一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑拥堵中换道的最短路获取方法，其步骤包括：1.由实时路况信息得到道路的赋权有向图，用dijkstra算法求出目标两点之间的最短路径，得到此最短路径上的拥堵区间集合；2.引入安全权重，判断拥堵区间的类型，并根据拥堵区间不同的拥堵类型赋予不同的安全权重；3.更新完全部拥堵区间权重后重新利用dijkstra算法求出最短路径，若与上一次更新的最短路径一致则结束。本发明专利技术通过考虑车辆在一些拥堵区间中是否需要换道以及换道次数、拥堵区间的道路权重等因素从而能得到一条更加合理化，人性化的最短路径，让驾驶过程更通畅，更安全。

A shortest path acquisition method considering lane change in congestion

【技术实现步骤摘要】
一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法
本专利技术涉及一种导航算法开发领域，特别是涉及一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法。
技术介绍
在对路况不熟悉或者路况较为复杂时，人们会使用导航系统以寻找耗费时间最短或者道路状况最为简单的路径。在现有的技术中，导航设备将会在地图中标注出用户查询地区的道路拥堵状况，并且根据花费的时间最短，走过的路径最短，经过的红绿灯路口最少等不同条件推荐不同路线。在现有的技术中，导航设备仅支持显示拥堵区间及拥堵范围，在推荐行车路径时往往以是否规避拥堵作为推荐依据。目前的导航存在以下不足：推荐路线的依据较为单一，不能体现用户个体的独特性；将拥堵区间简单划分为畅通、缓行和拥堵三个不同等级，在推荐行车路线时不能根据用户不同的行车路线对道路的拥堵类型以及个人驾驶能力进行进一步的划分。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种考虑拥堵中换道的最短路获取方法，通过考虑车辆在拥堵区间中是否需要换道以及换道次数、拥堵区间的道路权重等因素从而能得到一条更加合理化，人性化的最短路径，让驾驶过程更通畅，更安全。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法的特点是按如下步骤进行：步骤1、利用实时路况信息得到赋权有向图G＝(V,A)，其中，V表示交叉口集合，且V＝{v1,v2,…,vq,…,vQ}，vq表示第q个交叉口，若第q个交叉口vq有信号灯，则表示第q个交叉口vq为信号交叉口，否则表示为无信号交叉口，q＝1,2,…,Q，A表示交叉口之间的路段集合，且A＝{ai,j＝(vi,vj)|i,j＝1,2,…,Q}，ai,j表示第i个交叉口vi与第j个交叉口vj之间的路段；令路段ai,j所对应的权重为wi,j，且其中，表示路段ai,j的效率权重；表示路段ai,j的安全权重，并初始化为0；c为安全权重与效率权重的转换系数；步骤2、定义当前路径方向是由出发点为第s个交叉口vs至到达点为第t个交叉口vt的行驶方向；定义迭代次数为m，并初始化m＝1；步骤3、利用迪杰斯特拉dijkstra算法求出第m次迭代下的第s个交叉口vs和第t个交叉口vt之间的最短路径集合其中，表示第m次迭代下的最短路径集中第d个交叉口，d＝1,2,…,D；步骤4、定义最短路径集合的权重为其所有路段的权重之和并利用式(1)得到：式(1)中，表示第d个交叉口与第d+1个交叉口之间路段的效率权重；表示第d个交叉口与第d+1个交叉口之间路段的安全权重；步骤5、判断所述最短路径集中的所有路段内是否存在拥堵区间，若存在，则将所有的拥堵区间记为U＝{u1,u2,…,uk,…,uK}，将所有包含拥堵区间的路段记为O＝{o1,o2...,ol,...,oL}；其中，uk表示第k个拥堵区间，ol表示第l个包含拥堵区间的路段，k＝1,2,…,K，l＝1,2,...,L；并执行步骤6；否则，表示第m次迭代下的最短路径集为最短路径；步骤6、初始化k＝1；步骤7、若第k个拥堵区间uk中包含交叉口集合V中的一个交叉口v*，且为无信号交叉口，则执行步骤8，否则，表示第k个拥堵区间uk为孤立拥堵区间；步骤8、搜寻与交叉口v*相连的邻接路段，如果其邻接路段中也存在拥堵区间，且所存在的拥堵区间与拥堵区间U中的不同，则执行步骤9；否则，表示第k个拥堵区间uk为孤立拥堵区间；步骤9、若邻接路段内的任一拥堵区间的末端点是交叉口v*，且邻接路段内的车道通行方向和当前路径方向相同，则执行步骤10；否则，表示第k个拥堵区间uk为孤立拥堵区间；步骤10、根据最短路径集得到拥堵区间uk的车道数x和车辆行驶路径的下一个交叉路口v**，若车辆从拥堵区间右侧进入且在交叉路口v**需要左拐，或车辆从拥堵区间左侧进入且在交叉路口v**需要右拐，则表示第k个拥堵区间uk为耦合拥堵区间；否则，表示第k个拥堵区间uk为孤立拥堵区间；步骤11、当第k个拥堵区间uk为耦合拥堵区间时，利用式(2)计算第m次迭代下通过第k个拥堵区间uk需要的安全权重当第k个拥堵区间uk为孤立拥堵区间时，利用式(3)计算第m次迭代下通过第k个拥堵区间uk需要的安全权重式(2)和式(3)中，f为安全系数；步骤12、利用式(4)计算第m次迭代下包含第k个拥堵区间的第l个路段ol的权重式(4)中，为第m次迭代下包含第k个拥堵区间的第l个路段ol的效率权重；步骤13、将k+1赋值给k后，判断k＞K是否成立，若成立，则执行步骤14；否则返回步骤7；步骤14、判断m＝1是否成立，若成立，则将m+1赋值给m后，返回步骤3；否则，执行步骤15；步骤15；判断第m次迭代下的最短路径集与第m-1次迭代下的最短路径集所包含的各个交叉口是否对应相同，若相同，则表示第m次迭代下的最短路径集为最短路径；否则，将m+1赋值给m后，返回步骤3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.目前的导航将拥堵区间简单划分为畅通、缓行和拥堵三个不同等级，对于拥堵并不再细分，而本专利技术对于拥堵情况进行了进一步的细分，根据每个人不同的具体情况，通过综合考虑是否需要避开拥堵区间、是否需要在拥堵中换道等因素，给予更加合理，更加人性化的最短路径。这样将会大大增强导航在获取最短路径时的准确性，也在很大程度上提高了导航的实际效率。2.本专利技术所提出的最短路径获取方法，将每两个节点之间的弧的权重由目前的只考虑效率权重，变为效率权重和安全权重之和。通过引入安全权重让导航在寻找线路时更加准确，也更加人性化。如下内容，如果安全权重趋近于0，则按照仅考虑效率权重的最短路径出行；如果安全权重趋近于无穷大，则所采取的最短路径完全规避了拥堵。3.本专利技术通过分析拥堵区间uk将拥堵区间分为耦合拥堵区间和孤立拥堵区间，然后针对不同的拥堵类型，以换道次数x为自变量得到不同的安全权重且拥堵中换道次数愈多，通过难度愈大，安全权重取值愈大；拥堵中不换道，通过难度小，则安全权重取极小值。最终得到道路权重相比于目前的导航来说，用新增的安全权重来描述拥堵区间，使拥堵区间进一步细化到不同的行车路线，更加准确。附图说明图1为本专利技术方法流程图图；图2为本专利技术拥堵区间类别判断流程图图；图3为本专利技术实例辅路耦合拥堵区间图；图4为本专利技术实例T型路口耦合拥堵区间图；图5为本专利技术实例T型路口孤立拥堵区间图。具体实施方式本实施例中，一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法引入了安全权重与原本已有的效率权重互为补充，更客观地细分拥堵区间类型，更合理地得到优化的最短路径：1.由实时路况信息得到道路的赋权有向图，用dijkstra算法求出目标两点之间的最短路径，得到此最短路径上的拥堵区间集合。2.引入安全权重，判断拥堵区间的类型，并根据拥堵区间不同的拥堵类型赋予不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法，其特征是按如下步骤进行：/n步骤1、利用实时路况信息得到赋权有向图G＝(V,A)，其中，V表示交叉口集合，且V＝{v

【技术特征摘要】
1.一种考虑拥堵中换道的最短路径获取方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤1、利用实时路况信息得到赋权有向图G＝(V,A)，其中，V表示交叉口集合，且V＝{v1,v2,…,vq,…,vQ}，vq表示第q个交叉口，若第q个交叉口vq有信号灯，则表示第q个交叉口vq为信号交叉口，否则表示为无信号交叉口，q＝1,2,…,Q，A表示交叉口之间的路段集合，且A＝{ai,j＝(vi,vj)|i,j＝1,2,…,Q}，ai,j表示第i个交叉口vi与第j个交叉口vj之间的路段；令路段ai,j所对应的权重为wi,j，且其中，表示路段ai,j的效率权重；表示路段ai,j的安全权重，并初始化为0；c为安全权重与效率权重的转换系数；
步骤2、定义当前路径方向是由出发点为第s个交叉口vs至到达点为第t个交叉口vt的行驶方向；
定义迭代次数为m，并初始化m＝1；
步骤3、利用迪杰斯特拉dijkstra算法求出第m次迭代下的第s个交叉口vs和第t个交叉口vt之间的最短路径集合其中，表示第m次迭代下的最短路径集中第d个交叉口，d＝1,2,…,D；
步骤4、定义最短路径集合的权重为其所有路段的权重之和并利用式(1)得到：



式(1)中，表示第d个交叉口与第d+1个交叉口之间路段的效率权重；表示第d个交叉口与第d+1个交叉口之间路段的安全权重；
步骤5、判断所述最短路径集中的所有路段内是否存在拥堵区间，若存在，则将所有的拥堵区间记为U＝{u1,u2,…,uk,…,uK}，将所有包含拥堵区间的路段记为O＝{o1,o2…,ol,…,oL}；其中，uk表示第k个拥堵区间，ol表示第l个包含拥堵区间的路段，k＝1,2,…,K，l＝1,2,...,L；并执行步骤6；否则，表示第m次迭代下的最短路径集为最短路径；
步骤6、初始化k＝1；
步骤7、若第k个拥堵区间uk中包含交叉口集合...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建勋，吴文雄，郭宁，韦祎，卢春宇，王虎军，王自强，龙建成，石琴，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34