一种最短路径规划导航方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种最短路径规划导航方法，包括以下步骤：1、根据用户偏好为路径距离权值添加用户偏好权值，利用公式：M(n)＝P(n)+Q(n)*A对数据进行预处理，获得综合评估权值M(n)，2、选定用户需要经过的特殊节点，把特殊节点作为分割点，通过分割点把路网分成第一网络和第二网络，第一网络为从起始点到特殊节点之间的节点网络，第二网络为从特殊节点到终点之间的节点网络；3、将Dijkstra算法中的路径距离权值P(n)替换为步骤1中得到的综合评估权值M(n)，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络进行最短路径计算，最终得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及路径规划导航领域，具体设计一种最短路径规划导航方法及系统。
技术介绍
路径规划导航具有准确性、时效性，同时与用户日常生活紧密相关，在用户出行、搜救抢险以及科学研究等领域应用十分广泛，比如，路径规划技术可以应用在大型商场的路线导航，便于用户找到一条从起始点到目的地的最短路径，极大地方便用户实际生活。在路径规划中，路径规划算法是其重要部分，目前传统的Dijkstra算法，它适用于计算两点间最短路径问题，是公认的路径规划中的经典算法之一。它建立在抽象网络模型上，把路段抽象为网络中的边，把边的权值作为路段的距离，主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。通过Dijkstra计算最短路径时，需要指定起始点s,从顶点s开始计算。引进两个集合S和U。S的作用是记录已求出最短路径的节点，U是记录还未求出最短路径的节点。传统的Dijkstra算法基本步骤如下：(1)初始时，S集合中只包含起始点s；U集合包含除s外的其他顶点，U中顶点的距离为起点s始到该顶点的距离。(如果s和v不相邻，U中节点、点v的距离为(s,v)的长度；如果s和v不相邻，则v的距离为∞)。(2)从集合U中选出距离最短的节点k，并将节点k添加到S中，同时，从U中移除节点k。(3)重新计算U中各个节点到起始点s的距离。更新集合U中顶点的距离，是因为上一步中确定了k是求出最短路径的节点，由此利用k来更新其它节点的距离，因为(s,v)的距离可能大于(s,k)+(k,v)的距离。(4)重复以上步骤(2)和(3)，直到遍历完所有节点，最后选择出一条从起始点到终点的最短路径。但是，传统的Dijkstra算法只得到从起始点到终点的最短路径，在实际的路径选择问题中，仅仅考虑路径的长短因素是不够的，随着路径选择的多样化，一些影响路径选择的因子有必要被研究。比如，在起始点到终点的沿途各路段中，出行者对各路段的偏好程度不同，沿途中的一些特殊节点的选择问题。对于此类问题，传统的Dijkstra算法无法完成，为此，本专利技术在Dijkstra算法的基础上，提出了一种对路径规划中的实际问题进行综合评估的改进方法，对数据进行处理，得到满足实际约束条件的最短路径并应用于实际的路径规划中，更贴近用户实际的路径规划导航。中国专利技术专利“动态时变环境下寻求全局时间最优路径的方法”(授权公众号CN103994768A)本专利技术公开了一种动态时变环境下寻求全局时间最优路径的方法。该方法包括：对环境状态信息的提取；对环境的空间建模；依据环境状态信息对环境进行时间划分，即将时间轴划分为若干个时间间隔，并用时间消耗来表示各时间间隔的环境状态；运用改进的A*算法对环境模型进行搜索以得到全局时间最优路径；通过引入权重达到多尺度路径规划目的。本专利技术与它的区别在于本专利技术是在Dijkstra算法的基础上进行改进，而它是运用改进的A*算法，同时本专利技术增加了实际路径规划中的约束条件，综合进行路径规划，更贴近用户实际。
技术实现思路
传统的Dijkstra算法把路径的长度作为权值，得到一条从起始点到终点的最短路径，但是在实际的路径选择问题中，仅仅考虑路径的长短是不够的，随着路径选择的多样化，一些影响路径选择的因素：比如，在起始点到终点的沿途各路段中，出行者对各路段的偏好程度，沿途中的一些特殊节点的选择等，都是应当被考虑在内的问题。为了克服上述现有方法的不足，本专利技术提供了一种最短路径规划导航方法及系统，更适应于实际路径规划导航。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种最短路径规划导航方法，包括以下步骤：步骤S1：根据用户偏好为路径距离权值添加用户偏好权值，利用公式：M(n)＝P(n)+Q(n)*A对路径距离权值P(n)和用户偏好权值Q(n)数据进行预处理，获得综合评估权值M(n)其中,A为用户偏好权值所占比重，n代表路径中的各个节点；步骤S2、选定用户需要经过的特殊节点，把特殊节点作为分割点，通过分割点把路网分成第一网络和第二网络，第一网络为从起始点到特殊节点之间的节点网络，第二网络为从特殊节点到终点之间的节点网络；步骤S3、将Dijkstra算法中的路径距离权值P(n)替换为步骤S1中得到的综合评估权值M(n)，获得改进的Dijkstra算法，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络进行最短路径计算，最终得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。进一步的，所述步骤S3中，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络分别进行最短路径计算，具体为分别计算从起始点到特殊节点的第一最短子路径和从特殊节点到终点的第二最短子路径，综合第一最短子路径和第二最短子路径，得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。一种最短路径规划导航系统，包括以下模块：用户偏好权值添加模块,用于根据用户偏好为路径距离权值添加用户偏好权值，利用公式：M(n)＝P(n)+Q(n)*A对路径距离权值P(n)和用户偏好权值Q(n)数据进行预处理，获得综合评估权值M(n)其中,A为用户偏好权值所占比重，n代表路径中的各个节点；网络分割模块，用于选定用户需要经过的特殊节点，把特殊节点作为分割点，通过分割点把路网分成第一网络和第二网络，第一网络为从起始点到特殊节点之间的节点网络，第二网络为从特殊节点到终点之间的节点网络；路径计算模块，用于将Dijkstra算法中的路径距离权值P(n)替换为步骤S1中得到的综合评估权值M(n)，获得改进的Dijkstra算法，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络进行最短路径计算，最终得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。进一步的，所述路径计算模块包括第一网络计算单元、第一网络计算单元和综合计算单元；所述第一网络计算单元用于计算从起始点到特殊节点的第一最短子路径；所述第二网络计算单元用于计算从特殊节点到终点的第二最短子路径；所述综合计算单元用于综合第一最短子路径和第二最短子路径，得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。本专利技术是在Dijkstra算法的基础上，提出了改进的Dijkstra算法，综合考虑路径规划中的实际问题，生成满足实际约束条件的最短路径，应用于实际的路径规划。本专利技术所采用的技术方案的要点如下：1.在传统的Dijkstra算法中，只有代表路径距离的权值，在改进的Dijkstra算法中，引入公示：M(n)＝P(n)+Q(n)*A，其中M(n)代表综合评估权值，P(n)代表路径距离权值，Q(n)代表用户喜好权值,A为用户偏好权值所占比重。把路径距离和用户偏好两者结合考虑，避免了传统的Dijkstra算法的权重单一性，综合评估权值由两项构成，并可以通过A值的设定，改变二者对最终路径选择的影响比重。用户偏好权值表示用户对各路径的偏好度，比如用户偏好拥挤度低、有电梯洗手间等标志物的路径，用户偏好权值也是影响用户进行路径选择的重要因素。我们考虑路径距离权值和用户偏好权值两者的综合影响，A为用户偏好权值相对于路径距离权值的所占比重。当A等于1表示路径距离权值和用户偏好权值的比重相等，当A小于1，表示表示路径距离权值比用户偏好权值的比重大，当A大于1，表示表示路径距离权值比用户偏好权值的比重小。A值的设定可参考如下度量标准(其中aij代表A)：aij＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种最短路径规划导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据用户偏好为路径距离权值添加用户偏好权值，利用公式：M(n)＝P(n)+Q(n)*A对路径距离权值P(n)和用户偏好权值Q(n)数据进行预处理，获得综合评估权值M(n)其中,A为用户偏好权值所占比重，n代表路径中的各个节点；步骤S2、选定用户需要经过的特殊节点，把特殊节点作为分割点，通过分割点把路网分成第一网络和第二网络，第一网络为从起始点到特殊节点之间的节点网络，第二网络为从特殊节点到终点之间的节点网络；步骤S3、将Dijkstra算法中的路径距离权值P(n)替换为步骤S1中得到的综合评估权值M(n)，获得改进的Dijkstra算法，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络进行最短路径计算，最终得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。

【技术特征摘要】
1.一种最短路径规划导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据用户偏好为路径距离权值添加用户偏好权值，利用公式：M(n)＝P(n)+Q(n)*A对路径距离权值P(n)和用户偏好权值Q(n)数据进行预处理，获得综合评估权值M(n)其中,A为用户偏好权值所占比重，n代表路径中的各个节点；步骤S2、选定用户需要经过的特殊节点，把特殊节点作为分割点，通过分割点把路网分成第一网络和第二网络，第一网络为从起始点到特殊节点之间的节点网络，第二网络为从特殊节点到终点之间的节点网络；步骤S3、将Dijkstra算法中的路径距离权值P(n)替换为步骤S1中得到的综合评估权值M(n)，获得改进的Dijkstra算法，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络进行最短路径计算，最终得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。2.根据权利要求1所述的最短路径规划导航方法，其特征在于，所述步骤S3中，分别利用改进的Dijkstra算法对第一网络和第二网络分别进行最短路径计算，具体为分别计算从起始点到特殊节点的第一最短子路径和从特殊节点到终点的第二最短子路径，综合第一最短子路径和第二最短子路径，得到从起始点经过特殊节点到达终点的最短路径。3.一种最短路径规划导航系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑾，张睿，吴让仲，张晓锋，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42