一种基于路网决策点行程时间索引值的动态转向导航方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能交通系统与车联网技术领域，更具体地说，特别设及一种基于路 网决策点行程时间索引值的动态转向导航方法。
【背景技术】
[0002] 随着移动互联网的快速发展和手持或车载终端技术的成熟，各种移动动态交通信 息服务逐渐渗透到城市交通出行的方方面面，特别是针对车辆出行路径和路况规划决策的 导航应用中发挥着越来越重要的作用。在城市路网中建立路况导航信息服务，不仅为个体 车辆出行提供了极大便利，随着该服务使用率的提高，也会影响个体车辆的路径选择行为， 从而对城市道路交通路况产生深远的影响。因此，如何设计最优的路况选择策略，是智能交 通系统与车联网技术发展的重要问题之一。
[0003] 目前的车载导航终端或导航路径信息服务主要基于=类导航方式，第一种忽略实 时交通状况，仅对距离最短路径进行捜索(如传统的GI^导航终端），显然该方式给出的仅是 距离最短路径而非时间最短的路径;第二种是给出整个城市路网的即时路况，让用户依据 经验自行决定最优路径(如百度地图、高德地图、Google Traffic等），运种方式无法保证用 户一定能获得时间最短路径；第=种则是根据实时路况（主要是各路段的行程时间）的更 新，不断向用户推荐一到数条从当前位置到达目的地的最优路径(如Waze,Nokia Here、高 德地图W及部分的GPS导航设备等等），运一类产品主要基于实时的路段行程时间，通过最 短路捜索等算法得到最优的动态转向结果，是当前较常用的路况导航处理方法。然而，在交 通高峰时段的城市道路路网，路网结构复杂，路段行程时间变化迅速，就算是基于实时路况 的导航方式，也难W准确预测下一阶段的交通状态，例如即时最优路径上可能发生的周期 性拥堵等；即使采用动态更新模式，也仅能提供局部最优解，使车载导航终端车辆不但找不 到最有效率的通行路径，还引起车载导航终端车辆聚集，而引发城市道路路网交通往拥堵 加剧的状态演化。
[0004] 因此，基于W上现状，有必要提供一种能满足城市道路路网各种不断变化的交通 状况下(如高峰时段)最短行程时间的导航新方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于路网决策点行程时间索引值的动态转向导航方 法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种基于路网决策点行程时间索引值的动态转向导航方法，该方法包括W下步 骤：
[000引步骤S1、决策点的设置，将道路路网中所有的交叉口下游，即每一路段的入口处设 为决策点（Checkpoint),对用户车辆的通信和感知采用短距离无线通讯或移动通信模式； 在短距离无线通讯模式下，每个车道的决策点设置了用于短距离无线通信(如低功耗蓝牙） 信标，W实现对用户车载终端的感应与通讯;在移动通信模式下，当到达决策点坐标的一定 距离内时，用户车载终端通过移动通信上报当前坐标及转向指引请求，从而实现系统对车 辆的感知和通f目；
[0009] 步骤S2、实时行程时间Tl的计算，定义两个邻接决策点之间的路段行程时间为Tl, 系统对路网中的所有Tl进行实时估计；
[0010] 步骤S3、最优行程时间索引值T2的计算，定义每个决策点到达路网所有目的地节 点的最优路径行程时间按到达该决策点的时刻索引的值列表为索引值T2,该索引值T2基于 数日的即时交通估计数据计算获得；
[0011] 步骤S4、用户车辆在到达旅程中每个决策点的一定范围内时，通过短距离无线通 讯信标或移动通信与系统进行双向通讯，获取当前时刻的Tl估计值和T2索引值；
[0012] 步骤S5、计算Tl与T2值之和，即W当前决策点至目的地的行程时间最小为其最优 化转向，为用户车辆更新最优转向，即下一个需到达的决策点或目的地节点；
[0013] 步骤S6、重复W上S4至S5的过程，直到用户车辆到达出行目的地或交通高峰时段 结束为止。
[0014] 优选地，所述步骤Sl具体包括：
[0015] S11、系统的决策点设置在道路路网中交叉口下游路段的入口处；
[0016] S12、每个交叉口的每一个流出方向至少设置一个决策点，且每个决策点具有W下 属性:车辆通过该决策点后进入一个新的路段或下一个的交叉口，则该决策点至少有相邻 一到数个的决策点；
[0017] S13、在短距离通讯模式下，在各个决策点附近埋设或架设一到数个定向天线的短 距离通讯信标;在移动通信模式下，定位信息能准确分辨用户车辆是否接近决策点地理位 置；
[0018] S14、每个定向天线的短距离无线通讯器或移动通信保证通讯器仅与车载通讯终 端用户车辆进行双向通讯，即能发送最优转向信息W及通行权信息给用户车辆，又可W记 录用户车辆进入交叉口的参数，包括进入时间、车辆请求导航的终点等动态导航最优转向 计算所需数据。
[0019] 优选地，所述步骤S2具体包括：
[0020] S21、采用实时交通检测或移动通信模式获取网络中所有决策点相邻路段的短时 交通数据；
[0021] S22、计算用户车辆在该决策点至所有可供选择路段的即时行程时间估计值Tl, Tl 采用短时交通预测方法估计。
[0022] 优选地，所述步骤S3具体包括：
[0023] S31、通过记录路网中所有各路段在高峰时刻的行程时间估计值Tl,作为历史数据 存储到数据库中；
[0024] S32、基于W往数日的Tl历史数据计算获得路网中所有决策点到达路网所有目的 地节点的最优路径行程时间T2,并将T2按车辆进入该决策点的时刻索引的值列表；
[0025] S33、最优行程时间索引值T2是随着时刻不断变化行程时间值；
[00%] S34、T2基于W往数日各时刻（由管理员确定准确更新日数）的Tl历史数据计算获 得。
[0027] 优选地，所述步骤S4具体包括：
[0028] S41、用户车辆在到达新决策点的通讯器的无线传播或移动通信范围时，与用户车 辆的通讯器进行双向通讯，用户车辆至少上传所需前往的目的地节点信息；
[0029] S42、系统至少反馈当前决策点所有可选转向所在路段的Tl估计值与到达下一邻 接决策点时该邻接决策点到达目的地的T2索引值。
[0030] 优选地，所述步骤S5具体包括：
[0031] S51、最优转向计算采用最短行程时间期望值作为目标函数，即计算Tl与T2之和；
[0032] S52、根据Tl与T2之和的最小值，确定运一决策点的最优转向信息，即下一个需到 达的决策点。
[0033] 优选地，所述步骤S6具体包括：
[0034] S61、从一个决策点到下一个决策点需根据到达新决策点的时间，不断更新Tl与 T2,并计算Tl与T2之和，从而更新在新决策点的最优转向信息；
[0035] S62、系统不断重复S3至S4过程，直到车辆到达出行的目的地或交通高峰时段结束 为止。
[0036] 优选地，计算获得路网中所有决策点到达路网所有目的地节点的最优路径行程时 间T2具体方法为：
[0037] 1.1、对从任意决策点A出发前往目的地节点D的用户出行，令其最优行程时间为：
(1)
[0039] 当进入决策点的时刻为*>1'，任意路段a的阻抗可表示为
，[x] + 符号的定义参见本说明书的【具体实施方式】部分，对从任意决策点A出发前往目的地节点D的 用户出行，其最优行程时间可通过一般最短路捜索算法确定，即：
[0040] (。…(0 二,咒扣(口 ">(〇，Tl ,"(〇 +從"(0) (2)
[0041] 此时可初始化T2为分段函数为：
[0042] T2w(〇 = {A0(')' (3) OG- , J < i
[0043] 令k二n;
[0044] 1.2、一对多最优路捜索，若k = 0则循环结束，否则k = k-1，对网络中所有决策点A 执行W下操作：
[0045] 1.2.1、确定用户在估计区间内可到达范围，按下式构造第k个估计区间内从决策 点A可到达的节点集合TaA):
[0046] r,(/、')={勾巧（7;.)<-厂4 ,--7;; (4)
[0047] 其中扩为元素 E按下式扩张过程中的前继节点：
[0048] 巧";巧)=乃和(A";巧)，T U 巧)+ 仍A?巧)) (5 )
[0049] 注意 (Zf);
[0050] 1.2.2、读取已完成的索引值，对所有目的地节点D执行W下操作:遍历集合Ta化） 中的每个元素，获得出行时间的为
[0051 ](八…（0 =.听!1…（0+ 下]…（《+料化（O)I (6) 上 ￡1 、 " ' ' ' ' J'' 柳对注意上述表达式部分的成立区间为[2；"-1113义化+1-马烏正(啼，馬+,-咬，*('*))，故 而当集合Ta化）内所有节点完成式(6)的整合时，整个成立区间为化，Tk+1)。
[0053] 1.3、索引值整合，按下式生成索引值列表：
[0054] T2(〇 = {T2",(〇 = <^9",(/)}，V/(，'vX>，V7eK，7；' i) 、7)
[0化5] 返回步骤1.2。
[0056] 优选地，确定用户车辆的最优新的转向即在进入时刻t为决策点A选择下一决策点