一种基于车路通信的动态路径诱导方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车路协同技术和交通诱导技术领域，具体涉及一种通过车载设备与路 侧设备之间的信息交互，实现对驾驶员出行路径动态诱导方法。 技术背景
[0002] 目前，基于实时道路交通信息的动态交通诱导系统主要分为分布式诱导和中心式 诱导两种方式。分布式诱导是交通信息中心通过无线通信网络向车载终端设备提供路网全 局动态交通信息，由车载终端设备根据驾驶员的出行起点和出行终点，自行计算最佳行驶 路径。但分布式诱导方式存在动态交通信息通信量大、车载终端计算资源消耗大、路网交通 信息更新时间长、通信网络负载严重等问题，同时，研究资料表明：当路网中超过1/3的车 辆采用分布式诱导时，容易导致被诱导车辆都驶向不拥挤路线，造成新的交通拥挤，即交通 拥挤转移。
[0003] 中心式诱导是交通信息中心根据路网实时的道路交通信息，从路网全局的角度， 计算路网所有点对之间的最佳行驶路径，从均衡路网负荷、防止交通拥堵出发，通过无线通 信网络为路网上的每一个车载终端设备提供最优出行路径，车载终端设备根据接收到的路 径信息，引导驾驶员走最佳出行路线。虽然中心式诱导方式可以有效避免交通拥挤转移的 产生，但交通信息中心需要强大、实时、高频的计算能力，交通信息中心负载严重而且维护 困难，没有考虑驾驶员出行路径选择的动态变化特性以及驾驶员的诱导服从率，造成诱导 服从率低下，无法真正起到缓解城市交通拥挤、拥堵的目的。
[0004] 无论是分布式诱导还是中心式诱导均需要在全路网中安装大量的交通信息检测 装置，进行道路交通运行参数和运行状态的全时空检测与监测，需要投入大量的资金和设 备以保证交通诱导系统的全时空、高可靠、高精度的运行。
【发明内容】
[0005] 针对目前动态交通诱导系统在路网中安装大量交通检测装置、交通信息通信网络 负载严重、交通信息中心计算量大等问题，本发明提出了一种基于车路通信的动态路径诱 导方法，该方法以车辆作为交通信息采集源，通过车载设备与路侧设备进行交通信息的交 互，提取并更新路侧设备所辖路网的交通流运行状态参数，同时路侧设备以一定的时间间 隔将所辖路网的交通流运行状态参数上传给中心设备。中心设备基于全路网的交通流运行 状态信息，为出行车辆提供K条初始最优路径供驾驶员选择，当出行车辆进入路侧设备所 辖路网范围时，路侧设备根据所辖路网当前的交通流运行状态，为出行车辆提供所辖路网 内的最优出行路径和信息服务，从而既保证路网交通信息的动态特性和实时性，同时为出 tx路径的变化提供实时调整能力。
[0006] 本发明的技术解决方案主要由车载设备（On-Board Device，0BD)、路侧设备 (Road-Side Device，RSD)、中心设备（Center Control Device，CCD)三部分组成，设备的分 布结构如图1所示。本发明提出的一种基于车路通信的动态路径诱导方法，其特征主要包 括以下步骤：
[0007] 1)车载设备
[0008] 车载设备安装在车辆驾驶舱多媒体仪表盘位置，主要用于获取车辆的出行起点、 出行终端、GPS信息（精度、炜度、瞬时速度、方向角等）等出行信息，同时将出行信息通过 无线通信网络传输给路侧装备。并接收路侧设备、中心设备发送过来的交通信息、最优出行 路径信息等。
[0009] 2)路侧设备
[0010] 路侧设备安装在城市路网的交叉口位置，在城市路网中按路侧设备的通信覆盖范 围进行网格分布布设，如图2所示。路侧设备主要用于获取运行在其管辖路网范围内运行 车辆GPS信息和路径信息，用于估计路侧设备所辖路网的交通流运行状态信息，包括平均 路段行程时间、平均路段运行速度等。同时，为进入所辖路网范围内的车辆提供本路网范围 内的最优出行路径和交通信息服务。
[0011] 3)中心设备
[0012] 中心设备安装在交通信息中心或交通指挥中心，主要通过光纤网络或者无线通信 网络获取各路侧装置的路网交通流运行状态参数，从而汇集和存储全路网的交通流运行状 态信息，同时，为准备出行的车辆根据路网交通流运行状态，提供K条初始最优路径。
【附图说明】
[0013] 图1 :一种基于车路通信的动态路径诱导系统结构图；
[0014] 图2 :路侧设备路网布设及所辖路网覆盖图；
[0015] 图3 :中心设备路段权值树形赋值图；
[0016] 图4 :道路路段位置划分图；
[0017] 图5 :中心设备初始优化路径与路侧设备优化路径图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明所述的一种基于车路通信的动态路径诱导方法主要由车载设备、路侧设 备、中心设备三部分组成。车载设备主要用于获取车辆的出行起点、出行终点、运行轨迹、运 行速度等出行信息。路侧设备主要用于提取车辆的出行信息，并估计所辖路网的交通流运 行状态信息，同时为进入路侧设备所辖路网的车辆提供在本路网范围内出行的最优路径信 息和交通信息服务。中心设备主要用于获取路网中不同路侧设备所辖路网的交通流运行状 态信息，汇集并存储全路网的交通流运行状态信息，同时，为准备出行的车辆根据全路网交 通流运行状态信息，提供K条（K 一般情况下为3)初始最优路径。车载设备、路侧设备、中 心设备共同实现对路网交通流运行状态的获取和驾驶员出行路径的动态诱导。本发明提出 的一种基于车路通信的动态路径诱导方法，可描述为包括路网交通信息获取和出行路径动 态优化两大核心功能，具体工作流程为：
[0019] 1)路网交通信息获取
[0020] (1)车载设备
[0021] 车辆在运行过程中，车载设备通过内置GPS模块以一定的时间间隔VEH_T获取车 辆GPS信息VEH_GPS (具体包括GPS时间、经度、炜度、瞬时速度和方向角），同时将VEH_GPS 和车辆信息VEH_ID通过车载设备内置无线通信模块传送给邻近的路侧设备。
[0022] (2)路侧设备
[0023] 路侧设备接收车载设备发送过来的VEH_GPS和VEH_ID信息，并在路侧设备内置数 据库中以车辆VEH_ID为识别号，以VEH_GPS的GPS时间为索引号进行车辆在路侧设备所辖 路网内运行轨迹数据存储。
[0024] 路侧设备以一定的时间间隔RSD_T对运行在路侧设备所辖路网内所有车辆的 VEH_GPS的车辆运行轨迹进行地图匹配处理，提取每一车辆在路侧设备所辖路网道路路段 的行程时间VEiLLTli JVEiLLTli j为路侧设备信息处理时间间隔RSD_T内通过路侧设备所辖 路网第j个道路路段第i辆车的路段行程时间）。则路侧设备所辖路网道路路段的平均行 程时间为：
[0025]
[0026] 其中：RSD.LT,*路侧设备所辖路网第j个道路路段的路段平均行程时间；N为路 侧设备信息处理时间间隔RSD_T内通过第j个道路路段的运行在路侧设备所辖路网的车辆 总数。
[0027] 对于路侧设备信息处理时间间隔RSD_T离开路侧设备所辖路网范围的车辆，当车 辆离开路侧设备所辖路网范围时，路侧设备从内置数据库中读取该车辆在路侧设备所辖路 网运行轨迹数据进行地图匹配，提取该车辆在路侧设备所辖路网各路段的行程时间VEH_ OLT li JVEiLOLTli j为路侧设备信息处理时间间隔RSD_T内离开路侧设备所辖路网范围的车 辆在途径路侧设备所辖路网第j个道路路段第i辆车的路段行程时间）。则路侧设备所辖 路网道路路段的平均行程时间为：
[0028]
[0029] 其中：RSD.OLT,*路侧设备所辖路网第j个道路路段的路段平均行程时间；N为路 侧设备信息处理时间间隔RSD_T内通过第j个道路路段的离开路侧设备所辖路网的车辆总 数。
[0030] 由于路侧设备以时间间隔RSD_T对路侧设备所辖路网运行的车辆进行路段行程 时间的提取属于定周期信息处理，信息具有相对滞后性，主要为下一个时间间隔内的路径 诱导服务；而对于时间间隔RSD_T离开路侧设备所辖路网的车辆进行路段行程时间提取属 于不定期、实时动态信息处理，信息具有相对实时性，可以对上一时间间隔RSD_T内处理获 得的路段平均行程时间进行动态更新，作为当前时刻路段平均行程时间，BP :
[0031] RSDJ^Tj (t) = α · RSDJ^Tj (RSD_T-l) + 0 · RSDJXTj (t)
[0032] 其中：RSDjTj (t)为当前时间间隔RSD_T内当前时刻t路侧设备所辖路网第j个 道路