一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法技术

本发明专利技术涉及一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法，包括如下步骤：(1)时间拓扑网络重新构建请求；(2)构建时间拓扑网络；(3)构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射；(4)在时间拓扑网络上计算时间最优的路径；(5)时间拓扑网络的规划路径向道路拓扑网络的还原。本发明专利技术是一种基于时间拓扑网络的智能导航方法。这个拓扑网络节点数可控，利用通行时间作为权值，使用规划算法计算出时间最优路径，即规避拥堵的路径。

A vehicle intelligent navigation method based on the travel time between two nodes

Intelligent vehicle navigation, the invention relates to a method of travel time between any two nodes based on, which comprises the following steps: (1) the time of network topology re build request; (2) the construction time of network topology; (3) constructing mapping time topology and road topology network; (4) the time optimal path calculation time in network topology the path planning; (5) the reduction time of network topology to the road network topology. The invention is an intelligent navigation method based on time topology network. The number of nodes in this topology is controlled, and the time is used as the weight value, and the optimal path of time is calculated by the planning algorithm, that is to avoid the path of congestion.

【技术实现步骤摘要】
一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法
本专利技术涉及导航路径规划技术研究领域，尤其涉及构建新的参考系，即基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法。
技术介绍
随着社会和经济的发展，大中城市的汽车保有率越来越高，城市交通变得越来越拥堵。为了解决城市拥堵问题，政府推出了各项经济及行政领域的政策，这些政策或者通过限制新车的增加，或者通过增加汽车使用成本，或者通过行政命令直接实行限行，这些方式都或多或少的牺牲了汽车产业的发展和降低了人民生活水平。正因如此，诸多车厂、汽车电子厂商、互联网厂商、导航地图软件厂商从技术层面提出了很多监控城市实时交通、推荐用户规避拥堵、提高路网的使用效率的解决方案。拓扑算法作为数据结构中的基本算法，在很多领域中都有所应用，在导航领域中也不例外。在导航领域中拓扑算法的主要有以下两个基本特点：首先，由于导航基于的拓扑网络需要反应客观路网及其通行情况造成了拓扑网络节点数量庞大并且权值体系复杂；其次，由于算法需要部署到车机或者服务器上，算法的复杂度需要控制在可控范围内。拓扑算法在导航领域的这两个基本特点(复杂的拓扑网络和可控的拓扑算法)本身就是一对矛盾。基于前面的矛盾目前导航算法的基本解决方案如下：使用图商发布的道路拓扑网络作为参考系；使用A*或者双向A*算法进行路径规划，其中A*(A-Star)算法是一种静态路网中求解最短路径最有效的直接搜索方法；道路拥堵信息在A*算法的权值评价体系中使用。分别说明各基本特点的缺点及限制，如下：1.使用图商发布的道路拓扑网络作为参考系的缺点：1)道路拓扑网络的节点数过多，造成了2的算法只能采用较为不准确的A*或者双向A*；2)随着城市交通的发展，每次地图升级后，之前的预装的导航算法也需要升级才能保证效率；3)因为道路拓扑网络的特征的复杂性，造成了2的权值体系过于复杂，导航算法只能部署到性能较强的设备上；4)因为道路拓扑网络的数据的数量级基本都是G级别或者10G级别的，所以造成在线升级的费用过高，时间过慢；5)因为4)，造成了真实道路的变更不能及时反映到道路拓扑网络中。2.使用A*或者双向A*算法进行路径规划的缺点：由于1的限制，算法不准确，权值体系过于复杂。3.道路拥堵信息在A*算法的权值评价体系中使用的缺点：1)可扩展性差：拥堵的判定固化在算法中，对道路拥堵信息的适配性较差，只能适配特定协议的拥堵信息；2)评价体系复杂。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供了一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法，构造一个基于时间的拓扑网络，这个拓扑网络节点数可控，利用通行时间作为权值，使用规划算法计算出时间最优路径。本专利技术技术解决方案：一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法，其基本步骤如下：1.时间拓扑网络重新构建请求；2.构建时间拓扑网络；3.构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射；4.在时间拓扑网络上计算时间最优的路径；5.时间拓扑网络的规划路径向道路拓扑网络的还原。关于基本步骤1：时间拓扑网络重新构建请求，其特征在于该方法的主要特征是基于将一天划分为几个时间节点，时间节点的划分是基于时间拓扑网络变化规律，时间拓扑节点的规律是通过对路网信息的分布及交通历史数据的数据挖掘而统计出的，每个时间节点对应一个时间拓扑网络。结合对基本步骤1的分析，关于基本步骤2：构建时间拓扑网络，其特征在于该方法包括如下详细步骤：1)依据供应商提供的路网信息和交通历史数据，分析出城市路网中的关键节点，关键节点的特征是其在道路拓扑网络上，并通过设备采集数据结合算法可以统计出任意关键节点间是否可通行和通行的时间，关键节点分析过程中需要控制单位地理范围内的总数量和均衡性；2)将城市范围内的关键节点集合起来，并依据设备采集数据结合算法统计出任意关键节点间的通行时间；3)结合1)和2)的数据，构建出基于通行时间的拓扑网络数据。结合对基本步骤1和2的分析，关于基本步骤3：构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射，其特征在于该方法特征是：1)建立时间拓扑网络上的节点在道路拓扑网络上的映射关系；2)对可通行的节点间利用规划算法建立时间拓扑网络上节点间在道路拓扑网络的还原路径，并记录；3)若某两个节点间的还原路径超过一条，那么不记录路径。结合对基本步骤2的分析，关于基本步骤4：在时间拓扑网络上计算时间最优的路径，其本质是利用规划路径算法在时间拓扑网络上进行路径规划，其特征在于该方法包括如下特征：1)若时间拓扑网络的总节点数小于一定数量，那么使用Dijkstra算法；2)若时间拓扑网络的总节点数大于一定数量，那么使用A*；3)将基于时间拓扑网络的规划路径展开成节点列。结合对基本步骤2和3的分析，关于基本步骤5：时间拓扑网络的规划路径向道路拓扑网络的还原，其本质是利用规划路径算法在时间拓扑网络上进行路径规划，其特征在于该方法包括如下步骤：1)时间拓扑网络的规划路径展开的节点列，按顺序两两展开；2)展开某两个节点时，利用构建的时间拓扑与道路拓扑网络的映射，判断节点间的还原路径是否唯一，如果唯一那么将唯一的还原路径接续到已展开的基于道路拓扑网络的路径中；3)依据2)判断后，如果节点间的路径不唯一，那么将这两个节点按规划路径列表中出现的顺序分别作为路径规划算法的起点和终点，利用规划算法在道路拓扑网络基础上考虑拥堵计算出唯一的路径，之后接续到之前展开的道路列中；4)重复步骤3)直到展开到最后一个节点，形成基于道路拓扑网络的规划路径。本专利技术与现有技术相比的有益的效果和优点：1)本专利技术所采用的规划算法是基于时间拓扑网络的，构建时间拓扑网络的参考因素可以是多样融合的，排除了单一来源的缺点，排除了人为因素造成的影响。其数据来源广，可信度高，更新快，为规避拥堵提供了可靠的数据支持。2)本专利技术所使用的规划路径算法是可变的，可以根据网络复杂度调整使用的导航算法，可以采用经典的Dijkstra算法也可以采用A*，其关键在于改变了导航算法所依赖的道路拓扑网络而采用时间拓扑网络。这样的变化避免了传统基于道路拓扑网络的各种算法的弊端和局限性。本专利技术将交通拥堵的权值放到了构建时间拓扑网络过程中，而不是传统的放到路径规划算法的权值评价体系中，揭示了规避拥堵的路径规划算法的核心问题：时间最短，提供了一个全新的路径规划的参考系，并融合传统道路拓扑网络，提高了导航规划算法的效率及灵活性。本专利技术还提出了对于城市内的不同时间段内，路径规划算法采用的时间拓扑网络是可变的，更加准确的反应了城市交通的本质，提高了导航算法的准确性。本方法可以为驾驶员规划最快到达目的地的路径，在一定程度上缓解城市交通拥堵。本专利技术提出了一个新的导航规划算法的参考系：基于时间的拓扑网络，将交通拥堵的权值放到了构建时间拓扑网络过程中，而不是传统的放到路径规划算法的权值评价体系中，揭示了规避拥堵的路径规划算法要解决的核心矛盾：时间最短，提高了导航算法的效率；还融合了传统道路拓扑网络，增加导航规划算法的灵活性。本专利技术还提出了对于城市内的不同时间段，路径规划算法采用的时间拓扑网络是可变的，更加准确的反应了城市交通的本质，提高了导航算法的准确性。在此应用下，本专利技术为缓解交通拥堵提高城市道路使用率提供了一个新的解决方向。总而言之，本专利技术提出的时间拓扑网络坐标系能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)时间拓扑网络重新构建请求；(2)构建时间拓扑网络；(3)构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射；(4)在时间拓扑网络上计算时间最优的路径；(5)时间拓扑网络的规划路径向道路拓扑网络的还原。

【技术特征摘要】
1.一种基于任意两节点间行程时间的车辆智能导航方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)时间拓扑网络重新构建请求；(2)构建时间拓扑网络；(3)构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射；(4)在时间拓扑网络上计算时间最优的路径；(5)时间拓扑网络的规划路径向道路拓扑网络的还原。2.根据权利要求1所述的车辆智能导航方法，其特征在于：所述(1)时间拓扑网络重新构建请求，基于将一天划分为几个时间节点，时间节点的划分是基于时间拓扑网络变化规律，时间拓扑节点的规律是通过对路网信息的分布及交通历史数据的数据挖掘而统计出的，每个时间节点对应一个时间拓扑网络。3.根据权利要求1所述的车辆智能导航方法，其特征在于：所述(2)构建时间拓扑网络包括如下步骤：1)依据供应商提供的路网信息和交通历史数据，分析出城市路网中的关键节点，关键节点是其在道路拓扑网络上，并通过设备采集数据结合算法可以统计出任意关键节点间是否可通行和通行的时间，关键节点分析过程中需要控制单位地理范围内的总数量和均衡性；2)将城市范围内的关键节点集合起来，并依据设备采集数据结合算法统计出任意关键节点间的通行时间；3)结合1)和2)的数据，构建出基于通行时间的拓扑网络数据。4.根据权利要求1所述的车辆智能导航方法，其特征在于：所述(3)构建时间拓扑与道路拓扑网络的映射包括如下步骤：1)建立时间拓扑网络上的节点在道路拓扑网...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱少波，李谦，和卫民，王祎男，蔡旭，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22