基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，通过实时交通道路和车辆信息融合，计算并获取车辆能量消耗最小的行驶路径，并在车辆行驶的过程中对计算所得的路径进行实时地更新，从而减少能量消耗和尾气的排放，以减小交通阻塞的几率。本发明专利技术选取道路坡度系数和车辆实时行驶速率作为基本信息对道路交通网进行建模，分别得到能量消耗和尾气排放模型，基于该模型和迪杰斯特拉算法得到能量消耗最小的车辆导航路径，有助于减少汽车能量消耗和二氧化碳的排放，方便城市车辆绿色出行。

Environment friendly vehicle navigation path construction method based on real-time traffic information

The invention discloses a method for constructing the environment friendly navigation route based on real-time traffic information, real-time traffic through the road and vehicle information fusion, calculate and obtain the vehicle route minimum energy consumption, and in the process of the vehicle in the calculated path are updated in real time, thus reducing the energy consumption and exhaust in order to reduce emissions, the probability of traffic congestion. The invention selects the road slope and real time vehicle running rate as the modeling of the traffic network basic information, energy consumption and emissions model respectively, the model and the Dijkstra algorithm to obtain the energy consumption of the navigation path based on minimum, helps to reduce vehicle energy consumption and carbon dioxide emissions, convenient city green travel vehicle.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，属于智能车辆交通网络路径导航

技术介绍
在城市道路交通系统中，要求依据实时路况信息为车辆提供实时行驶路线导航服务，不仅能够为出行者提供合理的行驶路线，避免交通拥塞的发生，同时也可以减少车辆能源的消耗和二氧化碳等尾气的排放，从而构建生态和谐的绿色交通系统。因此，基于环境友好型的车辆导航算法设计研究引起了人们的重视。近年来，人们提出了多种基于不同道路信息进行路径导航的分类研究和比较，但是，这些研究都忽视了交通网络的高度动态性，因此提出的环境友好型车辆导航算法不够精确。如何在高度动态的交通网络中实现快速的路径修正，以此确保导航的高精度，已经引起了研究学者的关注。针对当前研究的环境友好型车辆导航，国内外研究学者提出了多种环境友好型车辆导航算法，相关文献如下：1、2012年，Kanok等人在《Eco-Routing Navigation System Based on Multisource Historical and Real-Time Traffic Information》中提出使用多源道路信息进行路径导航的方法。该方法中包含四个重要的组件：1)动态道路网络数据库。此数据库中的数据用以构建道路网络的数字地图。其中包含了来自不同数据源的历史的和实时的交通信息数据。2)能量/排放参数配置组件。这个组件允许用户输入：不同类型车辆的能量消耗/废弃排放参数，各种不同道路类型的特征参数。3)路由选择引擎。此引擎中包含最短路径算法用于路径的计算。4)用户输入界面。此界面用以接收用户输入的起点和目的地，并且同时用于导航路径的显示。作为改进，这篇文章系统地提出了如何融合实时交通信息进行导航。2、2015年，Chenjuan等人在《Ecosky:reducing vehicular environmental impact through eco-routing,”in Data Engineering》中提出对道路进行“绿色权重”计算，进而利用计算所得的权重对车辆进行生态友好型导航。用户可以根据自己的需求对所谓的“绿色权重”进行设置，例如，能量消耗量、旅行的时间和长度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：基于实时城市道路信息和车辆信息，为车辆选择前往目的地的路线中能源消耗最少并且尾气排放最少的导航路径，实时获取当前道路信息并在车辆到达下一个道路交叉口前重新计算并调整路线，实时对车辆的行驶路径进行优化和更新。为了达到上述目的，本专利技术使用了以下技术方案：一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，包括以下步骤:步骤一：车辆能量消耗关键信息融合。车辆行驶过程中能量的消耗与多种因素有关，如发动机不同行驶状态的功率，车辆行驶的速度和时间，行驶道路的地理情况，以及其他机械的物理状态。本专利技术中，经过大量实验分析，选取道路基本信息(道路编号、道路长度、道路坡度系数)，道路当前行驶车辆的数量、质量、行驶速率、以及驱动功率作为建立能量消耗/尾气排放模型和路径选择的标准。上述步骤一中，能量消耗关键信息融合方法如下：通过实验分析，在车辆行驶过程中，道路坡度系数Gr和车辆速度变化率Δv是影响车辆能量消耗和尾气排放的代表性影响因素。通过实时交通路况计算得到的Gr和Δv作为评价车辆能量消耗率的基本参数，使用交通道路海拔信息和水平距离计算得到两交叉路口的道路坡度系数Gr，使用载有GPS的车辆实时信息和交通视频监控信息计算不同车型的实时速率。道路坡度系数其中Elevation(X)表示X地理位置的海拔高度，d＝Distance(A,B)表示A，B两地理位置的水平距离(如图1所示)。为获得车辆发动机驱动功率，车辆工程中使用PT(kilowatts,kw)表示车辆总牵引功率，由三部分组成：巡航行驶功率PC(kw)，惯性行驶功率PI(kw)，斜坡行驶功率其中其中b1和b2是车辆工程中牵引车辆能量消耗系数，vd(m/s)表示车辆行驶速率。PI＝Mvavd，其中Mv(kg)表示车辆质量，表示车辆行驶瞬时加速度值。其中Gr表示交通道路坡度系数。步骤二：建立车辆能量消耗/尾气排放模型。车辆能量消耗和尾气排放量与交通道路信息和车辆信息相关，基于步骤一中影响能量消耗的道路和车辆关键信息构建车辆能量消耗模型ft(mL/s)，以及CO2气体排放模型ft(CO2)。上述步骤二中，建立车辆能量消耗/尾气排放模型方法如下：当车辆总牵引功率PT≤0时，车辆能量消耗率ft近似为一个很小的常数，否则车辆能量消耗率与瞬时加速度a，车辆当前行驶速度vd以及车辆总牵引功率有关，具体公式如下： f t = α + β 1 P T + [ β 2 aP I ] a > 0 , f o r P T > 0 , α , f o r 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤一：车辆能量消耗关键信息融合选取道路基本信息，车辆信息作为建立能量消耗/尾气排放模型和路径选择的标准；所述道路基本信息包括道路编号、道路长度、道路坡度系数；所述车辆信息包括道路当前行驶车辆的数量、质量、行驶速率、以及驱动功率；步骤二：建立车辆能量消耗/尾气排放模型基于步骤一中影响能量消耗的道路和车辆信息构建车辆能量消耗模型ft(mL/s)，以及CO2气体排放模型ft(CO2)；步骤三：环境友好型车辆实时路径的构建与优化更新基于车辆能量消耗模型和实时道路交通信息，计算得到两交叉路口(i,j)之间的道路平均能量消耗Cij，之后将道路网络构建成有权重的有向图G，并将Cij设为边的权重，基于迪杰斯特拉算法，在到达下一个道路交叉口之前，迭代计算出当前起始点到目的地之间道路权重之和最小的行驶路径，将此路径作为当前能量消耗最小和尾气排放最少的车辆导航路径。

【技术特征摘要】
1.一种基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤一：车辆能量消耗关键信息融合选取道路基本信息，车辆信息作为建立能量消耗/尾气排放模型和路径选择的标准；所述道路基本信息包括道路编号、道路长度、道路坡度系数；所述车辆信息包括道路当前行驶车辆的数量、质量、行驶速率、以及驱动功率；步骤二：建立车辆能量消耗/尾气排放模型基于步骤一中影响能量消耗的道路和车辆信息构建车辆能量消耗模型ft(mL/s)，以及CO2气体排放模型ft(CO2)；步骤三：环境友好型车辆实时路径的构建与优化更新基于车辆能量消耗模型和实时道路交通信息，计算得到两交叉路口(i,j)之间的道路平均能量消耗Cij，之后将道路网络构建成有权重的有向图G，并将Cij设为边的权重，基于迪杰斯特拉算法，在到达下一个道路交叉口之前，迭代计算出当前起始点到目的地之间道路权重之和最小的行驶路径，将此路径作为当前能量消耗最小和尾气排放最少的车辆导航路径。2.根据权利要求1所述的基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，其特征在于：所述步骤一中，能量消耗关键信息融合方法如下：通过实时交通路况计算得到的Gr和Δv作为评价车辆能量消耗率的基本参数，Gr为道路坡度系数，Δv为车辆速度变化率；使用交通道路海拔信息和水平距离计算得到两交叉路口的道路坡度系数Gr，使用载有GPS的车辆实时信息和交通视频监控信息计算不同车型的实时速率，其中Elevation(X)表示X地理位置的海拔高度，d＝Distance(A,B)表示A，B两地理位置的水平距离；车辆发动机驱动功率的获得方法如下：车辆工程中使用PT(kilowatts,kw)表示车辆总牵引功率，由三部分组成：巡航行驶功率PC(kw)，惯性行驶功率PI(kw)，斜坡行驶功率其中其中b1和b2是车辆工程中牵引车辆能量消耗系数，vd(m/s)表示车辆行驶速率；PI＝Mvavd，其中Mv(kg)表示车辆质量，表示车辆行驶瞬时加速度值；3.根据权利要求1所述的基于实时路况信息的环境友好型车辆导航路径构建方法，其特征在于：所述步骤二中建立车辆能量消耗/尾气排放模型方法如下：当车辆总牵引功率PT≤0时，车辆能量消耗率ft近似为一个很小的常数，否则车辆能量消耗率与瞬时加速度a，车辆当前行驶速度vd以及车辆总牵引功率有关，具体公式如下： f t = α + β 1 P T + [ β 2 aP I ] a > 0 , f o r P T > 0 , α , f o ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈媛芳，舒磊，霍志强，N·克瑞斯皮，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44