本发明专利技术公开一种基于考虑城市交叉口时间延误的实用路径选择方法。通过借鉴弧标号的思想对传统A*算法进行改进，解决了路径规划问题中的交叉口转向时间延误问题。根据实时交通状况对路网数据进行更新，并在最优路径的选择过程中限制搜索区域，以路段行程时间变化率和交叉口延误时间变化率为依据有选择性地更新最优路径。本发明专利技术方法在考虑交叉口时间延误的基础上，可以根据实时路况为车辆提供合适的路径选择，实用性较高，对交通诱导路径规划的研究有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
-种基于考虑城市交叉口时间延误的实用路径选择方法
本专利技术属于交通工程领域，涉及一种基于考虑城市交叉口时间延误的实用路径选 择方法。
技术介绍
为出行车辆提供路径选择是城市交通系统研究的重要组成部分。由于交叉口处 信号控制及拥堵造成的排队现象等原因，车辆行驶至交叉口处时将不可避免地产生时间延 误。对于车辆出行的整个行程时间而言，交叉口时间延误的比重不可忽略。因此，在进行路 径选择时，将交叉口时间延误作为考虑因素之一是十分有必要的。此外，城市交通路网是一 个动态变化的复杂系统，交通流参数是实时变化的，路径选择需要依据实时路况信息作出 判断，有选择性地重新选择路线。 目前，国内外对于路径选择算法的研究已较为成熟，但大多停留在理论阶段，当结 合到实际路网中时，这些算法需要进行一些改进才能进行应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于考虑城市交叉口时间延误的 实用路径选择方法。 该方法包括以下步骤： 步骤（1).对待测实地区域采集路网数据，利用其生成路网，并用有向赋权网络G =(V，A，D，C)表示该路网； 其中V=IviIi= 1，2,…，n}为网络G= (V，A,D,C)中的节点集合，表示城市道 路交叉口；A=IaijIi,j= 1，2,…，n}为网络G= (V，A,D,C)中的弧集合，表示城市道路相 邻交叉口之间的有向路段；C= {Cij|i，j= 1，2,…，n}为网络G= (V，A，D，C)中的弧权集 合，Cij表示车辆在弧aij上平均路段行程时间；D= {dijk|i，j，k= 1，2,…，n}为网络G= (V，A，D，C)中的点权集合，dijk表示弧aij转向弧ajk时在节点Vj处产生的平均转向延误时 间； 所述的路网数据包括交叉口地理坐标、相邻交叉口间平均路段行程时间以及交叉 口平均转向延误时间； 步骤（2).设定最优路径的起点和终点，根据当前路网数据，调用改进启发式￥算 法计算得到最优路径，具体步骤如2. 1?2. 5 : 所述的最优路径起点为节点V。，终点为节点Vd ;最优路径由多条首尾相连的弧 构成，其中弧上的节点Vi和节点Vj分别为该弧的尾节点和头节点； 2. 1考察终点节点Vd的所有入弧，建立目标弧集T;目标弧集T存放以终点Vd为头 节点的所有入弧，初始Kt_open=t，T'rAttsr#; 2. 2初始化估价值fij，令fij=M，M为无穷大正数； 所述的估价值t表示在弧％上产生的起点V。至终点Vd的估计行程时间； 2. 3在起点v。前添加虚拟节点Vt^，则弧a。：。是一条虚拟弧，根据公式fV。= g。，。+h。，。，g。，。= 〇,故f。，。=h。，。，p。，。=NULL,将弧a。，。移入OPEN表中；其中对于弧 aijGA而言，Pij为起点V。至弧aij头节点Vj的最短路径上弧aij紧前弧的尾节点的标号； 2. 4判断OPEN表是否为非空，若是则执行以下操作步骤2. 4. 1?2. 4. 4,若否则执 行步骤2. 5: 2. 4. 1对于OPEN表中的所有弧，选取最小值对应的弧，记为ars;将a,sWOPEN 表中删除，并将are插入到CLOSE表中；判断弧are是否在T_0PEN表中，若是则执行步骤 2. 4. 2,若否则执行步骤2.4. 3; 2. 4. 2若弧are在T_0PEN表中，则将其从T_0PEN表中删除，并将插入到T_CL0SE 表中；然后判断是否F 若是则执行步骤2. 5,若否则跳转执行步骤2. 4; 2. 4. 3若弧a,s不在T_0PEN表中，判断弧are的头节点Vs的所有出弧ast是否都在 CLOSE表中，若是则执行步骤2. 4,若否则对不在CLOSE表中的出弧进行考察，然后判断是否 成立fst >g+dt+cst+hst,若是则重新赋予fst =gre+dt+cst+hst,pst =r后执行步骤 2. 4. 4 ; 若否则直接执行步骤2. 4. 4 ; 2. 4. 4判断弧ast是否在OPEN表中，若不在则将该弧移入OPEN表后跳转执行步骤 2. 4;若在则直接跳转执行步骤2. 4; 2. 5根据T_CL0SE表中各弧紧前弧的尾节点标号Pij，回溯得起点V。至该弧头节点 的最短路径；比较终点Vd各入弧的估计值，取最小估计值对应的终点Vd入弧；该入弧头 节点所对应的最短路径即为起点V。至终点Vd的最优路径； 步骤（3).按照步骤（2)得到的最优路径行驶，每间隔Ts时间后，根据路面检测器 检测到的实时路网数据对路网进行更新，并检测车辆行驶位置；根据车辆当前行驶位置，选 取最近的交叉口设定为当前考察节点，记为V。； 所述的最近的交叉口是指路段上沿车辆行程方向距离车辆位置最近的交叉口； 步骤（4).判断当前考察节点V。是否为终点Vd，若是则算法终止；若否则执行步骤 (5)； 步骤（5).根据当前考察节点V。和终点Vd确定限制搜索区域Z: 所述的限制搜索区域Z是指根据路网中各交叉口的地理坐标，运用一些几何规 贝U，对路网范围进行划分，在最优路径的搜索过程中只对落入限制区域Z内的节点和弧段 进行考察，忽略限制搜索区域Z外的节点和弧段； 步骤（6).根据当前最优路径所对应的路网数据，计算该时段限制搜索区域Z内各 路段的行程时间变化率和各交叉口延误时间变化率，最后取上述所有变化率的平均值入； 步骤（7).判断变化率平均值入是否大于阈值a，若是贝U跳转执行步骤（2)，并重 新赋予V。为起点，vd为终点，以上述步骤（5)得到的限制搜索区域Z建立新路网；若否则执 行步骤（3)。 本专利技术的有益效果是： 应用本专利技术方法可以解决城市道路路径规划中的交叉口转向时间延误问题，并能 根据实时路网数据为出行车辆提供符合实际交通状况的路径选择，对城市道路交通诱导体 系的研究具有重要的应用价值。 【附图说明】 图1是实际路网转换为有向赋权网络G= (V，A，D，C)的示例图；其中图（a)为实 际受叉口路网不意图（有两个受叉口），图（b)为抽象后的有向赋权网络不意图； 图2是弧和节点关系不意图； 图3是本专利技术方法流程图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。 本专利技术方法包括以下步骤： 步骤（1).通过现有成熟技术对待测实地区域采集路网数据，利用其生成路网，并 用有向赋权网络G= (V，A，D，C)表示该路网，如图1所示；其中V=IviIi= 1，2,…，n}为 网络G= (V，A，D，C)中的节点集合，表示城市道路交叉口；A={aijIi，j= 1，2,…，n}为 网络G= (V，A，D，C)中的弧集合，表示城市道路相邻交叉口之间的有向路段；C= {Cij|i，j =1，2,…，n}为网络G= (V，A，D，C)中的弧权集合，Cij表示车辆在弧aij上平均路段行程 时间；当考虑交叉口转向延误时，有向网络的节点带有权重，且权重不唯一，与节点相邻的 弧段有关，表示的是与节点前后相邻的弧段在该节点产生的时间延误，D= {dijkIi,j,k= 1，2,…，n}为网络本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于考虑城市交叉口时间延误的实用路径选择方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1).对待测实地区域采集路网数据，利用其生成路网,并用有向赋权网络G＝(V,A,D,C)表示该路网；其中V＝{vi|i＝1,2,…,n}为网络G＝(V,A,D,C)中的节点集合，表示城市道路交叉口；A＝{aij|i,j＝1,2,…,n}为网络G＝(V,A,D,C)中的弧集合，表示城市道路相邻交叉口之间的有向路段；C＝{cij|i,j＝1,2,…,n}为网络G＝(V,A,D,C)中的弧权集合，cij表示车辆在弧aij上平均路段行程时间；D＝{dijk|i,j,k＝1,2,…,n}为网络G＝(V,A,D,C)中的点权集合，dijk表示弧aij转向弧ajk时在节点vj处产生的平均转向延误时间；所述的路网数据包括交叉口地理坐标、相邻交叉口间平均路段行程时间以及交叉口平均转向延误时间；步骤(2).设定最优路径的起点和终点，根据当前路网数据，调用改进启发式A*算法计算得到最优路径：所述的最优路径起点为节点vo，终点为节点vd；最优路径由多条首尾相连的弧aij构成，其中弧aij上的节点vi和节点vj分别为该弧的尾节点和头节点；2.1考察终点节点vd的所有入弧，建立目标弧集T；目标弧集T存放以终点Vd为头节点的所有入弧，初始化T_OPEN＝T,2.2初始化估价值fij，令fij＝M，M为无穷大正数；所述的估价值fij表示在弧aij上产生的起点vo至终点vd的估计行程时间；2.3在起点vo前添加虚拟节点vo′，则弧ao′o是一条虚拟弧，根据公式fo′o＝go′o+ho′o，go′o＝0，故fo′o＝ho′o,po′o＝NULL，将弧ao′o移入OPEN表中；其中对于弧aij∈A而言，pij为起点Vo至弧aij头节点vj的最短路径上弧aij紧前弧的尾节点的标号；2.4判断OPEN表是否为非空，若是则执行以下操作2.4.1～2.4.4，若否则执行2.5：2.4.1对于OPEN表中的所有弧，选取最小fij值对应的弧，记为ars；将ars从OPEN表中删除，并将ars插入到CLOSE表中；判断弧ars是否在T_OPEN表中，若是则执行步骤2.4.2，若否则执行步骤2.4.3；2.4.2若弧ars在T_OPEN表中，则将其从T_OPEN表中删除，并将ars插入到T_CLOSE表中；然后判断是否若是则执行步骤2.5，若否则跳转执行步骤2.4；2.4.3若弧ars不在T_OPEN表中，判断弧ars的头节点vs的所有出弧ast是否都在CLOSE表中，若是则执行步骤2.4，若否则对不在CLOSE表中的出弧进行考察；然后判断是否成立fst＞grs+drst+cst+hst，若是则重新赋予fst＝grs+drst+cst+hst，pst＝r后执行步骤2.4.4，若否则直接执行步骤2.4.4；2.4.4判断弧ast是否在OPEN表中，若不在则将该弧移入OPEN表后跳转执行步骤2.4；若在则直接跳转执行步骤2.4；2.5根据T_CLOSE表中各弧紧前弧的尾节点标号pij，回溯得起点vo至该弧头节点的最短路径；比较终点vd各入弧的估计值fij，取最小估计值对应的终点vd入弧；该入弧头节点所对应的最短路径即为起点vo至终点vd的最优路径；步骤(3).按照步骤(2)得到的最优路径行驶，每间隔Ts时间后，根据路面检测器检测到的实时路网数据对路网进行更新，并检测车辆行驶位置；根据车辆当前行驶位置，选取最近的交叉口设定为当前考察节点，记为vc；所述的最近的交叉口是指路段上沿车辆行程方向距离车辆位置最近的交叉口；步骤(4).判断当前考察节点vc是否为终点vd，若是则算法终止；若否则执行步骤(5)；步骤(5).根据当前考察节点vc和终点vd确定限制搜索区域Z：所述的限制搜索区域Z是指根据路网中各交叉口的地理坐标，运用一些几何规则，对路网范围进行划分；在最优路径的搜索过程中只对落入限制区域Z内的节点和弧段进行考察，忽略限制搜索区域Z外的节点和弧段；步骤(6).根据当前最优路径所对应的路网数据，计算该时段限制搜索区域Z内各路段的行程时间变化率和各交叉口延误时间变化率，最后取所有变化率的平均值λ；步骤(7).判断变化率平均值λ是否大于阈值α，若是则跳转执行步骤(2)，并重新赋予vc为起点，vd为终点，以上述步骤(5)得到的限制搜索区域Z建立新路网；若否则执行步骤(3)。...
【技术特征摘要】
1. 一种基于考虑城市交叉口时间延误的实用路径选择方法，其特征在于该方法包括以 下步骤： 步骤（1).对待测实地区域采集路网数据，利用其生成路网，并用有向赋权网络G= (V，A，D，C)表示该路网； 其中V=IviIi= 1，2, ···，!!}为网络G= (V，A，D，C)中的节点集合，表示城市道路交叉 口；A=IaijIi,j= 1，2,…，η}为网络G= (V，A,D,C)中的弧集合，表示城市道路相邻交叉 口之间的有向路段；C= {Cij|i，j= 1，2，···，η}为网络G= (V，A，D，C)中的弧权集合，Cij表 示车辆在弧Bij上平均路段行程时间；D= {dijkIi，j，k= 1，2,…，η}为网络G= (V，A，D，C) 中的点权集合，dijk表示弧ay转向弧ajk时在节点Vj处产生的平均转向延误时间； 所述的路网数据包括交叉口地理坐标、相邻交叉口间平均路段行程时间以及交叉口平 均转向延误时间； 步骤（2).设定最优路径的起点和终点，根据当前路网数据，调用改进启发式Y算法计 算得到最优路径： 所述的最优路径起点为节点v。，终点为节点Vd ;最优路径由多条首尾相连的弧％构 成，其中弧上的节点Vi和节点Vj分别为该弧的尾节点和头节点； 2. 1考察终点节点Vd的所有入弧，建立目标弧集T;目标弧集T存放以终点Vd为头节点 的所有入弧，初始化T_OPEN=T，ΓattST_=0; 2. 2初始化估价值A」，令=M，M为无穷大正数； 所述的估价值fij表示在弧上产生的起点V。至终点Vd的估计行程时间； 2. 3在起点V。前添加虚拟节点，则弧。是一条虚拟弧，根据公式。=g。，。+h。，。，g。，。= 〇,故f。，。=h。，。，p。，。=NULL,将弧a。，。移入OPEN表中；其中对于弧 aijeA而言，Pij为起点V。至弧aij头节点Vj的最短路径上弧aij紧前弧的尾节点的标号； 2. 4判断OPEN表是否为非空，若是则执行以下操作2. 4. 1?2. 4. 4,若否则执行2. 5 : 2. 4. 1对于OPEN表中的所有弧，选取最小&值对应的弧，记为;将are从OPEN表中 删除，并将are插入到CLOSE表中；判断弧are是否在T_0PEN表中，若是则...
【专利技术属性】
技术研发人员：张望，王慧，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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