专利名称：一种车辆动态路径导航装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及物理领域，尤其涉及交通流量测量和控制技术，特别 是一种车辆动态路径导航装置。
技术背景
现有技术中，交通导航系统不能提供实时的动态交通信息。主要表现 在系统所提供定位的电子地图数据是静态的，没有真正反映当前的道路 交通状况。交通路况信息通过在关键路段或交叉口处安装环形线圈检测器 等探测设备来收集，再传输给交通监控中心。 发明内容
本实用新型的目的在于提供一种车辆动态路径导航装置，所述的这种 车辆动态路径导航装置要解决现有技术中交通导航系统不能提供动态交通 信息、不能提供最优行驶路线的技术问题。
本实用新型的这种车辆动态路径导航装置由交通信息采集子系统、通 信子系统、交通信息综合处理平台和交通信息发布子系统构成，其中，所 述的交通信息采集子系统中包括了环形线圈检测设备、视频数据采集设备 和人工信息采集设备，所述的通信子系统中包括了通信基站、移动交换中 心和域名服务模块，所述的交通信息综合处理平台中包括了网络服务模块、 数据存储模块、应用服务模块和GIS服务模块，所述的交通信息发布子系 统中包括了GPS模块、GPRS或CDMA模块和处理与显示模块，交通信息采 集子系统利用环形线圈检测设备、视频数据采集设备或者人工信息采集设 备采集道路现场的交通信息数据并传递给交通信息综合处理平台，交通信 息综合处理平台对所述的交通信息数据进行处理分析、得到诱导信息，再 通过通信子系统将所述的诱导信息传递到交通信息发布子系统，交通信息 发布子系统将诱导信息向车辆驾驶员显示。进一步的，所述的通信子系统基于GPRS或CDMA。
进一步的，所述的交通信息采集子系统通过光缆或者无线链路与所述 的交通信息综合处理平台连接。
进一步的，所述的交通信息综合处理平台中设置有数据分析与预测系 统、动态路径优化和动态交通流量均衡系统，所述的数据分析与预测系统 由交通现状数据库、交通历史数据库和预测单元构成，由主控计算机利用 所述的交通现状数据库和交通历史数据库提供的基础数据以及来自所述的 动态交通流量均衡系统的反馈信息进行多维数据分析，所述的预测单元采 用神经网络预测法与非参数回归模型法进行交通流预测，所述的路径优化 系统将所述的交通流与来自于交通信息综合处理平台中的路网拓扑信息相 结合，计算基于行程时间的道路权重，进而使用改进的Dijkstra算法对路 径进行优化，动态交通流量均衡系统利用动态优化系统的优化信息为行驶 人员提供诱导信息，同时为城市交通提供交通流量均衡的诱导策略，所述 的动态交通流量均衡系统的诱导信息和诱导策略又反馈于所述的预测单元 构成所述的反馈信息。
进一步的，所述的交通信息发布子系统按照广域诱导、局部诱导、交 通状态发布诱导、移动式诱导四个层次对车辆进行诱导。
本实用新型的工作原理是交通信息采集子系统负责采集车流量、车 辆速度、占有率等交通信息，并通过光纤或无线通信(GPRS或CDMA)将信 息传送给交通信息处理平台的路径诱导控制中心计算机系统。控制中心计 算机系统对上述信息进行分析、处理，计算出相关道路上的交通状况。由 车载GPS模块负责与卫星进行通信，获取车辆的位置和速度信息，并与本 地的电子地图进行比较后进一步确定车辆在地图上的精确位置，在显示设 备上显示，同时显示设备还输出临近的道路和设施情况。GPS模块通过GPRS 或CDMA通信模块与路径诱导控制中心计算机进行通信，GPS模块将车辆位 置信息、行驶方向信息发送到控制中心计算机，控制中心计算机系统获得车辆位置、行驶方向信息后，将临近道路的交通状态信息以及路径优化信 息发送到车载GPS模块，车载GPS设备通过车载显示设备在车载电子地图 上显示推荐的路径和在相关道路上用红、黄、绿色(分别表示堵塞、拥挤 和畅通)将道路交通状态显示出来。
本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型在
车辆动态路径导航装置中采用改进的Di jkstra算法并考虑了基于行程时 间的道路权重对行车路径进行优化，加快发布实时交通信息和诱导信息， 从而有效地提高路网的交通运行效率，避免车辆数超过道路的实际通行能 力，从而改善交通拥堵问题。
图1是本实用新型的一种车辆动态路径导航装置的系统原理示意图。
图2是本实用新型的一种车辆动态路径导航装置中的交通信息综合处
理平台子系统模块示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型的一种车辆动态路径导航装置，由交 通信息采集子系统l、通信子系统2、交通信息综合处理平台3、交通信息 发布子系统4构成，所述的交通信息采集子系统1采集道路现场的交通信 息数据并传递给所述的交通信息综合处理平台，所述的交通信息综合处理 平台3通过通信子系统2与所述的交通信息发布子系统4连接，所述的交 通信息综合处理平台3对所述的交通信息数据进行处理分析、得到诱导信 息，再由所述的交通信息发布子系统4将所述的诱导信息向道路现场发布， 其中，所述的通信子系统2是基于GPRS或CDMA的通信子系统，通信子系 统可由通信基站、移动交换中心和域名服务器，移动交换中心通过以太网 与域名服务器相连接，所述的通信子系统2采用有线与无线相结合的方式 与所述的交通信息综合处理平台3相连接，在本实施例中，通信子系统通 过Internet网与所述的交通信息综合处理平台相连，所述的交通信息综合处理平台3中设置有千兆交换机以便于其中的服务器之间的互连以及与通 信子系统相连，所述的交通信息综合处理平台中还包括Web服务器、防火 墙、路由器、数据库服务器、数据库备份服务器、应用服务器、系统管理 服务器、GIS (地图信息系统)工作站和统计分析查询服务器，以实现交通 现状信息数据库和交通历史数据库的存储以及根据目前交通信息对路径的 优化并提供诱导信息和发布交通信息。如图2中所示，所述的交通信息综 合处理平台3中设置有数据分析与预测系统、动态路径优化和动态交通流 量均衡系统，所述的数据分析与预测系统由交通现状数据库、交通历史数 据库和预测单元构成，所述的数据分析与预测系统利用所述的交通现状数 据库和交通历史数据库提供的基础数据以及来自所述的动态交通流量均衡 系统的反馈信息进行多维数据分析，所述的预测单元采用神经网络预测法 与非参数回归模型法进行交通流预测，所述的路径优化系统将所述的交通 流与来自于交通信息综合处理平台中的路网拓扑信息相结合，计算基于行 程时间的道路权重，进而使用改进的Dijkstra算法对路径进行优化，动态 交通流量均衡系统利用动态优化系统的优化信息为行驶人员提供诱导信 息，同时为城市交通提供交通流量均衡的诱导策略，所述的动态交通流量 均衡系统的诱导信息和诱导策略又反馈于所述的预测单元构成所述的反馈 信息。使用改进的Dijkstra算法完成路径的优化，可以加快中央控制计算 机的分析速度，为行驶人员提供可选择的出行代价最小的诱导信息，同时 为城市交通提供使交通流量均衡的诱导策略。
进一步的，所述的交通信息发布子系统4由车载GPS模块、车载GPRS 或CDMA模块和处理与显示模块构成，所述的通信子系统2采用GPRS或CDMA 无线通信与所述的交通信息发布子系统4进行通信发布实时交通信息。
进一步的，所述的交通信息发布子系统4按照广域诱导、局部诱导、 交通状态发布诱导、移动式诱导四个层次对车辆进行诱导。
进一步的，所述的交通信息采集子系统l中设置有由环形检测线圈构成的车辆检测器、视频数据采集设备(交通摄像机)和人工信息采集设备。 在本实用新型的一个实施例中，本实用新型由交通信息采集子系统1、
通信子系统2、交通信息综合处理平台3、交通信息发布子系统4 (含车载 GPS终端)构成。
交通信息采集子系统1实现交通数据的获取，该子系统包括现有环形 线圈采集设备、新增环形线圈采集设备、视频数据采集设备、其它采集设 备和人工信息采集，所采集到的信息通过有线和无线通信手段发给综合处 理平台，作为基础交通数据。
基于GPRS的通信子系统2包括通信基站、移动交换中心和域名服务模 块，实现车载设备与中心控制系统的信息交换，如驾驶员的查询请求和GPS 数据，以及控制中心分发的交通诱导方案。
交通信息综合处理平台3包括网络服务模块、数据存储模块、应用服 务模块、GIS服务模块，实现交通数据的分析、融合和预测，经过处理能 够获取交通网交通流量的变化规律，从而做出科学准确的交通变化趋势预 测，这些预测结果用于交通信息发布。通信子系统2采用有线通信与无线 通信相结合的方式。
交通信息发布子系统4直接面向车辆，包括GPS模块、GPRS模块和处 理与显示模块。采用GPRS无线通信与车载GPS终端、车载音频与视频终端 通信，发布实时交通信息，对车辆进行导航，从而有效地提高路网的交通 运行效率。
交通信息综合处理平台3中设置有数据分析与预测、动态路径优化、 动态交通流量均衡系统，这是本实用新型的核心部分所在。该系统实现了 对交通流量动态信息的利用、对历史信息数据库的数据挖掘、预测算法、 导航信息发布、动态交通流量均衡分配等功能，其中交通流量预测推理采 用神经网络预测法(模型预测法)与非参数回归模型法(基于历史数据挖 掘预测)相结合的交通流预测算法，在此基础上与路网的拓扑信息相结合，计算基于行程时间的道路权重，进而使用改进的Dijkstra算法完成路径的
优化，为行驶人员提供可选择的出行代价最小的诱导信息，同时为城市交 通提供使交通流量均衡的诱导策略。
本实用新型的一个显著特点是考虑到了交通预测及导航系统是一个非 线性的反馈系统，因此设计了路径诱导和流量分配因素作为导航信息发布 以后的作用反馈，并将其引入交通预测算法中，将更为客观准确的描述实 际交通现象。
车辆动态路径导航装置通过对采集到的交通信息进行分析、融合和预 测，可以获取路网交通流量的变化规律，发布实时交通信息，对车辆进行 导航，从而有效地提高路网的交通运行效率，提高驾驶人员对道路交通状 况的了解程度，调节交通量的到达数，使各条主干道路的交通流量能够均 衡分布，避免车辆数超过道路的实际通行能力，从而改善交通拥堵问题。 同时通过有效的交通导航，减少车辆在路上停留的时间，从而大大减轻城 市因为汽车尾气所产生的环境污染和节省能源。此外，本实用新型还可以 配合警方进行重大活动或集会的临时封路或重要信息的发布。
一个具体的GPS车辆动态导航系统，由三部分组成交通参数采集设 备；安装在汽车上的GPS接收机和显示设备；路径诱导控制中心。
1) 交通参数采集设备负责采集车流量、车辆速度、占有率等交通信息，
并通过光纤或无线通信(GPRS或CDMA)将信息传送给路径诱导控制中心计 算机系统。控制中心计算机系统对上述信息进行分析、处理，计算出相关 道路上的交通状况。
2) 由GPS接收机负责与卫星进行通信，获取车辆的位置和速度信息， 并与本地的电子地图进行比较后进一步确定车辆在地图上的精确位置，在 显示设备上显示，同时显示设备还输出临近的道路和设施情况。
3) GPS接收机通过GPRS或C画A通信模块与路径诱导控制中心进行通 信。GPS接收机将车辆位置信息、行驶方向信息发送到控制中心，控制中心计算机系统获得车辆位置、行驶方向信息后，将临近道路的交通状态信
息以及路径优化信息发送到车载GPS接收机，车载GPS设备通过车载显示
设备在车载电子地图上显示推荐的路径和在相关道路上用红、黄、绿色(分 别表示堵塞、拥挤和畅通)将道路交通状态显示出来。
权利要求1. 一种车辆动态路径导航装置，由交通信息采集子系统、通信子系统、交通信息综合处理平台和交通信息发布子系统构成，其特征在于所述的交通信息采集子系统中包括了环形线圈检测设备、视频数据采集设备和人工信息采集设备，所述的通信子系统中包括了通信基站、移动交换中心和域名服务模块，所述的交通信息综合处理平台中包括了网络服务模块、数据存储模块、应用服务模块和GIS服务模块，所述的交通信息发布子系统中包括了GPS模块、GPRS或CDMA模块和处理与显示模块，交通信息采集子系统利用环形线圈检测设备、视频数据采集设备或者人工信息采集设备采集道路现场的交通信息数据并传递给交通信息综合处理平台，交通信息综合处理平台对所述的交通信息数据进行处理分析、得到诱导信息，再通过通信子系统将所述的诱导信息传递到交通信息发布子系统，交通信息发布子系统将诱导信息向车辆驾驶员显示。
2. 如权利要求l所述的一种车辆动态路径导航装置，其特征在于所述的 通信子系统基于GPRS或CDMA。
3. 如权利要求1所述的一种车辆动态路径导航装置，其特征在于所述的 交通信息采集子系统通过光缆或者无线链路与所述的交通信息综合处 理平台连接。
4. 如权利要求1所述的一种车辆动态路径导航装置，其特征在于所述的交通信息综合处理平台中设置有数据分析与预测系统、动态路径优化和 动态交通流量均衡系统，所述的数据分析与预测系统由交通现状数据 库、交通历史数据库和预测单元构成，由主控计算机利用所述的交通现 状数据库和交通历史数据库提供的基础数据以及来自所述的动态交通 流量均衡系统的反馈信息进行多维数据分析，所述的预测单元采用神经 网络预测法与非参数回归模型法进行交通流预测，所述的路径优化系统 将所述的交通流与来自于交通信息综合处理平台中的路网拓扑信息相结合，计算基于行程时间的道路权重，进而使用改进的Dijkstra算法 对路径进行优化，动态交通流量均衡系统利用动态优化系统的优化信息 为行驶人员提供诱导信息，同时为城市交通提供交通流量均衡的诱导策 略，所述的动态交通流量均衡系统的诱导信息和诱导策略又反馈于所述 的预测单元构成所述的反馈信息。
5.如权利要求1所述的一种车辆动态路径导航装置，其特征在于所述的交通信息发布子系统按照广域诱导、局部诱导、交通状态发布诱导、移 动式诱导四个层次对车辆进行诱导。
专利摘要一种车辆动态路径导航装置，由交通信息采集子系统、通信子系统、交通信息综合处理平台、交通信息发布子系统构成，交通信息综合处理平台对交通信息数据进行处理分析、得到诱导信息，再由交通信息发布子系统将诱导信息向道路现场发布，通信子系统是基于GPRS或CDMA的通信子系统，交通信息综合处理平台中设置有数据分析与预测系统、动态路径优化和动态交通流量均衡系统。本实用新型在车辆动态路径导航装置中采用改进的Dijkstra算法并考虑了基于行程时间的道路权重对行车路径进行优化，加快发布实时交通信息和诱导信息，从而有效地提高路网的交通运行效率，避免车辆数超过道路的实际通行能力，从而改善交通拥堵问题。
文档编号G08G1/0968GK201307343SQ20082015542
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者张克刚, 张高煜, 甘骏人, 罗赞文 申请人:上海经达实业发展有限公司