[发明专利]一种近似多目标优选路径的寻找方法

说明书

本发明公开了一种近似多目标优选路径的寻找方法，包括初始化路径、路径拆分、参数生成以及确定路径步骤，能够在多项式时间复杂度的条件下，开发参数化算法，找出多目标路径优化的大部分非劣解。

技术领域

本发明涉及交通通行领域，尤其涉及一种近似寻找多目标优选路径的方法。

背景技术

随着中国经济发展水平的快速提升，城市交通基础设施快速完善，交通需求也快速增加。在城市公路交通货物运输中，危险品运输问题逐渐引起相关管理部门、企业和学者的重视。危险品包括易燃品、易爆品、有毒品、腐蚀品、放射性物质、液体、气体等。由于危险品一般对人体或环境安全有害，其运输路径的选择不仅要考虑距离最短或费用最低等传统目标，还要考虑到泄露风险最小和运输路线覆盖的人口数量最小等安全目标。因此，多目标最优路径计算具有重要的研究意义与实用价值。

不管对于双目标还是多目标路径优化问题，不同目标之间往往相互矛盾。如，需要从城市西端向东端运送危险品，如果选择最短距离的路径，则需要横穿中心城区，从而导致运输路线覆盖大量的人口；如果选择覆盖人口最少的线路，则需要从城市外围绕行，从而增加运输距离。因此，多目标最优路径指的是非劣路径，即不存在每个目标都优于该路径的可行路径。

作为研究多目标最优路径计算的主要方法，标号法通过不断迭代更新节点的标号集，寻找非劣路径集合。然而，考虑到路径的非劣性质，单个节点的标号集数量以阶乘方式增长，使得这种方法无法用于大规模交通网络的计算。

发明内容

本发明的目的是在多项式时间复杂度的条件下，提出一种近似多目标优选路径的寻找方法，找出多目标路径优化的大部分非劣解。

本发明提出的一种近似多目标优选路径的寻找方法，所述方法的设备包括定位模块、寄存区域地图数据的存储模块以及数据处理模块，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

第一步，初始化路径，数据处理模块调用寄存模块中的地图数据，通过定位模块定位当前位置，得到顶点集合V，路段集合E，路段属性集合N的多属性有向网络G＝(V,E,N)，其中任意节点i,j间的路段(i,j)∈E都对应有由N指定的属性向量c_ij＝(c_1,ij,c_2,ij,…,c_n,ij)，以x为路径选择的决策变量，则具有n个目标的优选路径表示为问题P1：

minz(x)＝[z_k(x)]_k＝1,…,n＝[∑_(i,j)∈Ec_k,ijx_ij]_k＝1,…,n，

其约束条件需要满足

x_ij＝0或

第二步，路径拆分，当在地图数据上设定终点后，数据处理模块将起点至终点间具有n段需优化的目标路径行程总和

z(x)＝(z₁(x),…,z_l(x),…,z_n(x))拆分为n！/2！(n-2)！段双目标路径，令参数w₁＝(1-ε,ε)、w₂＝(ε,1-ε)并代入参数w，则优选路径表示为求解问题P2：

其中ε是一个极小的数值，0＜ε＜＜1，w₁和w₂对应的最优目标向量为z₁＝(z_1,1,z_1,2)，z₂＝(z_2,1,z_2,2)，数据处理模块将z₁、z₂加入存储模块中的先进先出列表，记作(z₁,z₂)。