[发明专利]一种基于方向性诱导的城市路网最短路径获取方法

权利要求书

1.一种基于方向性诱导的城市路网最短路径获取方法，其特征按如下步骤进行：

步骤1：构建城市网络并获取任意交叉口平面坐标；

获取实时路网数据得到城市道路网络G＝(V,A)，其中，V表示交叉口集合，V＝{v₁,v₂,…,v_q,…,v_Q}，v_q表示第q个交叉口，q＝1,2,…,Q；A表示交叉口之间的路段集合，且A＝{a_ij＝(v_i,v_j)|i,j＝1,2,...Q}，a_ij表示第i个交叉口v_i与第j个交叉口v_j之间的路段，且a_ij∈{A₁,A₂,A₃,A₄}，其中A₁表示快速路，A₂表示主干道，A₃表示次干道，A₄表示支路；令路段a_ij上的时间权重属性为t_ij，且d_ij表示路段a_ij的长度，v_ij表示路段a_ij的预期通行车速；若两个交叉口之间没有路段，则t_ij＝+∞；

根据实时路网数据得到城市道路第i个交叉口v_i的平面坐标为(x_i,y_i)和第j个交叉口v_j的平面坐标为(x_j,y_j)，则第i个交叉口v_i与第j个交叉口v_j之间的路段向量记为

步骤2：假设驾驶员的出发点为第s个交叉口v_s，目的点为第t个交叉口v_t，并以出发点到目的点的方向为行驶方向；

步骤3：参数初始化；

定义n为当前迭代次数，则第n次迭代的第s个交叉口v_s到第j个交叉口v_j的最短行程时间为T_n(v_s,v_j)，定义第n次迭代的边界内部交叉口集合U_n为第n次迭代的当前局部搜索的范围，定义第n次迭代的边界外部交叉口集合为第n次迭代的边界内部交叉口集合U_n中边界交叉口的邻接交叉口的集合；定义扩充边界交叉口集合记为U^*；

定义第s个交叉口v_s与第t个交叉口v_t的欧式距离记为l_st，定义v_max为所有路段类型中能行驶的最大速度，则定义第s个交叉口v_s到第t个交叉口v_t的理论最短行程时间为并作为行程时间下界；

定义第n次迭代的第s个交叉口v_s和第t个交叉口v_t之间的最短行程时间为T_n(v_s,v_t)，并作为行程时间上界

初始化n＝1，U_n＝{v_s}，U^*＝φ；

步骤4：更新第n次迭代边界内部交叉口集合U_n和边界外部交叉口集合

遍历第s个交叉口v_s的邻居交叉口，即满足a_sk＝(v_s,v_k)∈A的第k个交叉口v_k，如果成立，则将U_n∪{v_k}赋值给U_n，将第k个交叉口v_k加入扩充边界交叉口集合U^*，否则，将赋值给

步骤5：继续更新第n次迭代的边界内部交叉口集合U_n和边界外部交叉口集合

如果v_t∈U_n或扩充边界交叉口集合U^*＝φ，则转入步骤6；否则，依次判断扩充边界交叉口集合U^*中第i个交叉口v_i，遍历第i个交叉口v_i的邻居交叉口，即满足a_ij＝(v_i,v_j)∈A且的第j个交叉口v_j，如果则将U_n∪{v_j}赋值给U_n，将第i个交叉口v_i从扩充边界交叉口集合U^*中删除，将U^*∪{v_j}赋值给U^*，否则，将赋值给将第i个交叉口v_i从扩充边界交叉口集合U^*中删除后，重复步骤5；

步骤6：通过标号修正法得到出发点的交叉口v_s到第n次迭代的边界内部交叉口集合U_n内任一交叉口的最短行程时间及最短路径，其中，包括出发点的交叉口v_s到目的点的交叉口v_t的最短行程时间T_n(v_s,v_t)；

步骤7：判断行程时间最优性并更新行程时间上界

如果T_n(v_s,v_t)＝T，则转入步骤12；否则，更新第s个交叉口v_s到第t个交叉口v_t的时间上界令扩充边界交叉口U^*＝φ，转入步骤8；

步骤8：基于行程时间上界继续更新第n次迭代的边界内部交叉口集合U_n和边界外部交叉口集合

对于第n次迭代的边界外部交叉口集合中的第i个交叉口v_i，定义出发点的交叉口v_s到第i个交叉口v_i与第i个交叉口v_i到目的点的交叉口v_t的理论最短行程时间之和如果则将U_n∪{v_i}赋值给U_n+1，将第i个交叉口v_i加入扩充边界交叉口集合U^*，将第i个交叉口v_i从边界外部交叉口集合中删除，从而得到更新后的边界外部交叉口集合否则，将第i个交叉口v_i从边界外部交叉口集合中删除，从而得到更新后的边界外部交叉口集合

步骤9：基于行程时间上界继续更新第n+1次迭代的边界内部交叉口集合U_n+1和边界外部交叉口集合

依次判断扩充边界交叉口集合U^*中第i个交叉口v_i，遍历第i个交叉口v_i的邻居交叉口，即满足a_ij＝(v_i,v_j)∈A，且的第j个交叉口v_j，如果且则将第i个交叉口v_i从扩充边界交叉口集合U^*中删除，将U_n+1∪{v_j}赋值给U_n+1，否则，将第i个交叉口v_i从扩充边界交叉口集合U^*中删除，将赋值给

步骤10：判断U_n+1＝U_n是否成立，若成立，则执行步骤12；否则，转入步骤11；

步骤11：通过标号修正法得到出发点的交叉口v_s到第n+1次迭代的边界内部交叉口集合U_n+1内任一交叉口的最短行程时间及最短路径，其中，包括出发点的交叉口v_s到目的点的交叉口v_t的最短时间T_n+1(v_s,v_t)；

将赋值给将n+1赋值给n，转入步骤8；

步骤12：输出标号修正法所得到的最短路径，如果n＝1，则最终的最短行程时间为T^*＝T，否则，