边数量，入度指以当前节点为终点的连接边数量；遍历目标路网，获取节点v的出度n_o与入度n_i，若n_o＝n_i，则遍历下一个节点v_i，否则执行S303构建新路网联结，直至完成目标路网节点遍历；完成填补后的节点形成新的路网结构。

S303构建新路网联结

当节点出度与入度不等时，对所有节点的出入度差值进行填补，对所有需要填补的节点进行排列组合操作，形成多个新的路网结构。

S304求解最大匹配路网V(G)：主要对新的路网结构进行搜索遍历，利用二分图思想，求解新路网结构中的最大匹配路网V(G)。

S305通过欧拉回路算法获取路径P

通过路网中所有的边一次且仅一次遍历所有节点的回路为欧拉回路，欧拉回路算法通过如下步骤实现：

(1)任取v₀∈V(G)，令p_o＝v₀；

(2)设路径p_i＝v₀e₁v₁e₂…e_iv_i遍历完成，判断路径p_i的桥，当一个连通图删除这条边变为两个连通图时，就称这条边为桥；

1)从E(G)-{e₁，e₂，e₃，...，e_i}中选取e_(i+1)；

2)设e_(i+1)与v_i相关联，若除v_i外，e_(i+1)无可连接边，则e_(i+1)为Gi＝G-{e₁，e₂，e₃，...，e_i}的桥，否则继续搜索边；

(3)当(2)不能进行时，算法停止，获取路径P＝v₀v₁v₂…v_ne₁e₂…e_nl₁……

S306对路径P进行最短路径求解，采用迪杰斯特拉算法，求解其具体的子路径，结合到最优路径中。

通过S305可知，路径P可以分为{v，}，{e}等多个子路径，其中v_n与e₁相邻，e_n与l₁相连；

以子路径{v}为例，最短路径求解方法为D[i]＝Min{D|v_i∈V-S}，解得子路径{v}路径遍历顺序为v＝v₀v₁v₂…v_n；

每个子路径依次求解，最终路径遍历顺序

P＝{v1，v2，…，vn}，{e₁，e₂，…，e_i}，…{l₁，l₂，…，l_i}。

Claims (7)

1.一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，包括：

数据接收模块（M10），用于接收用户的位置源点和检测车目标区域路网；

数据处理模块（M20），用于处理路网涉及的所有道路障碍路段、检测目标路段和可以通行的路段的数据集筛选，数据接收模块（M10）用于接收用户的位置源点和检测车目标路网，并获取车辆的出发地；数据接收模块（M10）通过用户导入方式、地图定位方式以及通过网络自动接收控制中心数据实现；

路径算法模块（M30），用于规划目标路网的路径排序；通过路径规划算法实现，确定道路检测的路径遍历排序；

其中，路径规划算法步骤：

S301、孤点判定：其用于生成路孤点集和连通点集，其中孤点指与路网中其他点不具备连通性的点；

S302、节点出度和入度判定：出度指以当前节点为起点的连接边数量，入度指以当前节点为终点的连接边数量；

S303、构建新路网联结，当节点出度与入度不等时，对所有节点的出入度差值进行填补，对所有需要填补的节点进行排列组合操作，形成多个新的路网结构；

S304、求解最大匹配路网：主要对新的路网结构进行搜索遍历，利用二分图思想，求解新路网结构中的最大匹配路网；

S305、通过回路算法获取路径，通过路网中所有的边一次且仅一次遍历所有节点的回路；

S306、对路径进行最短路径求解，求解其具体的子路径，结合到最优路径中；

其中，S301步骤包括：

1)引入目标路网数组集、孤点集、连通点集，每个路网节点表示源点到其 他节点长度，表示起点为终点为的具有连接边的路段长度；

2）若从到有弧，即从到存在连接边，则，否则为；

3）遍历目标路网，计算源点到节点长度，若＜，则，否则，；

4）修改从发的到集合中任一节点的最短路径长度,若<，则，否则，；

5）重复步骤4)，当为空，计算获得孤点集和连通点集；

检测计划模块（M40），用于根据路径排序生成多次道路检测的任务；

导航模块（M50），用于根据检测任务文件进行车辆导航。

2.如权利要求1所述的一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，通过对路网数据的解析存储，获取路径算法模块（M30）的必要数据，必要数据包括路径障碍点、必经点和可经点；路径障碍点指路网不通行或不需要检测的位置，必经点指必须检测的路段位置，可经点指路网可以通行但非必经路段位置。

3.如权利要求1或2所述的一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，完成规划目标路网的路径遍历排序，路径算法模块（M30）从数据处理模块（M20）中接收至少障碍路段必经点和源点数据。

4.如权利要求3所述的一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，完成规划目标路网的路径遍历排序，路径算法模块（M30）从数据处理模块（M20）中接收至少障碍路段必经点和源点数据。

5.如权利要求1或2或4所述的一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，检测计划模块（M40）完成目标路网中路径遍历顺序的分类，用于生成多次道路检测的任务，检测计划模块（M40）实施步骤如下：

a、通过计算路径算法模块（M30）的路径遍历顺序长度,结合路网对检测车的速度限 制,按每天工作小时，将检测任务分为次，其中；

b、用户通过检测计划模块（M40）用户界面，输入检测计划次数n，地图中以n种颜色显示每种检测的任务路径；

c、用户依据地图路径显示，用过地图操作对地图路径进行调整，重新分类；

d、将路径遍历顺利按检测计划分别导出为文件1、文件2…文件n；

f、通过检测计划模块（M40）用户界面按钮功能，将路径文件发送至导航模块（M50）。

6.如权利要求1或2或4所述的一种道路检测车行驶路径规划系统，其特征在于，导航模块（M50）用于根据检测任务路径文件进行车辆导航，具体实施步骤如下：

A、导航模块（M50）通过文件解析读取路径文件中的各个路径节点；

B、导航模块（M50）将路径文件中的第一个节点作为源点，通过导航功能将检测车从当 前位置导航至源点；

C、当检测车到达源点时，导航模块（M50）获取路径文件中下一节点，通过导航功能 实现→；

重复步骤C，直至完成导航。

7.一种道路检测车行驶路径规划方法，其特征在于，包括：

S1、用户向路径规划系统发送包含源点、目标路网的请求信息；

S2、通过路径规划系统解析用户输入的信息，并将其分类存储；

S3、通过路径规划算法实现，确定道路检测的路径遍历排序；

其中，路径规划算法步骤：

S301、孤点判定：其用于生成路孤点集和连通点集，其中孤点指与路网中其他点不具备连通性的点；

S302、节点出度和入度判定：出度指以当前节点为起点的连接边数量，入度指以当前节点为终点的连接边数量；

S303、构建新路网联结，当节点出度与入度不等时，对所有节点的出入度差值进行填补，对所有需要填补的节点进行排列组合操作，形成多个新的路网结构；

S304、求解最大匹配路网：主要对新的路网结构进行搜索遍历，利用二分图思想，求解新路网结构中的最大匹配路网；

S305、通过回路算法获取路径，通过路网中所有的边一次且仅一次遍历所有节点的回路；

S306、对路径进行最短路径求解，求解其具体的子路径，结合到最优路径中；

其中，S301步骤包括：

1)引入目标路网数组集、孤点集、连通点集，每个路网节点表示源点到其 他节点长度，表示起点为终点为的具有连接边的路段长度；

2）若从到有弧，即从到存在连接边，则，否则为；

3）遍历目标路网，计算源点到节点长度，若＜，则，否则，；

4）修改从发的到集合中任一节点的最短路径长度,若<，则，否则，；

5）重复步骤4)，当为空，计算获得孤点集和连通点集；

S4、根据地图路网显示以及系统模拟导航结果查看是否存在路段遗漏、更改的情况，若存在路段遗漏、路段更改的情况，则继续执行S5，否则执行S6；

S5、添加、修改路段障碍点、必经点、可经点，执行步骤S3；

S6、根据路径规划情况制定检测计划，生成检测计划方案，根据检测方案，自动实现路径文件分配；

S7、路径分配是否符合需求，若自动分割的路径文件的路径里程、范围相关信息符合检测需求，则执行S9，若需要进行调整，则继续执行S8；

S8、调整路径分割文件，执行步骤S6；

S9、按分割后的路径规划文件进行导航。