1.基于实时路况信息的动态路径规划方法,其特征在于,用于采用建立好的最短树形结构路网地图,对原始路径中的拥堵路段进行替换并对候补替换路径进行寻优,获得最优替换路径;
所述的最短树形结构路网地图包括各个路段的树形结构,每个路段的树形结构包括路段的拓扑结构以及该路段进行最短距离搜索后每个路段到其他路段的最短可达路径和最短距离;该方法包括如下步骤:
步骤1:获取原始规划路径和当前位置,所述原始规划路径中包含拥堵路段;
步骤2:根据拥堵路段的路段ID在最短树形结构路网地图中查找拥堵路段树形结构,获得拥堵路段的相邻上游路段和相邻下游路段,将拥堵路段的相邻上游路段的拓扑路段作为出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为结束路段,所述的相邻上游路段和相邻下游路段均属于原始规划路径;
步骤3:判断当前的出发路段和当前的结束路段之间是否存在不经过拥堵路段的可达路径,将存在的可达路径保存为候补替换路径,保留当前的出发路段并将当前的结束路段的相邻下游路段作为当前的结束路段;
步骤4:对当前的结束路段进行判断,若当前的结束路段到拥堵路段之间的路径长度小于等于第二路径距离阈值时,则返回执行步骤3,其中,所述第二路径距离阈值为从拥堵路段出发向下游路段搜索距离的最大上限阈值;
若当前的结束路段到拥堵路段之间的路径长度大于第二路径距离阈值时,则将当前的出发路段中不包含原始轨迹路段的剩余拓扑路段作为当前的出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为当前的结束路段,返回执行步骤3,直至当前的出发路段中剩余拓扑路段为空,则将当前的出发路段中包含的原始轨迹路段的相邻上游路段的拓扑路段更新为当前的出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为当前的结束路段,执行步骤5;
步骤5:若当前的出发路段到当前位置的距离大于等于第一路径距离阈值时,则返回执行步骤3,其中,所述第一路径距离阈值为出发路段到当前行驶位置之间距离的最小下限阈值;
否则,停止路径搜索并判断,若候补替换路径为空,则继续按照原始规划路径行驶;若候补替换路径不为空,则执行步骤6;
步骤6:获取候补替换路径中的出发路段和结束路段之间路径长度最短的路径,并判断该路径长度最短的路径中是否包含新的拥堵路段,若存在新的拥堵路段,则更新拥堵路段且将更新后的行驶轨迹路径作为原始轨迹路径并重新执行步骤2;否则将该路径长度最短的路径作为最优替换路径。
2.如权利要求1所述的基于实时路况信息的动态路径规划方法,其特征在于,获取最短树形结构路网地图包括如下子步骤:
步骤a:获得所有路段的路段数据,所述的路段数据包括路段ID、路段起点经度坐标、路段起点纬度坐标、路段终点经度坐标、路段终点纬度坐标和路段长度,将所有路段的路段数据根据起点、终点经纬度坐标是否相同进行关联,获得每个路段的拓扑结构;
步骤b:对每个路段按照拓扑结构进行最短距离搜索,获得每个路段到其他路段的最短可达路径和最短距离,以每个路段的起点和终点为该路段树形结构的Node节点,以每个路段在最短距离搜索算法的时间长度内的可达路径和最短距离为该路段树形结构的Value值建立树形结构,得到所有路段的树形结构,将所有路段的树形结构作为最短树形结构路网地图。
3.如权利要求1所述的基于实时路况信息的动态路径规划方法,其特征在于,所述的第一路径距离阈值根据最短反应时间和汽车的平均行驶速度确定,所述的第二路径距离阈值根据从当前路段出发到达与其相连的下游方向的最远可达路径之间所需的时间和汽车的平均行驶速度确定。
4.如权利要求3所述的基于实时路况信息的动态路径规划方法,其特征在于,平均行驶速度为50km/s,最短反应时间为40s,从当前路段出发到达与其相连的下游方向的最远可达路径之间所需的时间为2min。
5.基于实时路况信息的动态路径规划系统,其特征在于,用于采用建立好的最短树形结构路网地图,对原始路径中的拥堵路段进行替换并对候补替换路径进行寻优,获得最优替换路径;
该系统包括路段最短树形结构路网地图和替换路径规划模块;
所述的最短树形结构路网地图包括各个路段的树形结构,每个路段的树形结构包括路段的拓扑结构以及该路段进行最短距离搜索后每个路段到其他路段的最短可达路径和最短距离;
所述的替换路径规划模块包括多个子模块,其中,第一子模块用于获取原始规划路径和当前位置,所述原始规划路径中包含拥堵路段;
第二子模块用于根据拥堵路段的路段ID在最短树形结构路网地图中查找拥堵路段树形结构,获得拥堵路段的相邻上游路段和相邻下游路段,将拥堵路段的相邻上游路段的拓扑路段作为出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为结束路段,所述的相邻上游路段和相邻下游路段均属于原始规划路径;
第三子模块用于判断当前的出发路段和当前的结束路段之间是否存在不经过拥堵路段的可达路径,将存在的可达路径保存为候补替换路径,保留当前的出发路段并将当前的结束路段的相邻下游路段作为当前的结束路段;
第四子模块用于对当前的结束路段进行判断,若当前的结束路段到拥堵路段之间的路径长度小于等于第二路径距离阈值时,则返回执行第三子模块,其中,所述第二路径距离阈值为从拥堵路段出发向下游路段搜索距离的最大上限阈值;
若当前的结束路段到拥堵路段之间的路径长度大于第二路径距离阈值时,则将当前的出发路段中不包含原始轨迹路段的剩余拓扑路段作为当前的出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为当前的结束路段,返回执行第三子模块,直至当前的出发路段中剩余拓扑路段为空,则将当前的出发路段中包含的原始轨迹路段的相邻上游路段的拓扑路段更新为当前的出发路段,将拥堵路段的相邻下游路段作为当前的结束路段,执行第五子模块;
第五子模块用于判断,若当前的出发路段到当前位置的距离大于等于第一路径距离阈值时,则返回执行第三子模块,其中,所述第一路径距离阈值为出发路段到当前行驶位置之间距离的最小下限阈值;
否则,停止路径搜索并判断,若候补替换路径为空,则继续按照原始规划路径行驶;若候补替换路径不为空,则执行第六子模块;
第六子模块用于获取候补替换路径中的出发路段和结束路段之间路径长度最短的路径,并判断该路径长度最短的路径中是否包含新的拥堵路段,若存在新的拥堵路段,则更新拥堵路段且将更新后的行驶轨迹路径作为原始轨迹路径并重新执行第二子模块;否则将该路径长度最短的路径作为最优替换路径。第六子模块用于获取替换路径的出发路段和结束路段之间路径长度最短的路径,并判断该路径长度最短的路径中是否包含新的拥堵路段,若存在新的拥堵路段,则更新拥堵路段并重新执行第二子模块;否则将该路径长度最短的路径作为最优替换路径。
6.如权利要求5所述的基于实时路况信息的动态路径规划系统,其特征在于,获取最短树形结构路网地图包括如下子模块:
子模块a用于获得所有路段的路段数据,所述的路段数据包括路段ID、路段起点经度坐标、路段起点纬度坐标、路段终点经度坐标、路段终点纬度坐标和路段长度,将所有路段的路段数据根据起点、终点经纬度坐标是否相同进行关联,获得每个路段的拓扑结构;
子模块b用于对每个路段按照拓扑结构进行最短距离搜索,获得每个路段到其他路段的最短可达路径和最短距离,以每个路段的起点和终点为该路段树形结构的Node节点,以每个路段在最短距离搜索算法的时间长度内的可达路径和最短距离为该路段树形结构的Value值建立树形结构,得到所有路段的树形结构,将所有路段的树形结构作为最短树形结构路网地图。
7.如权利要求5所述的基于实时路况信息的动态路径规划系统,其特征在于,所述的第一路径距离阈值根据最短反应时间和汽车的平均行驶速度确定,所述的第二路径距离阈值根据从当前路段出发到达与其相连的下游方向的最远可达路径之间所需的时间和汽车的平均行驶速度确定。
8.如权利要求7所述的基于实时路况信息的动态路径规划系统,其特征在于,平均行驶速度为50km/s,最短反应时间为40s,从当前路段出发到达与其相连的下游方向的最远可达路径之间所需的时间为2min。