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专利号: 2016106387572
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 暂无
更新日期:2023-06-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:车辆能量消耗关键信息融合;

选取道路基本信息,车辆信息作为建立能量消耗/尾气排放模型和路径选择的标准;所述道路基本信息包括道路编号、道路长度、道路坡度系数;所述车辆信息包括道路当前行驶车辆的数量、质量、行驶速率、以及驱动功率;

步骤二:建立车辆能量消耗/尾气排放模型;

基于步骤一中影响能量消耗的道路和车辆信息构建车辆能量消耗模型ft,以及CO2气体排放模型ft(CO2);

所述步骤二中建立车辆能量消耗/尾气排放模型方法如下:

当车辆总牵引功率PT≤0时,车辆能量消耗模型ft近似为一个很小的常数,否则车辆能量消耗率与瞬时加速度a,车辆当前行驶速度vd以及车辆总牵引功率有关,具体公式如下:PI=Mvavd,

α=fi/3600;

其中β1是效率参数;β2是能量加速效率参数;PT是车辆总牵引功率;PI是惯性行驶功率;

α是空闲时能量消耗率;Pmax是最大功率;b1是车辆滚动阻力相关的阻力能耗参数;b2是空气动力阻力相关的阻力能耗参数;PC是巡航行驶功率; 是斜坡行驶功率;Gr是道路坡度系数;Mv是车辆质量;

基于车辆能量消耗模型,二氧化碳排放模型ft(CO2)为:

其中 是二氧化碳排放率和能量消耗的相关常数系数,取值2.50g/mL;

步骤三:环境友好型车辆实时路径的构建与优化更新;

基于车辆能量消耗模型和实时道路交通信息,计算得到两交叉路口之间的道路平均能量消耗Cij,之后将道路网络构建成有权重的有向图G,并将Cij设为边的权重,基于迪杰斯特拉算法,在到达下一个道路交叉口之前,迭代计算出当前起始点到目的地之间道路权重之和最小的行驶路径,将此路径作为当前能量消耗最小和尾气排放最少的车辆导航路径;

所述步骤三中,环境友好型车辆实时路径选取方法如下:

将道路网中的交叉路口和道路构建成有权重的有向图G,道路交叉口为当前起始点s,道路为边e,基于车辆能量消耗/尾气排放模型,设定每一条行驶路径的能量/排放相关的花费为Cij,并将Cij作为有向图G中边的权重;

其中C表示交通道路能量消耗集合,DE表示道路长度值集合,VE表示道路集合中车辆的平均交通行驶速度集合,对于任意两交叉口间的能量消耗表示为表示任意两道路交叉口之间的道路长度, 表示

任意两道路交叉口道路上所有车辆的平均行驶速度;

环境友好型车辆实时路径选取算法输入的参数为带权值的有向图G,包括有向图G中的各个顶点、边以及每条边的权重,算法的输出值为当前起始点到目的地所花费的能量消耗和尾气排放的总代价Cs,d,其中s为起始点,d为目的地,以及当前起始点s到达目的地d能量消耗最小和尾气排放最少的车辆导航路径Routes,d;

车辆实时路径选取算法的具体步骤如下:

(1)、有向图G中变量初始化

带权有向图G包含所有的顶点和边,所述顶点为道路交叉口,所述边为任意两个不相同的交叉口之间的路径;初始化各顶点,各边的权重Cij,初始化Cs,d=0,并为有向图G中的每一个顶点si设置一个previous[si]变量,previous[si]变量表示点si的最优路径前置顶点;循环遍历每一个在有向图G中的非起始顶点ss和顶点si,如果si不能与终点sd连通,那么设置当前起始点ss到该点si的权重Cs,d=∞,设置顶点si的previous[si]变量为空;如果si能够与终点sd连通,则将此类顶点加入到集合P={}中,直到最后满足条件的顶点加入P集合,循环结束;

(2)、能量消耗最小路径选择

步骤(1)初始化之后,得到在有向图G中能够与终点sd连通的非初始节点ss的所有顶点集合P;循环遍历该集合P,寻找初始点到邻居顶点边的权重最小的顶点su,并从集合P中将点su去除;循环遍历顶点su的邻居顶点sn∈P,设置中间变量alt,alt=Cs,u+Cu,n,如果alt小于Cs,n,则赋值Cs,n=alt,同时设置该邻居顶点sn的前置节点为su,即previous[sn]=su,直到遍历完顶点su的所有邻居顶点,该次循环结束;对于集合P的遍历,直到集合P中的全部顶点遍历完成后,停止该次循环;

(3)、输出最小能量消耗路径以及最小能量消耗值

步骤(2)完成后,从当前起始点ss依次查找该起始点的前置顶点,并加入队列Queue中,首先是初始顶点previous[ss],之后依次是previous[previous[ss]],直到前置顶点与终点sd相同,停止遍历;最后得到的队列Queue,按照队列顺序即为当前位置s到达目的地d能量消耗最小和尾气排放最少的车辆导航路径Routes,d;然后计算Routes,d每两个相邻顶点之间的边的权重cij,起始点到目的地所花费的能量消耗和尾气排放的总代价Cs,d=∑cij;输出Routes,d和Cs,d。

2.根据权利要求1所述的基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法,其特征在于:所述步骤一中,能量消耗关键信息融合方法如下:通过实时交通路况计算得到的Gr和Δv作为评价车辆能量消耗率的基本参数,Gr为道路坡度系数,Δv为车辆速度变化率;使用交通道路海拔信息和水平距离计算得到两交叉路口的道路坡度系数Gr,使用载有GPS的车辆实时信息和交通视频监控信息计算不同车型的实时速率,道路坡度系数

其中Elevation(X)表示X地理位置的海拔高度,d=Distance(A,B)表示A,B两地理位置的水平距离;

车辆发动机驱动功率的获得方法如下:

车辆工程中使用PT表示车辆总牵引功率,由三部分组成:巡航行驶功率PC,惯性行驶功率PI,斜坡行驶功率 其中 其中b1是车辆滚动阻力相关的阻力能耗参数,b2是空气动力阻力相关的阻力能耗参数,vd表示车辆行驶速率;PI=Mvavd,其中Mv表示车辆质量, 表示车辆行驶瞬时加速度值;