一种路径优化的方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于无中心网络的用时最短路径的优化计算方法，该方法基于无中心的建筑控制理念，首先将建筑划分为若干个相邻且独立的空间区域，然后在每个空间区域内放置一种节点单元，所述节点单元为具有数据收发及处理功能的计算机，所有的节点单元互联形成一个无中心计算网络，节点单元之间可以进行数据的交互来计算任意两个节点之间的用时最短路径，所述交互的信息包括从一个节点到其相邻节点的预估时间，该方法可以用于建筑室内导航或者危险情况时的人群疏散，以给出实时、灵活的路径指引信息。本计算方法还可以获得多种路径优化结果，此外还能够用于城市街区及道路的导航和疏散。

A method, system and device for path optimization

The invention discloses a method for optimization of the shortest path of the network with no center based on the calculation method of control center building concept, based on this method, the building is divided into a plurality of adjacent and independent space area, and then placed a single node element in each region of space, the node unit is the data receiving and processing function of computer, the formation of a node element interconnection all non center network computing, data can be calculated by the interaction between any two nodes in the shortest path between nodes, the interactive information from one node to estimate the time of its neighbor nodes, this method can for indoor navigation or dangerous situations of the evacuation, to give a real-time and flexible route guidance information. This method can also obtain multiple path optimization results, and can also be used for the navigation and evacuation of urban blocks and roads.

【技术实现步骤摘要】
一种路径优化的方法、系统及装置
本专利技术涉及建筑控制领域，具体涉及一种路径优化的方法、系统及装置。
技术介绍
CN103809541A公开了一种用于建筑或建筑群的控制系统和方法。该文献公开了一种用于建筑的控制方法，该文献提出了将建筑划分为若干个空间单元并在每个空间单元内内置节点单元并构成一个无中心控制网络的控制方法。该专利技术创造性的提出了无中心的、分布式的建筑控制网络的概念，是对传统的集中式的建筑自控系统架构的颠覆，在此概念之下尚有很多的控制算法亟待开发以填补该
内的空白。例如CN105045225A公开了一种基于无中心网络的水泵系统、水泵控制器及控制方法、CN105091213A公开了一种基于无中心网络的冷机系统、冷机控制器及控制方法，这两篇专利文献均是基于无中心的建筑控制理念所提出的新的控制方法。申请号为CN201510377980.1、CN201510378076.2的中国专利申请分别公开了一种分布式计算网络系统及用于分布式计算网络系统的计算节点，这两篇专利申请公开了将无中心的建筑控制网络的概念得以实现的硬件设施及相应的操作系统软件。在现有技术的基础之上，建筑室内导航及紧急情况下的人群疏散均是急需解决的技术问题。某些大型建筑或商业建筑内往往功能区划分较多、布局复杂，有时还会涉及到垂直交通等问题，因而陌生的用户容易迷失在建筑内，或者需要不断询问工作人员、花费需要较多时间才能够寻找到目标房间；对于博物馆、展览馆等建筑，用户往往需要以一定的经过精心设计的路径来参观才能达到最好的参观效果，而用户往往缺乏相应的路径指引；某些建筑内的重要人物往往有被人寻找到的需求，例如公司职员希望能了解总经理的当前位置以便于找到他汇报工作，因此希望能够方便的对其进行定位并获得路径指引。在建筑内发生火灾、暴力袭击等危险紧急情况时，需要对人员进行疏散，但是现有技术仅能够提供固定的安全出口指示牌，而不能根据火灾等危险情况的实际发生位置及人员的实际分布给出灵活可变的疏散指引。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，因而基于无中心网络提出一种建筑内的任意两个节点之间的最短路径的优化计算方法，并基于该方法提出一种用于室内导航和疏散的方法、系统及装置。本专利技术首先提供一种基于无中心网络的用时最短路径的优化计算方法，所述无中心网络由若干个节点单元互连而成，每个所述节点单元与其邻居节点单元间进行一跳通讯，所述节点单元为具有信息接收、处理、发送功能的计算机，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：所述无中心网络中的任意一个或几个节点单元触发计算任务；S2：所述无中心网络中的某一个或某几个节点单元成为计算的起始点，并向其所有的邻居节点单元发送一个初始数据；S3：所述无中心网络中每一个节点单元与其邻居节点单元进行数据的交互；S4：经过若干次数据交互后每个节点单元计算收敛，每个所述节点单元的输出结果是其到达计算起始点中的一个的用时最短路径上的邻居节点单元。进一步的，所述步骤S3中节点单元间交互的数据直接或间接地包括从一个节点单元到其邻居节点单元的预估时间。进一步的，所述触发计算任务的是检测到危险情况的节点单元或检测到导航请求的节点单元。进一步的，所述计算的起始点为导航请求的起始点或目标点，所述初始数据为零或起始点/目标点到达其邻居节点的预估时间。进一步的，所述计算的起始点为疏散请求的出口点或室外的节点单元，所述初始数据为零或从出口点到达安全区域的时间。进一步的，所述步骤S3包括如下子步骤：S31.监听是否收到邻居节点单元发送的数据；S32.判断计时器T与预设值Tset的关系；其中S31包括如下子步骤：S311.如果收到邻居节点单元发送的数据tin，则：a.计时器T置零；b.计算，其中,所述ti为该节点单元到tin所对应的节点单元的预估时间；c.记录t对应的邻居节点单元；d.判断t是否小于上一次的计算结果tlast：如果t<tlast或者tlast不存在,则e.将t发送给所有的邻居节点单元；重复步骤a；如果t≧tlast,则f.计时器T累加；S312.如果未收到邻居节点单元发送的数据，则：重复步骤f；其中S32包括如下子步骤：如果T<Tset，则重复步骤S11；如果T≧Tset，则该节点单元计算收敛，将步骤c中的记录结果作为输出结果；所述输出结果表示该节点单元到达计算的起始节点的用时最短路径的邻居节点单元。进一步的，所述步骤S3包括如下子步骤：S31’:监听邻居节点单元发送的数据；S32’:判断计时器T1与预设值Tset1的关系，若T1≦Tset1，则返回步骤S31，若T1>Tset1则进入步骤S33；S33’:根据监听到的所有数据计算t=min(tin,j+tj)，其中,所述tin,j为第j个邻居发送来的数据，tj是该节点单元到其第j个邻居的预估时间，然后进入步骤S34；S34’:判断t与上一个时间步长内的数据tlast的关系，若t<tlast，则令计时器T2清零，将t发送给所有邻居，并返回步骤S31；若t≧tlast或不存在tlast，则计时器T2累加，然后进入步骤S35；S35’:判断计时器T2与预设值Tset2的关系，若T2<Tset2，则返回步骤S31，若T2≧Tset2，则该节点单元计算收敛，记录t对应的邻居并作为结果输出，所述输出结果表示该节点单元到达计算的起始节点的用时最短路径的邻居节点单元。进一步的：所述步骤S3包括如下子步骤：S31":监听邻居节点单元发送的数据；S32":判断计时器T1与预设值Tset1的关系，若T1≦Tset1，则返回步骤S31，若T1>Tset1则进入步骤S33；S33":根据监听到的所有数据计算t=min(tin,j+tj)，其中,所述tin,j为第j个邻居发送来的数据，然后进入步骤S34；S34":判断t与上一个时间步长内的数据tlast的关系，若t<tlast，则令计时器T2清零，计算tout,j=t+tj，tj为该节点到达其第j个邻居节点的预估时间，并将tout,j发送给第j个邻居，并返回步骤S31；若t≧tlast或不存在tlast，则计时器T2累加，然后进入步骤S35；S35":判断计时器T2与预设值Tset2的关系，若T2<Tset2，则返回步骤S31，若T2≧Tset2，则该节点单元计算收敛，记录t对应的邻居并作为结果输出，所述输出结果表示该节点单元到达计算的起始节点的用时最短路径的邻居节点单元。进一步的，所述预估时间满足如下公式：，其中t为所述预估时间；l为两个节点单元之间的与路径长度有关的参数；N为任意一个节点单元中的人员密度；S为两个节点单元之间的通道口截面积或阻碍相关的参数；表示两个节点单元其中任意一个的节点类型，所述节点类型包括危险点，出口，堵塞点；v表示人的平均移动速度；表示两个节点单元其中任意一个的功能类型，所述功能类型包括会议室、办公室、大厅、走廊、楼梯、电梯、设备间、储藏间、楼顶天台；f的具体形式由实验获取的数据拟合得出，或仿真计算得出，或经验公式给出。本专利技术还提供一种室内导航方法，其包括如下步骤：S101：将建筑划分为若干个空间区域，所述空间区域彼此相邻且相互独立；S102：在每个空间区域内设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无中心网络的用时最短路径的优化计算方法，所述无中心网络由若干个节点单元互连而成，所述节点单元为具有信息接收、处理、发送功能的计算机，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：所述无中心网络中的任意一个或几个节点单元触发计算任务；S2：所述无中心网络中的某一个或某几个节点单元成为计算的起始点，并向其所有的邻居节点单元发送一个初始数据；S3：所述无中心网络中每一个节点单元与其邻居节点单元进行数据的交互；S4：经过若干次数据交互后每个节点单元计算收敛，每个所述节点单元的输出结果是其到达计算起始点中的一个的用时最短路径上的邻居节点单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于无中心网络的用时最短路径的优化计算方法，所述无中心网络由若干个节点单元互连而成，所述节点单元为具有信息接收、处理、发送功能的计算机，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1：所述无中心网络中的任意一个或几个节点单元触发计算任务；S2：所述无中心网络中的某一个或某几个节点单元成为计算的起始点，并向其所有的邻居节点单元发送一个初始数据；S3：所述无中心网络中每一个节点单元与其邻居节点单元进行数据的交互；S4：经过若干次数据交互后每个节点单元计算收敛，每个所述节点单元的输出结果是其到达计算起始点中的一个的用时最短路径上的邻居节点单元。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3中节点单元间交互的数据直接或间接地包括从一个节点单元到其邻居节点单元的预估时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述触发计算任务的是检测到危险情况的节点单元或检测到导航请求的节点单元。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算的起始点为导航请求的起始点或目标点，所述初始数据为零或起始点/目标点到达其邻居节点的预估时间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算的起始点为疏散请求的出口点或室外的节点单元，所述初始数据为零或从出口点到达安全区域的时间。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下子步骤：S31.监听是否收到邻居节点单元发送的数据；S32.判断计时器T与预设值Tset的关系；其中S31包括如下子步骤：S311.如果收到邻居节点单元发送的数据tin，则：a.计时器T置零；b.计算，其中,所述ti为该节点单元到tin所对应的节点单元的预估时间；c.记录t对应的邻居节点单元；d.判断t是否小于上一次的计算结果tlast：如果t<tlast或者tlast不存在,则e.将t发送给所有的邻居节点单元；重复步骤a；如果t≧tlast,则f.计时器T累加；S312.如果未收到邻居节点单元发送的数据，则：重复步骤f；其中S32包括如下子步骤：如果T<Tset，则重复步骤S11；如果T≧Tset，则该节点单元计算收敛，将步骤c中的记录结果作为输出结果；所述输出结果表示该节点单元到达计算的起始节点的用时最短路径的邻居节点单元。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下子步骤：S31’:监听邻居节点单元发送的数据；S32’:判断计时器T1与预设值Tset1的关系，若T1≦Tset1，则返回步骤S31，若T1>Tset1则进入步骤S33；S33’:根据监听到的所有数据计算t=min(tin,j+tj)，其中,所述tin,j为第j个邻居发送来的数据，tj是该节点单元到其第j个邻居的预估时间，然后进入步骤S34；S34’:判断t与上一个时间步长内的数据tlast的关系，若t<tlast，则令计时器T2清零，将t发送给所有邻居，并返回步骤S31；若t≧tlast或不存在tlast，则计时器T2累加，然后进入步骤S35；S35’:判断计时器T2与预设值Tset2的关系，若T2<Tset2，则返回步骤S31，若T2≧Tset2，则该节点单元计算收敛，记录t对应的邻居并作为结果输出，所述输出结果表示该节点单元到达计算的起始节点的用时最短路径的邻居节点单元。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下子步骤：S31":监听邻居节点单元发送的数据；S32":判断计时器T1与预设值Tset1的关系，若T1≦Tset1，则返回步骤S31，若T1>Tset1则进入步骤S33；S33":根据监听到的所有数据计算，其中,所述tin,j为第j个邻居发送来的数据，然后进入步骤S34；S34":判断t与上一个时间步长内的数据tlast的关系，若t<tlast，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜子炎，代允闯，徐雷，
申请(专利权)人：邻元科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11