專利名稱：：基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種交通通訊
技術(shù)領(lǐng)域：
的方法，具體是一種基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法。
背景技術(shù)：
：在已有的汽車導航系統(tǒng)中，最優(yōu)路徑的選擇大都是以靜態(tài)信息作為基礎(chǔ)，極少利用城市交通的實時信息進行導航的，在此情況下給出的最優(yōu)路徑是無法反映城市路網(wǎng)的交通流狀態(tài)的，也^t使得出行者無法知道城市道路上的擁堵情況，使得人們的出行異常的盲目。因此，在交通擁堵己成為現(xiàn)代城市毒瘤的今天，尋找有效的利用動態(tài)信息進行車輛導航就顯得尤為重要。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)吳必軍，李利新，雷小平《基于城市道路數(shù)據(jù)庫的最短路徑搜索》西南交通大學學報2003.38(1):80~83;嚴寒冰，劉迎春《基于GIS的城市道路網(wǎng)最短路徑算法探討》計算機學報2000.23(2):210"215;劉燦齊，楊佩昆《城市道路網(wǎng)交通特性仿真模型及最短路徑算法》交通運輸工程學報2002.2(3):60-62;周培德《交通道路網(wǎng)中任意兩點之間最短路徑的快速算法》2002.24(4):35-37。上述現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于最短路徑的搜索都是依據(jù)靜態(tài)的交通信息來進行的，沒有考慮到利用實時交通信息來確定最優(yōu)路徑，不能反映城市交通網(wǎng)絡(luò)的道路的交通狀況，方法比較落后。因此，把動態(tài)交通信息作為尋找最優(yōu)路徑的參考是本發(fā)明的特點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中靜態(tài)最優(yōu)路徑選擇方法不能將動態(tài)信息納入路徑選擇模型的缺點和不足，提供一種基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法。它針對交通工程的實際需要和已有電子地圖的地理信息系統(tǒng)，通過采集城市各條道路的交通狀態(tài)信息，建立基于動態(tài)信息的交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，并在此模型的基礎(chǔ)上根據(jù)實際道路的動態(tài)交通信息實時確定最優(yōu)路徑，為出行者提供實時準確的動態(tài)最優(yōu)路徑。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，包括以下步驟①利用地感線圈、GPS已有信息采集手段，采集實時路況信息，并建立實時信息數(shù)據(jù)庫；②利用現(xiàn)有授權(quán)的電子地圖信息，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖；③即時使用Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑，步驟①，具體方法為根據(jù)現(xiàn)代城市己經(jīng)鋪設(shè)好的地面感應(yīng)線圈和各個出租公司配備的GPS裝置，實時采集城市道路上的實際交通信息，包括平均行程時間、平均行駛速度、車流量、車流密度、線圈的占空比，運用先進的信息融合算法得到準確的交通流狀態(tài)信息，把這些信息分類別、分時間一條一條的存放在數(shù)據(jù)庫，從而建立實時信息數(shù)據(jù)庫。所述的實時采集城市道路上的實際交通信息，是指根據(jù)現(xiàn)代城市己有信息采集手段，把多種異類傳感器的信息搜集上來，輸入到已經(jīng)建立的非線性的智能融合模型，融合出道路上的實時交通流狀態(tài)信息，把這些信息放入動態(tài)數(shù)據(jù)庫里，以備交通信息發(fā)布。所述的信息數(shù)據(jù)庫主要包括以下內(nèi)容路段信息表,路段節(jié)點表,路段頂點表，路段連通表。表1路段信息表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1中的路段表示城市網(wǎng)絡(luò)里一個交叉路口到相鄰的另一個交叉路口之間的道路。表1中的后5個字段完整的描述一條道路的動態(tài)信息特征，包括路段名，路段的實際長度，路段表示的車(交通)流方向，路段的某個時刻，車輛通過該路段的平均行程時間等。Roadcode是與表2相關(guān)聯(lián)的字段。表2路段節(jié)點表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2中的五個字段描述了路段的空間拓撲特性，NodeID、Ncord.X、Ncord.X字段表示道路采集點的采集順序及空間位置，Roadcode是與表l相關(guān)聯(lián)的字段。表3路段頂點表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3的5個字段表示了交叉路口的編號和空間位置以及與交叉路口相連接的道路數(shù)。表4路段連通表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>Roadlength雙精度型16路段的實際長度表4表示了一個交叉路口到另一個交叉路口的連通信息，連通的路段以及連通的道路長度等信息，其中Roadstart是一個交叉路口的標志，Roadend是與之相連通的另一個交叉路口，Ncordstart.X,Ncordstart.Y和Ncordend.X,Ncordend.Y分別表示這兩個交叉路口的地理位置坐標。所述的路段信息表和路段節(jié)點表是基本信息，描述了路段的空間位置屬性、拓撲特性和動態(tài)信息特性等。根據(jù)表1-4的信息，可以完成在某一時刻，在城市交通網(wǎng)絡(luò)里從任一起點得到任一終點之間尋找一條時間最短的路經(jīng)，作為出行者的指導信息。步驟②中，所述的利用授權(quán)的電子地圖信息，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，是指建立城市交通網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)模型，確定模型的每條邊的動態(tài)權(quán)值，該權(quán)值用一個關(guān)于道路交通密度的函數(shù)來表示，這個密度函數(shù)是隨實時動態(tài)交通信息而變化的，因此反映的是實時交通流狀態(tài)。所述的利用授權(quán)的電子地圖信息，是指城市的地理信息必須以權(quán)烕機構(gòu)的地理信系統(tǒng)為準。步驟②中，所述的建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，是指建立城市的靜態(tài)交通網(wǎng)絡(luò)拓撲，把拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一條邊，賦以動態(tài)交通信息為函數(shù)的權(quán)值，則該拓撲結(jié)構(gòu)變成了動態(tài)城市交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，每條邊的權(quán)值可以反映行進車輛通過該條邊代表的道路所需要的平均行程時間、所花費的經(jīng)濟指標等。所述的每條邊的權(quán)值,可用具體模型來表示交通網(wǎng)絡(luò)的模型用二元組"(>^>來表示，其中"h"…，^稱為節(jié)點集，￡￡|^''"')|""'2'''''/^稱為邊集，對于G中的一條邊")，稱V為出發(fā)點，稱"為終結(jié)點，有時也稱邊"'")是從v'到"的邊，節(jié)點也可稱為頂點。其中，￡"(/)是邊的權(quán)值，A,)表示在f時刻，(v"")上的交通密度。這個交通密度是實時變化的，它反映道路上的動態(tài)交通信息，它由各種異類傳感器實時融合而得到的。所述步驟③中即時使用Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑，是指在出行車輛從起點出發(fā)后，每進入一個路口前，都要根據(jù)實時動態(tài)信息用DJKSTRA計算一下當前的最優(yōu)路徑，以避開出發(fā)時還沒有發(fā)生的擁堵、事故等，從而有效地節(jié)省時間，用最短的時間到達終點。所述的Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑，是指；動態(tài)使用傳統(tǒng)的Dijkstra標號法在車輛行進的過程中，利用已有的動態(tài)交通信息，在車輛每進入一個新的節(jié)點時，都重新來確定當前節(jié)點到終點之間在目前交通狀態(tài)下的最優(yōu)路徑。在某一時刻的目標函數(shù)如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>所述Dijkstra標號法，具體步驟如下從起點開始，在每個節(jié)點都加注一個二維標號仏，P'),其中，^表示車輛從起點*到節(jié)點''的最短路徑，P'則表示從起點s到節(jié)點z'的前一個節(jié)點號，那么終點處的標號是仏-i，/^),最后，從終點處根據(jù)每個節(jié)點的標號反向?qū)懗雎窂?，即可得到最?yōu)路徑。該Dijkstra標號法的優(yōu)點是復雜度低且有效，能夠在較短的時間內(nèi)確定起點到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點之間的最短路徑。本發(fā)明從起點到終點之間必須確定一個矩形平面圖，用Dijkstra標號法得到最優(yōu)路徑，這條路徑一定包含在這個矩形區(qū)域中。為了保證收斂，車輛啟動時，在起點到終點之間確定一塊矩形區(qū)域，在這個區(qū)域里采用Dijkstra標號法得到一條的最優(yōu)路徑，沿著該路徑，到達第二個節(jié)點處，此時，以第二個節(jié)點為新起點，原來的終點為訖點，按照上述規(guī)律重新確定矩形區(qū)域，再次采用Dijkstra標號法得到最優(yōu)路徑，以此類推，直到到達終點。由此，按本發(fā)明方法最終必定能夠得到一條連接起點和終點的動態(tài)最優(yōu)路徑。本發(fā)明的有益效果是對出行車輛的能夠?qū)崿F(xiàn)實時尋找最優(yōu)路徑的功能，對減輕目前城市交通的壓力具有實際意義，為現(xiàn)代城市交通出行提供良好的服務(wù)功能；以現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲為背景，基于動態(tài)信息的最優(yōu)路徑是隨著時間的變化和車輛的行進而不斷變化的，從起點出發(fā)到達終點前，出行車輛的最優(yōu)路徑是一條在不斷優(yōu)化選擇的過程中所遍歷的路徑。圖1為本發(fā)明某一時刻動態(tài)最優(yōu)路徑選擇的流程示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。本實施例，選取濟南市的燕山立交橋作為起點，濟南動物園作為訖點，時間選在上午8:00-10:00之間，利用兩輛車進行測試，一輛走距離最短路徑的固定路線，另一輛走導航裝置在每一個時刻計算出的時間最省路徑。如圖l所示，本實施例的實現(xiàn)以帶有導航裝置的測試車輛為目標，具體步驟如下①在某一時刻,采集來自GPS裝置和地面感應(yīng)線圈的實時數(shù)據(jù)利用信息融合模型融合得到每一條路段的實時交通流狀態(tài)"^均車流密度，用SQL語句實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫信息的實時更新。②將交通流的狀態(tài)實時顯示在導航裝置的電子地圖上，并根據(jù)實時交通流狀態(tài)-平均車流密度用式②計算平均行程時間，從而得到每一條路的平均行程時間。③以5分鐘作為更新時間周期,用Djkstra算法計算出行車輛從當前位置到終點之間的最優(yōu)路徑。與現(xiàn)有技術(shù)中已有路徑選擇方法相比,本實施例充分利用城市道路上的實時動態(tài)交通信息，指導出行者按照自己的要求，動態(tài)選擇最優(yōu)出行路徑a根據(jù)需要，出行者可以選擇最省時間路徑等。而已有的路徑選擇基本上是以選擇距離最短的路徑，具有很大的局限性，特別是在交通擁堵出現(xiàn)時，原有的路徑選擇方法將不能滿足人們出行的需要。本實施例在濟南市道路上進行測試，在交通擁堵發(fā)生的時間段里，測試的結(jié)果是兩輛測試車從同一個起始點到同一個終點進行了十次測試，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，前者比后者平均到達終點的時間要提高30%以上。這說明本實施例用動態(tài)信息進行路徑選擇的方法比己有方法有很明顯的優(yōu)越性，它能夠使得出行車輛有效避開交通擁擠的路段，以最少的時間到達終點，提高了出行效率。權(quán)利要求1.一種基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法，其特征在于，包括如下步驟①利用地感線圈、GPS已有信息采集手段，采集實時路況信息，并建立實時信息數(shù)據(jù)庫；②利用電子地圖信息，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖；③即時使用Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑。2.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，所述步驟(D，具體方法為根據(jù)現(xiàn)代城市已經(jīng)鋪設(shè)好的地面感應(yīng)線圈和各個出租公司配備的GPS裝置，實時采集城市道路上的實際交通信息，包括平均行程時間、平均行駛速度、車流量、車流密度、線圈的占空比，運用信息融合算法得到準確的交通流狀態(tài)信息，把這些信息分類別、分時間一條一條的存放在數(shù)據(jù)庫，從而建立實時信息數(shù)據(jù)庫。3.如權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，所述的實時采集城市道路上的實際交通信息，是指根據(jù)現(xiàn)代城市己有信息采集手段，把多種異類傳感器的信息搜集上來，輸入到已經(jīng)建立的非線性的智能融合模型，融合出道路上的實時交通流狀態(tài)信息，把這些信息放入動態(tài)數(shù)據(jù)庫里，以備交通信息發(fā)布。4.如權(quán)利要求1或2所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法，其特征是，所述的信息數(shù)據(jù)庫包括路段信息表、路段節(jié)點表、路段頂點表、路段連通表。5.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，步驟②中，所述的利用電子地圖信息，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，是指建立城市交通網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)模型，確定模型的每條邊的動態(tài)權(quán)值，該權(quán)值用一個關(guān)于道路交通密度的函數(shù)來表示，所述密度函數(shù)是隨實時動態(tài)交通信息而變化。6.如權(quán)利要求1或5所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，所述的建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖，是指建立城市的靜態(tài)交通網(wǎng)絡(luò)拓撲，把拓撲結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一條邊，賦以動態(tài)交通信息為函數(shù)的權(quán)值，則該拓撲結(jié)構(gòu)變成了動態(tài)城市交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖，每條邊的權(quán)值反映行進車輛通過該條邊代表的道路所需要的平均行程時間、所花費的經(jīng)濟指標。7.如權(quán)利要求6所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，所述的每條邊的權(quán)值,用具體模型來表示交通網(wǎng)絡(luò)的模型用二元組G—r'Q來表示，其中""力…，"稱為節(jié)點集，fe)(v,，")U,ye(l，2,…，")J稱為邊集，對于c中的一條邊(v,力)，稱力為出發(fā)點，稱"為終結(jié)點，也稱邊"'")是從v'到"的邊，節(jié)點也稱為頂點；WW(pu('))其中，Z"W是邊的權(quán)值，A.W)表示在f時刻，(v",)上的交通密度；8.如權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，步驟③中，所述的即時使用Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑，是指在出行車輛從起點出發(fā)后，每進入一個路口前，都要根據(jù)實時動態(tài)信息用Djkstra計算一下當前的最優(yōu)路徑。9.如權(quán)利要求1或8所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法，其特征是，所述的Djkstra標號法動態(tài)尋找，是指；在車輛行進的過程中，利用已有的動態(tài)交通信息，在車輛每進入一個新的節(jié)點時，都重新來確定當前節(jié)點到終點之間在目前交通狀態(tài)下的最優(yōu)路徑，在某一時刻的目標函數(shù)如下所示"/、.10.如權(quán)利要求9所述的基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法,其特征是，所述Dijkstra標號法，具體方法如下從起點開始，在每個節(jié)點都加注一個二維標號"'，外)，其中，^表示車輛從起點s到節(jié)點z'的最短路徑，P'則表示從起點s到節(jié)點z'的前一個節(jié)點號，終點處的標號是(；i，P'-1),最后，從終點處根據(jù)每個節(jié)點的標號反向?qū)懗雎窂?，即可得到最?yōu)路徑。全文摘要本發(fā)明涉及一種基于動態(tài)信息的城市交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇方法。本發(fā)明方法包括①利用地感線圈、GPS已有信息采集手段，采集實時路況信息，并建立實時信息數(shù)據(jù)庫；②利用電子地圖信息，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖；③即時使用Djkstra標號法動態(tài)尋找起訖點之間的最優(yōu)路徑。本發(fā)明具有易于實現(xiàn)、可靠性高、實時性強、參數(shù)少等優(yōu)點，可以為現(xiàn)代城市交通的誘導提供實時可靠的導航信息。文檔編號G08G1/01GK101256083SQ20081001530公開日2008年9月3日申請日期2008年4月9日優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日發(fā)明者朱文興,楊立才,磊賈申請人:山東大學