[发明专利]一种基于进化树拓扑路网构建的路径规划确定方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种地理信息数据处理、计算机应用领域，尤其涉及的是，一种基于进化树拓扑路网构建的路径规划方法。

背景技术

针对具有连通性质停靠站点的实际城市路网，如何在多项式时间内求解多停靠站点网络路径优化问题，是智能交通系统的一个关键研究问题。

目前多数网络路径规划问题普遍采用以最小K值法、动态规划等精确算法或者遗传算法、蚁群算法等启发式算法为主的优化算法求解。其中，Zhan等首次实现了实际交通路网条件下的路径寻优算法，但是其采用的传统D算法进行线路搜索，对于小规模结点的计算结果非常准确，而对于大规模网络结点所需要的计算时耗是无法接受的。Jagadees等提出一种结点提升分层优化算法，能够保证算法在较短时间内获得最短路径，但其属于一种基于路网结点规模限制的算法，仅适合结点数固定的网络，对于现实结点个数的不确定性使得该算法无法普遍应用。Yanns等提出一种求解路径优化问题的混合启发性算法，有机结合了粒子群优化算法、多阶段领域搜索、随机自适应贪婪、扩展的领域搜索算法以及路径重新连接技术。刘菲等提出了一种基于加强基因突变解决网路路径优化问题，由于其初始种群仅有一个，无法避免遗传算法中普遍存在的早期收敛现象，也不能保证子代种群的多样性。景玲等提出了基于特定有序、选择、交叉、遗传算子路径诱导算法，而该算法对于初始种群的质量依赖性过高，如果初始化种群质量较差，则很容易陷入局部最优解。

因此，现有的技术在针对实际路网中的路径规划方面存在着缺陷，需要改进。

发明内容

为了克服已有的实际路网路径规划方法的模型求解规模限制、计算速度慢的不足，本发明提供一种路径规划模型合理、快速性良好的基于进化树拓扑路网构建的路径规划确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于进化树拓扑路网构建的路径规划确定方法，包括以下步骤：

1）、获取城市完全路网数据，应用邻接矩阵方法构造表示原始地理信息的路网全连通图G，将路网结点抽象为全连通图                                                中的结点，而路网结点间的路网可达性抽象为全连通图中的边的连通性，全连通图，其中为结点集,表示结点个数；表示各路网结点之间边的集合，表示边的条数，则有边权矩阵表示全联通图各结点之间边权值：

其中、表示图中结点标号，表示结点、间路网可达距离；为边权矩阵的元素，表示连接结点、的边权值；

2）、将路网全连通图G归类划分为二叉路网拓扑进化树；

2.1）、将路网全连通图抽象为一个以抽象连接点为连接点的星型树，全连通图中的结点形成星型树的实际结点，实际结点之间通过抽象连接点连接；全连通图G中的任意两个结点和之间的权值表示为抽象星型树中两结点的抽象边权之和， ，其中表示星型树中结点到X之间的抽象边权，表示星型树中结点到抽象连接点X之间的抽象边权；

2.2）、获取表征星型树中的任意两个结点和之间邻接关系的邻接值，其中、且；；

2.3）、在每一组邻接值计算结果集中，选择邻接值最小的结点对作为最佳邻接对保留，将每一对邻接结点对合并为虚拟结点插入结点集合中，进行拓扑重构获得二叉路网拓扑进化树；

3）、依据路网结点间的邻接值，对路网全连通图进行分类划分、构建进化树拓扑路网，针对线路路径寻优问题，采用进行动态回溯方法对路径规划问题中线路路径寻优的目标结点进行分类，获取包含所有目标结点的最小分支树；

4）、对于包含所有路径规划问题中目标结点的最小分支树采用分支定界搜索策略消除无效分支结点，减小关联矩阵维度，在此基础之上进行路径规划分析，获得规划结果。

进一步，所述步骤3）中，构建进化树拓扑路网采用上文结点间邻接值计算方法，按照邻接值最小策略，构建拓扑进化树，包括以下步骤：

3.1.1）、令G={V,E}，，；

3.1.2）、对v_i、vjV，计算v_i，v_j的邻接值S_ij；