基于位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法
【技术领域】
[0001]本发明提出了位置线索平衡二叉树的结构，并用该结构存储每条车道上的车辆，并提出了一个基于位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法，并将该结构和算法应用到仿真系统中有效地提高了相邻车辆查询的效率。
【背景技术】
[0002]随着城市的快速发展，交通拥堵的现象在大中城市中越来越频繁，交通拥堵已经给市民的工作和生活带来极大的不便，同时交通拥堵带来的环境污染问题也越来越严重，为了解决城市交通拥堵的现状，智能交通越来越受到世界各国的重视，交通仿真作为智能交通的一部分，它能够对现有的交通网络进行仿真，从而为相关部门对现有路网进行评估以及规划新的道路提供依据，而且还可以对交通网络运行的各种参数以及环境影响进行评价[I]等。按仿真粒度分析现有的交通仿真分为宏观交通仿真、中观交通仿真以及微观交通仿真；由于微观交通仿真是通过车辆与车辆的相互影响以及周边交通环境对车辆的影响来反应整个交通流的特性，这使得它能够较真实的仿真交通运行状况。微观交通仿真中车辆在作出行为状态的改变之前，需要获取其周围环境的数据，这些数据包括:交通信号灯、标识以及相关相邻车辆的状态信息，这些信息的准确高效的获取直接影响到整个交通仿真的精确性和效率，对于一条比较长的道路，该道路上的车辆会出现很多的时候，特别是针对大规模交通仿真，当出现拥堵时，道路上的车辆会非常多，在此情况下如果不采用高效的车辆查询结构和算法，则会降低查询的速度从而影响到整个交通仿真系统的仿真效率。
【发明内容】
[0003]本文提出了采用位置线索的平衡二叉树的结构来存储车辆中的车辆，车辆结点保存在一颗平衡二叉树中，由于平衡二叉树的查找的时间复杂度为O(1gn)，可以提供较快的查询速度，同时考虑到在同一车道中的前后车辆有着前后相邻的关系，因此，根据这一现象本文在平衡二叉树的结构上加入了基于车辆位置关系的索引，通过该索引，车辆可以在0(1)的复杂度的情况下查询同一车道前后车辆的信息。在该结构的基础上提出了采用位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法，通过该算法车辆查询同车道前后相邻车辆的时间复杂度达到了 0(1)、查询相邻车道的相邻车辆的时间复杂度达到了 O(1gn)。该结构和算法运用在交通仿真平台的相邻车辆的查询中，并取得了较好的效果。
【附图说明】
图1中的数据表示车辆在道路前进方向的距离举例，其中车辆ID表示车辆的编号，距离的单位是米。
图2车辆在道路中存储结构示意图。
图3根据图1建立的平衡二叉树索引；其中，平衡二叉树中的结点标号为车辆的ID。
图4基于位置线索的平衡二叉树的结点结构:基于位置线索的平衡二叉树的结点由数据域data、左孩子域lchild、前驱域pr1r、右孩子域rchild、后继域next五个域组成。 图5描述了根据图1建立基于位置线索的平衡二叉树的过程。
图6使用所示道路网络进行仿真。
【主权项】
1.一个基于位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法，其特征在于: 采用位置线索的平衡二叉树的结构来存储车辆中的车辆，车辆结点保存在一颗平衡二叉树中，由于平衡二叉树的查找的时间复杂度为，可以提供较快的查询速度，同时考虑到在同一车道中的前后车辆有着前后相邻的关系，因此，根据这一现象本文在平衡二叉树的结构上加入了基于车辆位置关系的索引，通过该索引，车辆可以在的复杂度的情况下查询同一车道前后车辆的信息，在该结构的基础上提出了采用位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法，通过该算法车辆查询同车道前后相邻车辆的时间复杂度达到了、查询相邻车道的相邻车辆的时间复杂度达到了，通过实验测试，该算法的效率好于采用链表结构的相邻车辆的查询算法，特别是当车辆换道率较高和车道中车辆数目很多的情况下平衡二叉树结构的优势更加明显。2.如权利要求1所述的基于位置线索平衡二叉树的相邻车辆的查询算法，包括前后相邻车辆的查询，左右相邻车辆的查询，车辆结点删除算法，车辆结点插入算法等算法的时间复杂度，单个车辆每仿真一步所需要的平均时间由车道中车辆的数目、行驶方向车道的数目、车辆行驶换道率、车辆的行驶速度，4个参数仿真得出。3.如权利要求1所述的车辆行驶换道率，是指系统的一辆车在一个仿真步中进行换道的概率，这与设定每个车道中车辆的数量、车道的数量、车辆的行驶速度相关。4.如权利要求1所述的4.1前后相邻车辆的查询的时间复杂度为，左右相邻车辆的查询的时间复杂度为，车辆结点删除算法的时间复杂度为，车辆结点插入算法的时间复杂度为。
【专利摘要】本发明提出了位置索引平衡二叉树的车道车辆存储结构及查询算法。在位置线索平衡二叉树中每个节点记录了与其具有物理相邻关系的前后节点的线索，利用该线索查询车辆的同车道前后相邻车辆，并通过二叉树的结构查询相邻车道中的相邻车辆。将大规模的仿真任务划分成若干个子任务然后将这些子任务分配到集群中的各个结点，这样就减少了单个结点的仿真规模。优化车辆路径选择算法、优化车辆的存储结构及相应的车辆查询算法。
【IPC分类】G06F17/30
【公开号】CN105117395
【申请号】CN201510236540
【发明人】周世杰, 程红蓉, 徐进, 罗嘉庆, 王鹏, 华维昕, 赵玉平
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年5月11日