一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法及装置

1.本发明涉及交通技术领域，尤其涉及一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法及装置。


背景技术：

2.随着城市现代化进程的加速发展，城市交通面临着巨大的挑战，拥堵问题愈发严重。交通拥堵，不仅严重浪费市民的出行时间，同时也浪费了大量的公共资源，造成经济损失。
3.现有技术中，通常是对车辆进行路径规划，为车主规避拥堵道路。然而现有的路径规划，是以车辆自身利益为优化目标，车辆间存在拥塞博弈，很难实现路网的最优化，减少交通拥堵情况。


技术实现要素：

4.申请人发现，现有的路径规划如单一车辆的路径规划方法，是针对单一车辆，以满足车辆路径需求为优化目标，车辆之间存在拥塞博弈，每辆车以自身利益最大化(时间最短或价格最低等)为目的行驶在路网上，容易造成交通拥堵，很难实现路网的最优化，而其他的路径规划方法如多车辆路径规划方法，扩展性差，计算难度高，车辆数增加或者减少，都需要重新进行路径规划。
5.有鉴于此，本发明提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法及装置，解决现有的路径规划方法不能缓解路网交通拥堵情况，扩展性差的问题。
6.本发明提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法，所述方法包括：
7.s1：获取道路长度和所述道路的预设行车速度，生成所述道路的初始道路权值；
8.s2：根据所述道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求池的车辆进行路径规划；
9.s3：根据预置时间间隔获取所述道路上的车辆平均行驶速度；
10.s4：根据所述平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权值；
11.s5：根据更新后的道路权值为位于需求池的车辆进行路径规划；
12.s6：重复执行s3
‑
s5直至所述需求池内没有车辆。
13.可选地，所述s4具体包括：
14.若所述平均行驶速度小于预设阈值速度，根据第一预置规则更新道路权值，否则根据第二预置规则更新道路权值。
15.可选地，包括：
16.所述第一预置规则包括：
17.所述第二预置规则包括：
18.其中，表示第i条道路第k次迭代更新后的权值；a、ρ均为正系数，为预设阈值
速度；表示第i条道路第k次获取到的车辆平均行驶速度，i的取值范围为1,2,3,
…
,n，n为路网中的道路总数。
19.可选地，所述预设阈值速度包括：
[0020][0021]
其中，为第i条道路的道路最大限速，p为拥堵状态速度与最大行驶速度的比值。
[0022]
可选地，所述获取道路长度和所述道路的预设行车速度，生成所述道路的初始道路权值包括：
[0023][0024]
其中，为第i条道路初始化后的道路权值，l
i
为第i条道路的长度，为第i条道路中车辆当前的最大行驶速度。
[0025]
可选地，还包括：
[0026]
当接收到新增的车辆路径规划请求时，将所述车辆添加至需求池中，并执行s5。
[0027]
可选地，所述道路规划算法包括dijkstra算法。
[0028]
本发明还提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划装置，包括：
[0029]
初始化模块，获取道路长度和所述道路的预设行车速度，生成所述道路的初始道路权值；
[0030]
第一路径规划模块，用于根据所述道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求池的车辆进行路径规划；
[0031]
获取模块，用于根据预置时间间隔获取所述道路上的车辆平均行驶速度；
[0032]
更新模块，用于根据所述平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权值；
[0033]
第二路径规划模块，用于根据更新后的道路权值为位于需求池的车辆进行路径规划；
[0034]
判断模块，用于循环触发获取模块至第二路径规划模块，直至需求池内没有车辆。
[0035]
本发明还提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器：
[0036]
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0037]
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法。
[0038]
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法。
[0039]
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明公开了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法，包括：s1：获取道路长度和所述道路的预设行车速度，生成所述道路的初始道路权值；s2：根据所述道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求池的车辆进行路径规划；s3：根据预置时间间隔获取所述道路上的车辆平均行驶速度；s4：根据所述平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权值；s5：根据更新后的道路权
值为位于需求池的车辆进行路径规划；s6：重复执行s3
‑
s5直至所述需求池内没有车辆。
[0040]
本发明以道路拥堵率最低为优化目标，通过预先设定的道路权值更新规则并结合实时获取的路网信息，对道路权值进行更新，并以更新后的道路权值更新对多车辆的路径规划，实现了路网的最优化，大大缓解路网交通拥堵情况，且扩展性更高，计算更方便，大大降低了计算难度。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0042]
图1为本发明第一实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法的步骤流程图；
[0043]
图2为本发明第二实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法的步骤流程图；
[0044]
图3为本发明第三实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划装置的结构框图。
具体实施方式
[0045]
本发明提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法及装置，用于解决现有的路径规划方法不能缓解路网交通拥堵情况，扩展性差的问题技术问题。
[0046]
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法的步骤流程图。
[0048]
本发明提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法，具体可以包括以下步骤：
[0049]
s1：获取道路长度和道路的预设行车速度，生成道路的初始道路权值。
[0050]
需要说明的是，道路的预设行车速度选取为该道路的最大限速。道路的最大限速可以从道路中的限速标志获取，也可以根据实际的交通规定情况获取。其中，限速标志可以通过监控摄像头获取。
[0051]
获取道路长度和道路的预设行车速度之后，根据第一预置公式生成道路的初始道路权值，第一预置公式包括：
[0052][0053]
其中，为第i条道路初始化后的道路权值，l
i
为第i条道路的长度，为第i条道
路的预设行车速度，其中预设行车速度具体为道路的最大限速。
[0054]
在交通路网中，将有道路分支的岔路口定义为节点(node)；节点之间的连接定义为边缘(edge)或者弧(arc)，边缘是节点与节点的连接，中间不包含其它节点，而实际道路则通常会包含很多交叉路口)；每个边缘用一个特征属性——道路权值(weight)来表征其通行的难易程度。
[0055]
s2：根据道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求池的车辆进行路径规划。
[0056]
需要说明的是，是根据初始化后的道路权值和道路规划算法对所有位于需求池的车辆进行路径规划。道路规划算法可以是dijkstra算法或者是其他可用于道路规划的算法。
[0057]
需求池为预先设定的，用于存放需要进行路径规划的车辆od(origin to destination)，车辆在起点加入需求池，到达终点后移出。
[0058]
s3：根据预置时间间隔获取道路上的车辆平均行驶速度。
[0059]
需要说明的是预置时间间隔可以预先设定，如可以设定为5分钟，或者根据实际情况设定。
[0060]
所有道路上的车辆平均行驶速度可以通过监控摄像头实时获取。
[0061]
s4：根据平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权值。
[0062]
需要说明的是，根据平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新该平均行驶速度对应的道路的道路权值。
[0063]
通过平均行驶速度与预设阈值速度进行比较，可以判断出道路当前的拥堵情况，然后基于道路的实际情况更新道路权值。
[0064]
s5：根据更新后的道路权值和道路规划算法重新为位于需求池的车辆进行路径规划。
[0065]
s6：重复执行s3
‑
s5直至需求池内没有车辆。
[0066]
本发明实施例提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法，通过对道路权值进行初始化，并根据实时获取的道路对应的车辆平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新对应的道路的道路权值，并基于更新后的道路权值对需求池中的所有车辆重新进行道路规划，实现了路网的最优化，大大缓解路网交通拥堵情况，且扩展性更高，计算更方便，大大降低了计算难度。
[0067]
请参阅图2，本发明第二实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划方法的步骤流程图。具体可以包括以下步骤：
[0068]
s1：获取道路长度和道路的预设行车速度，生成道路的初始道路权值。
[0069]
s2：根据道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求池的车辆进行路径规划。
[0070]
s3：根据预置时间间隔获取道路上的车辆平均行驶速度。
[0071]
需要说明的是，步骤s1
‑
s3请参阅第一个实施例，此处不再赘述。
[0072]
s4：根据平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权，具体包括：
[0073]
若平均行驶速度小于预设阈值速度，根据第一预置规则更新道路权值，否则根据第二预置规则更新道路权值。
[0074]
需要说明的是，当平均行驶速度小于预设阈值速度，表明道路呈现拥堵的趋势，因此根据第一预置规则更新道路权值。
[0075]
当平均行驶速度大于预设阈值速度时，表明道路无拥堵趋势，因此根据第二预置规则更新道路权值。
[0076]
其中，第一预置规则包括：
[0077]
第二预置规则包括：
[0078]
其中，表示第i条道路第k次迭代更新后的权值；a、ρ均为正系数，为预设阈值速度；表示第i条道路第k次获取到的车辆平均行驶速度，i的取值范围为1,2,3,
…
,n，n为路网中的道路总数。
[0079]
预设阈值速度的计算公式为：
[0080][0081]
其中，为第i条道路的道路最大限速，p为拥堵状态速度与最大行驶速度的比值。
[0082]
需要说明的是，道路的最大限速可以根据道路中的限速标志获取，也可以根据实际的交通规定获取。其中，限速标志可以通过监控摄像头获取。
[0083]
在根据第一预置规则或者第二预置规则或者计算预设阈值速度时可以先进行参数初始化，其中a、ρ可以通过实验经验获得，在本发明中α
k
的初始化的值为0.9，即，α0＝α1＝α2…
＝α
k
＝0.9，ρ初始化的值为0.5。
[0084]
p为拥堵状态速度与最大行驶速度的比值，其具体的比值可以根据实际情况设定。
[0085]
例如：当最大速度为80km/h，如果p设定为0.2，此时预设的阈值速度为80x0.2＝16km/h，若获取到的车辆平均行驶速度低于16km/h时，判定当前道路为拥堵状态。
[0086]
在本发明实施例中，对于达到拥堵状态的道路，会根据第一预置规则更新道路权值，对于未达到拥堵状态的道路，会根据第二预置规则更新道路权值。在本发明中，道路权值随着时间的更新，其变化趋势是递增非减的。具体变化如下：
[0087]
(1)当平均行驶速度小于等于预设阈值速度用第一预置规则更新权值，其中α
k
,ρ均为正系数：
[0088][0089]
(2)当平均行驶速度大于预设阈值速度用第二预置规则更新权值：
[0090][0091]
第一次更新权值时：
[0092]
若平均行驶速度大于预设阈值速度大于预设阈值速度
[0093]
若平均行驶速度小于等于预设阈值速度则α0为正，为负，故
[0094]
需要说明的是，第一次更新权值时，这一项还不存在，取0。
[0095]
第二次更新权值时：
[0096]
若平均车辆行驶速度大于预设阈值速度大于预设阈值速度
[0097]
若平均车辆行驶速度小于等于预设阈值速度则则α1为正，为负，ρ为正，非负，故
[0098]
依此类推，可得
[0099][0100]
因此，在本发明中，根据道路的实际拥堵状态对道路权值进行更新，使得路况发生变换时，能以最新的路况为多车辆进行路径规划，避开经常出现拥堵的道路，使得车辆能按照最优路径行驶，缓解交通拥堵的情况，有效地降低路网的拥堵率。而且在本发明中，将路网多车辆规划转化为一个凸优化问题，并通过在第一预置规则中引入动量项使凸优化中的次梯度迭代过程更快接近最优解，减小了计算难度，计算更简便。
[0101]
s5：根据更新后的道路权值为位于需求池的车辆进行路径规划；
[0102]
s6：重复执行s3
‑
s5直至需求池内没有车辆。
[0103]
在本发明的另一实施例中，还包括：
[0104]
当接收到新增的车辆路径规划请求时，将车辆添加至需求池中，并执行s5。
[0105]
需要说明的是，在本实施例中通过实时将需要路径规划的车辆添加至需求池中，为新增加的车辆进行路径规划。当为新增加的车辆进行路径规划时，以当前最近一次更新的道路权值进行路径规划。在本发明中，可以直接将路网中新增加的车辆加入需求池中，简单、方便地为其进行最优的路径规划，无需对路网进行复杂的改造，可扩展性强。
[0106]
在本发明的另一实施例中，当新增加道路时，重新执行s1
‑
s6。
[0107]
在本发明实施例中，实时获取路网中所有道路对应的车辆平均行驶速度，当平均行驶速度基于该平均行驶速度与预设的阈值速度的判断结果，更新对应道路的道路权值，具体地若平均行驶速度小于预设阈值速度，根据第一预置规则更新道路权值，否则根据第二预置规则更新道路权值，并基于更新后的道路权值重新为位于需求池中车辆进行路径规划。在本发明实际达到了以下的技术效果：
[0108]
(1)基于实时的交通路况对道路权值进行更新，以路网拥堵率最低为优化目标，动态地为多车辆进行路径规划，实现了路网的最优化，缓解了路网交通拥堵情况。
[0109]
(2)本发明扩展性强，适用于具有数量庞大的车辆或者道路的路网，而且可以直接地对于新增加入路网的车辆进行路径规划，相比较于现有技术，更简单、方便、快捷。
[0110]
(3)在行驶中，车辆难免偏离预定路线，本发明通过依据预置时间间隔对道路权值进行更新，基于更新后的道路权值重新进行路径规划，大大提高了容错率，对总体优化目标影响较小。
[0111]
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的一种基于实时交通信息的多车辆路径规划装置的结构框图。
[0112]
本发明实施例提供了一种基于实时交通信息的多车辆路径规划装置，包括：
[0113]
初始化模块301，用于获取道路长度和道路的预设行车速度，生成道路的初始道路权值；
[0114]
第一路径规划模块302，用于根据道路的初始权值，采用道路规划算法对位于需求
池的车辆进行路径规划；
[0115]
获取模块303，用于根据预置时间间隔获取道路上的车辆平均行驶速度；
[0116]
更新模块304，用于根据平均行驶速度与预设阈值速度的判断结果，更新道路权值；
[0117]
第二路径规划模块305，用于根据更新后的道路权值为位于需求池的车辆进行路径规划；
[0118]
判断模块306，用于循环触发获取模块303至第二路径规划模块305，直至需求池内没有车辆。
[0119]
本发明实施例还包括：
[0120]
添加模块，用于当接收到新增的车辆路径规划请求时，将所述车辆添加至需求池中，并触发第二路径规划模块305。
[0121]
本发明实施例还公开了一种电子设备，设备包括处理器以及存储器：
[0122]
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
[0123]
处理器用于根据程序代码中的指令执行本发明任一实施例的方法。
[0124]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行本发明任一实施例的方法。
[0125]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0126]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0127]
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0128]
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0129]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0130]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程
和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0131]
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
[0132]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0133]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。