[发明专利]一种基于车速的路径规划方法

说明书

本发明提供了一种基于车速的路径规划方法。本方法利用路网中平均车速信息反映道路的拥堵状况，将路段中有效车辆的平均车速和路段距离信息加权和作为目标函数计算路段中的综合信息，依据综合信息大小为处于节点的车辆选择下一条要走的路段。该方法考虑了路段的交通状况对于路径规划的影响，缩短了车辆从起点到终点的时耗。此外，车速信息获取便捷、快速，无需复杂计算即可实现对交通状况的准确预估。

(一)技术领域

本发明涉及车联网领域，具体涉及一种基于车速的路径规划方法。

(二)背景技术

路径规划的目的是在有障碍物的环境中寻找一条从起点到终点无碰撞的最优路径。随着城市机动车数量的不断增长，城市交通负荷不断增大，堵车、交通事故等突发状况时常发生，使得根据路网信息规划的最短路径并非最优路径。因此，结合交通状态和路网拓扑的动态路径规划方法对于车辆导航具有重要意义。

目前，结合路况信息和路网拓扑的路径规划方法中大多根据路段的通行能力、交通环境、车辆状况等信息计算路段的路阻情况，从而得到路段的路况信息。然而，路阻情况计算复杂，当路段中交通环境复杂、车流量达到一定规模时，路径信息计算将十分耗时。车速能够快速有效地反映道路的拥堵状况，在车辆路径规划时将路段中车辆的平均车速作为路况信息，可降低计算的复杂度。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种基于车速的路径规划方法。该方法利用路段中有效车辆的平均车速信息和路段距离信息的加权和作为目标函数计算路段中的综合信息，车辆在节点处根据路段综合信息选择下一条要走的路段。该方法综合考虑路况信息与路段距离因素，以一种简单快速的方式预测路段中的交通状况，使车辆有效地避开阻塞道路。

为了达到上述目的，本发明采用这样的方案实现：

在系统中输入起点、终点，路网中的车辆利用车载服务终端上报车速信息，系统根据路段中的车速信息和距离信息计算路段的综合信息，监控模块根据GPS定位信息监测车辆是否到达终点，是则结束，否则走完规划路段后根据车辆所在节点、相邻可达节点、终点的距离关系缩小车辆搜索范围，锁定可选邻接路段，并根据可选邻接路段的车速信息和距离信息的加权和选择下一条要走的路段。

本方法中涉及到的模块如下：

存储模块：存储用户输入的起点和终点位置信息、路网信息、车辆的可选路段集合、禁选路段集合、车辆上报的车速信息、上报车速的时间信息、上报信息车辆所在的路段。

监控模块：用于监控车辆在地图中的位置信息、相邻可达节点集合及车辆已走路线信息。

规划模块：计算车辆所在节点、相邻可达节点及终点之间的位置关系，根据路段的平均车速信息、距离信息的加权和为车辆规划下一条要走的路段。

规划路径过程中涉及到如下参数：S(long,lat)为起点经纬度坐标，D(long,lat)为终点经纬度坐标，N为禁选路段集合，Y为可选路段集合，A为路网中以起点为根节点的全部可达路段的集合，v_k(t)为t时刻车辆k的速度，d_ij为车辆所在节点i到相邻可达节点j的直线距离，d_jD为节点i的相邻可达节点j到终点D的直线距离，d_iD为车辆所在节点i到终点D的直线距离，λ为判断当前节点、相邻可达节点及终点关系阈值系数，τ_(i,j,v)(T)为T时刻路段(i,j)的车速信息，w为车速信息系数，q为距离信息系数，α为距离信息指数，w、q和α目的是将车速信息与距离信息保持在同一数量级，当路段中无有效车速车辆行驶时用C表示路段的车速信息，ψ_(i,j,d)为路段(i,j)的距离信息，F_(i,j)(T)表示T时刻路段(i,j)的综合信息，车辆根据综合信息的大小选择下一要走的路段，ρ为车速信息的权重系数。

其具体方法步骤为：