专利名称：一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统及方法
技术领域：
本发明涉及智能交通应用技术领域，具体涉及一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统及方法。
背景技术：
随着经济和社会的发展，汽车的数量以惊人的速度增长，道路的建设远远滞后于车辆数量的增加，交通拥挤也成为经济发展的滞阻因素，而解决交通拥挤的最佳途径是进行路径诱导，减少车辆在道路上的运行时间。该技术领域也成为国际上研究的热门领域。而路径选择是该技术领域的核心技术。因此路径寻优方法也最为技术人员所关心。所谓路径寻优即根据实时的路况信息和交通需求，在一定的优化目标下，为车辆提供最优路径。最优路径不仅指一般地理意义上的距离最短，还可以引申到其他的度量，如时间、费用等。因此，最优路径问题就成为用时最短路径问题、费用最低问题等。目前的最优路径是基于传统路网模型实现的，传统路网模型都只是描述了路网的连通性，由于实际的交通路网不仅具有拓扑连通的特性，还具有施加于道路之上的管理规则和限制，如禁止右转、单行线、限高、限重等。基于传统的路网模型的以上缺点，提出的改进型路网模型，在原来传统的路网模型基础上增加交通服务规则，从而表达加载了交通规则的道路交通网络，但依然不能准确和全面的描述交通信息中对路径寻优产生影响的其他时空要素，从而导致路径寻优的结果往往是简单的距离最短，对于时间最短则是片面地只考虑了道路本身的连通性而忽略了道路的动态要素如交通事故，重大事件、施工占道、设备故障等对最优路径分析的影响。由此，现有技术中提出了根据动态交通信息选择最优路径的方法，如专利文献CN101256083A公开了一种基于动态信息的城市交通网络路径的选择方法，其利用地感线圈、GPS等已有的信息采集手段，采集实时路况信息，并建立实时数据库；利用电子地图信息，建立城市网络拓扑结构图；即时使用Djkstra标号法动态寻找起点终点之间的最优路径。然而上述技术方案中，通过现代城市已经铺设好的地面感应线圈和各个出租公司配备的GPS装置，实时采集城市道路上的实际交通信息仅包括:平均行程时间、平均行驶速度、车流量、车流密度、线圈的占空比等信息后，运用信息融合算法得到准确的交通状态信息，把这些信息分类别，分时间存储。由此可见，上述技术方案中对于动态交通信息的存储依靠检测技术检测到的实际情况，但是现有检测技术只能检测交通状态带来的影响，不能检测有突发事件带来的影响。例如，当某一路段正在进行施工，已经封闭，但是通过现有的信息采集技术采集到该路段的车辆密度几乎为零，就有可能选择这一路段为最优路段。又如，当某一路段有交通管理部门正在进行重大任务预先演习，此路段上只有交通部门的警卫车辆行驶，已经不允许其他车辆进入，而此时采集到该路段的行车速度和车辆密度相较于其他路段来说也非常适宜，也就有可能将该路段作为最有路段。另外还有其他一些情况，如重大事件、交通事故、交通管制等等，交通管理部门都有可能对某一路段实施封路措施，而通过现有的交通信息采集手段无法检测到，这就可能导致根据动态交通信息选取的最优 路径是无法通行的路径。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术中根据动态交通信息选择最优路径时，没有考虑由于路段封闭不能通行的情况，容易将封闭路段选择为最优路径的技术问题进而提供一种可根据发生在路网上的突然事件排除封闭路段后获取适于车辆通行最优路径的基于实时交通信息的动态路径寻优系统及方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统，包括:车载装置，设置于车辆上，其包括信息显示单元，显示交通路网模型及车辆行驶出发地至目的地之间的道路连通状态；信息获取单元，设置于车辆上，与交通管理部门信息发布中心通讯连接，可获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息；数据处理单元，与所述信息获取单元连接，根据路段封闭信息将封闭路段设置为无法通行；根据各路段的交通状态信息获得车辆从出发地至目的地的最优路径；所述信息显示单元接收所述数据处理单元获取的无法通行的路段信息和最优路径信息:明确标明无法通行的路段并高亮显示最优路径。所述信息显示单元包括GIS电子地图模块。所述信息获取单元包括具有通讯功能的GPS模块。本发明还提供一种基于实时交通信息的动态路径寻优方法，包括如下步骤:1.建立路网模型，采用路段-交叉口的连通关系描述实际路网；I1.从交通管理部门信息发布中心获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息，并与路网模型关联；II1.在路网模型中，根据路段封闭信息将封闭路段设置为无法通行；根据各路段的交通状态信息获得车辆从出发地至目的地的最优路径；IV.将所述最优路径在所述静态路网模型中高亮显示，并给出所述最优路径经过的路段名称以及路段之间转向关系的文字表达。所述步骤III中利用A*算法或Dijkstra算法通过加权计算各路段的交通状态信息得到各个路段的权重值，比较各个路段的权重值得出最优路径。所述步骤II中，每隔周期T重新获取一次实时发布的交通状态信息及路段封闭信
肩、O所述步骤II中，每隔十分钟重新获取一次实时发布的交通状态信息及路段封闭信息。所述步骤I中，通过GIS电子地图显示路段-交叉口连通关系。所述步骤II中，通过具有通讯功能的GPS模块与交通管理部门信息发布中心通讯连接，获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息。本发明上述的技术方案与现有技术相比具有以下有益效果:①本方案中路径寻优系统，其包括与交通管理部门信息发布中心通讯连接的信息获取单元，能够及时获取路段封闭信息，当由于突发事件例如，交通管制、交通事故、断路施工等事件导致路段封闭无法通行时，即使此时采用交通信息采集单元采集到路段畅通，无拥堵现象，但是依然会在信息显示单元上将对应的路段标明无法通行，避免将其选为最优路段给出行人员带来误导。②本发明提供的路径寻优方法，在寻优过程中，既考虑了路网本身的连通性和转向限制，也考虑了发生在路网上的交通事故、交通事件等动态信息导致路段封闭的情况。因此，本方案可以避免基于传统路网模型进行的路径寻优的片面性。③本发明基于实时交通信息的动态路径寻优系统，对于路段封闭情况是每隔一定周期进行重新计算，该周期可以选择为十分钟，因此保证了路径寻优的结果的实时性和实用性，获取的最优路径就是基于当前路况的最优。
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。图1a为现有技术中传统节点-弧段路口模型；图1b为现有技术中四节点-十二弧段路口模型；图2为实际路网示意图；图3为道路要素路网模型交叉口 -路段关系ER图；图4为动态交通信息分类示意图；图5为本发明实施例中最优路径闻売显不不意图；图6为本发明实施例中无法通行道路显示示意图；图7为本发明实施例中最优路径改变后的闻売显不不意图；图8为本法明动态路径寻优系统原理框图；图9为本法明动态路径寻优方法流程图。
具体实施例方式本实施例提供一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统，包括:车载装置，设置于车辆上，其包括信息显示单元，显示交通路网模型及车辆行驶出发地至目的地之间的道路连通状态；信息获取单元，设置于车辆上，与交通管理部门信息发布中心通讯连接，可获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息；数据处理单元，与所述信息获取单元连接，根据路段封闭信息将封闭路段设置为无法通行；根据各路段的交通状态信息获得车辆从出发地至目的地的最优路径；所述信息显示单元接收所述数据处理单元获取的无法通行的路段信息和最优路径信息:明确标明无法通行的路段并高亮显示最优路径。作为优选的实施方式，所述信息显示单元包括GIS电子地图模块。作为优选的实施方式，所述信息获取单元包括具有通讯功能的GPS模块。本实施例还提供一种基于实时交通信息的动态路径寻优方法，包括如下步骤:
1.建立路网模型，采用路段-交叉口的连通关系描述实际路网；本实施例中，通过GIS电子地图显示路段-交叉口连通关系；以最为典型的传统弧段-结点模型为例，Shem结合图论的理论，用结点(node)和弧段(link)来描述交通网络，也就是传统的结点-弧段表示法，该模型被称为结点-弧段数据模型。结点和弧段是模型的两个基本元素，结点是弧段的起终点，而弧段通常是将两个结点连接起来，路段上的所有属性直接作为弧段的字段存储。如图la，路口被简化为一个结点，这样每个路口有一个节点和八条弧段的信息，显然这种描述方式不包括路口的各种转向信息。为了描述路口的各种转向限制信息，Sheffi在此基础上进行扩展，用四个结点来表示路口，这样每个路口就有四个结点和十二条有向弧段表示，如图1b所示，定义该模型为四节点-十二弧段模型。图1b所示四节点-十二弧段路口模型，是目前最具代表性的路口模型，成为交通路网模型的基础，其既描述了道路的连通性，还通过扩展结点和弧段的方式描述了路口的各种转向限制信息。采用四节点-十二弧段模型描述方式建立起的路网模型中，可得到路段与交叉口的关系、转向与交叉口的关系O以图2所示的路网为例，可以得到路段与交叉口的关系如表I所示，交叉口与路段和其他交叉口的关系如表2所示，转向与交叉口的关系如表3所示。表1路段与交叉口关系
权利要求
1.一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统，其特征在于，包括: 车载装置，设置于车辆上，其包括 信息显示单元，显示交通路网模型及车辆行驶出发地至目的地之间的道路连通状态；信息获取单元，设置于车辆上，与交通管理部门信息发布中心通讯连接，可获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息； 数据处理单元，与所述信息获取单元连接，根据路段封闭信息将封闭路段设置为无法通行；根据各路段的交通状态信息获得车辆从出发地至目的地的最优路径； 所述信息显示单元接收所述数据处理单元获取的无法通行的路段信息和最优路径信息:明确标明无法通行的路段并高亮显示最优路径。
2.根据权利要求1所述的基于实时交通信息的动态路径寻优系统，其特征在于: 所述信息显示单元包括GIS电子地图模块。
3.根据权利要求1或2所述的基于实时交通信息的动态路径寻优系统，其特征在于: 所述信息获取单元包括具有通讯功能的GPS模块。
4.一种基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于，包括如下步骤: 1.建立路网模型，采用路段-交叉口的连通关系描述实际路网； I1.从交通管理部门信息发布中心获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息，并与路网模型关联； II1.在路网模型中，根据路段封闭信息将封闭路段设置为无法通行；根据各路段的交通状态信息获得车辆从出发地至目的地的最优路径； IV.将所述最优路径在所述静态路网模型中高亮显示，并给出所述最优路径经过的路段名称以及路段之间转向关系的文字表达。
5.根据权利要求4所述的基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于: 所述步骤III中利用A*算法或Dijkstra算法通过加权计算各路段的交通状态信息得到各个路段的权重值，比较各个路段的权重值得出最优路径。
6.根据权利要求4或5所述的基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于: 所述步骤II中，每隔周期T重新获取一次实时发布的交通状态信息及路段封闭信息。
7.根据权利要求6所述的基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于: 所述步骤II中，每隔十分钟重新获取一次实时发布的交通状态信息及路段封闭信息。
8.根据权利要求4-7任一所述的基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于: 所述步骤I中，通过GIS电子地图显示路段-交叉口连通关系。
9.根据权利要求4-8任一所述的基于实时交通信息的动态路径寻优方法，其特征在于: 所述步骤II中，通过具有通讯功能的GPS模块与交通管理部门信息发布中心通讯连接，获取交通管理部门实时发布的交通状态信息及路段封闭信息。
全文摘要
本发明提供一种基于实时交通信息的动态路径寻优系统及方法，该系统其包括与交通管理部门信息发布中心通讯连接的信息获取单元，能够及时获取路段封闭信息，当由于突发事件例如，交通管制、交通事故、断路施工等事件导致路段封闭无法通行时，即使此时采用交通信息采集单元采集到路段畅通，无拥堵现象，但是依然会在信息显示单元上将对应的路段标明无法通行，避免将其选为最优路段给出行人员带来误导。本方案中路径寻优是基于动态交通网络数据集，考虑了发生在路网上的交通事故、交通事件等动态信息对道路通行的影响。
文档编号G01C21/34GK103177595SQ20111044195
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者赵宇, 李艳东, 杨峰, 胡文颂, 朱弘戈 申请人:北京易华录信息技术股份有限公司