一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法技术

本发明专利技术提供了一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法，按照以下步骤进行：步骤1：确定起点o，终点d；步骤2：获得全城范围内od间所有可行路径的集合K，K＝{k1，k2，k3，

【技术实现步骤摘要】
一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法


[0001]本专利技术属于城市建筑规划
，具体涉及一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法。

技术介绍

[0002]“停车难”、“拥堵常态化”已经成为困扰城市居民出行、造成交通碳排放量增加的重要原因。然而最近研究表明，停车场作为私家车出行的起终点，可以通过影响驾驶路径的选择实现缓堵减排。然而，这一理论在实际应用中却出现了一系列问题。首先，以停车场为目的地的驾驶路径规划缺少与路况、停车场使用信息的动态联动，无法实现通过停车导航动态调控路网的交通流量分布。其次，目前导航系统仅以时间或距离最优向用户推荐驾驶路径。但车辆行驶的碳排放量与行驶时间或距离之间并不是线性关系，以时间或距离最短的个体驾驶路径规划无法保证路网整体车辆碳排放量最低。更重要的是，动态停车信息与驾驶规划的联动缺失，造成驾驶员到达目的地时，常发现已没有空余车位，由此引发的停车等候、违章停车、停车巡航等更加剧了道路交通负担及拥堵碳排放。根据现有技术记载，在交通繁忙区，车辆花费3.5到14分钟来寻找车位，造成交通流量增加20
‑
45％，引发严重的拥堵高碳排问题。通行能力为1200veh/h的道路，18分钟的非法路内停车将使车辆碳排放增加26.5％。因此，如何快速有效的为驾驶员提供有益城市碳减排的停车场导航方案，是低碳城市基础设施规划
面临的重要问题。
[0003]随着5G通讯时代的到来，基于互联网大数据的停车决策及交通诱导系统成为发展趋势。驾驶员在使用手机、车载设备进行导航时，车辆成为产生、传递、接收数据及执行导航结果的终端。汽车行驶产生的动态数据流通过车联网技术实现云端的双向通信及计算，奠定了以停车导航为形式的低碳路径规划创新。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足与缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于低碳目标的导航方法及停车场导航方法，解决现有技术中缺少一种考虑实时路况与整体路网碳排放量联动的停车选址及路径诱导方法的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种基于低碳目标的导航方法，按照以下步骤进行：
[0007]步骤1：确定起点o，终点d；
[0008]步骤2：获得全城范围内od间所有可行路径k1，k2，k3，
…
，k
m
的集合K，K＝{k1，k2，k3，
…
，k
m
}，定义od间所有可行路径中包含a个路段，得到路段集合A＝{1，2，3
…
a}；
[0009]根据路网碳排放最优原则，对MinZ(X)进行求解，对集合K中的每条路径的碳排放进行计算，得到集合K中每一条路径的碳排放量，得到碳排放量最小时的最优路径k
’
，(k，k
’
∈K)，车辆按照最优路径k
’
导航至目的地；
[0010]所述的路网碳排放最优原则按下式计算：
[0011][0012]X为路网碳排放量；
[0013]Z为交通路网整体碳排放水平；
[0014]k表示集合K中的第k条路径；
[0015]a为路段编号；
[0016]L
a
为路段a的长度(m)；
[0017]为路段a的自由流时间(s)，即路段a的零流阻抗；
[0018]c
a
为路段a的通行能力(pcu/h)；
[0019]α、β为阻滞系数，分别取0.15及4；
[0020]为起点为o终点为d的od点间第k条路径上的流量(pcu)；
[0021]为路段
‑
路径变量，为0或1变量；若路段a属于起点为o终点为d的od点间的第k条路径，则否则
[0022]为路段a的设计车速(m/s)；
[0023]f为服从速度
‑
碳排放率转换的六阶函数。
[0024]一种基于低碳目标的的停车场导航方法，包括如下步骤：
[0025]步骤
①
：确定起点o，终点d；
[0026]步骤
②
：基于开源地图平台，获取当前时刻的实时路况信息、停车设施使用信息，包括剩余车位数、平均停车时长、车位周转率；根据实时路况信息预估到达时间S，判断到达终点d时配建停车场是否有空余停车位，如果到达终点d时配建停车场有空余停车位，执行步骤
③
，如果到达终点d时配建停车场无空余停车位或者终点d无配建停车场，执行步骤
④
，
[0027]例如：早10:00时根据百度地图平台提供的实时路况信息(表2)，预计到达时间为10:07分。根据配建停车设施使用信息，停车位小时使用率为0.8，该配建停车场有1000个车位，此时剩余车位1000*(1
‑
0.8)＝200个，小时泊位周转率为1，估算得到7分钟后，配建停车场空余车位为：200
‑
1*(7/60)＝200。可知到达时d有空余配建停车场。根据公式(1)进行计算得到最优路径，将车辆按照路径规划方案导航至d配建停车场。
[0028]步骤
③
：根据路网碳排放最优原则进行路径规划，将车辆按照路径规划方案导航至终点d配建停车场；
[0029]所述的路网碳排放最优原则按下式计算：
[0030][0031]X为路网碳排放量；
[0032]Z为交通路网整体碳排放水平；
[0033]a为路段编号；
[0034]L
a
为路段a的长度(m)；
[0035]为路段a的自由流时间(s)，即路段a的零流阻抗；
[0036]c
a
为路段a的通行能力(pcu/h)；
[0037]α、β为阻滞系数，分别取0.15及4；
[0038]为起点为o终点为d的od点对间的第k条路径上的流量(pcu)；
[0039]为路段
‑
路径变量，为0
‑
1变量；
[0040]若路段a属于起点为o终点为d的od点间的第k条路径，则否则
[0041]为路段a的设计车速(m/s)；
[0042]f为服从速度
‑
碳排放率转换的六阶函数。
[0043]如果没有停车位，执行步骤4；
[0044]目的地为配建停车场时，导航路径计算过程不需要重新划分路网结构，因此，求解过程不会影响其他车辆行驶路径，以该车辆碳排放量最小的路径代表路网整体碳排放量最小的计算结果。由于碳排放量为车速的六阶函数，通过道路流量确定车辆行驶路径。构建碳排放模型构建时，建立车速与流量(Da)的关系式，以车速表达流量建立碳排放模型求解。
[0045]公式一推导过程如下：
[0046]对wardrop第二原理(系统均衡)目标式(I)进行解析。
[0047][0048]式中，D
a...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低碳目标的导航方法，按照以下步骤进行：步骤1：确定起点o，终点d；其特征在于，步骤2：获得全城范围内od间所有可行路径k1，k2，k3，
…
，k
m
的集合K，K＝{k1，k2，k3，
…
，k
m
}，定义od间所有可行路径中包含a个路段，得到路段集合A＝{1，2，3
…
a}；根据路网碳排放最优原则，对MinZ(X)进行求解，对集合K中的每条路径的碳排放进行计算，得到集合K中每一条路径的碳排放量，得到碳排放量最小时的最优路径k
’
，(k
’
∈K)，车辆按照最优路径k
’
导航至目的地；所述的路网碳排放最优原则按下式计算：X为路网碳排放量；Z为交通路网整体碳排放水平；k表示集合K中的第k条路径；a为路段编号；L
a
为路段a的长度(m)；为路段a的自由流时间(s)；c
a
为路段a的通行能力(pcu/h)；α、β为阻滞系数，分别取0.15及4；为起点为o终点为d的od点间第k条路径上的流量(pcu)；为路段
‑
路径变量，为0或1变量；若路段a属于起点为o终点为d的od点间的第k条路径，则否则f为服从速度
‑
碳排放率转换的六阶函数；2.一种基于低碳目标的停车场导航方法，按照以下步骤进行：步骤
①
：确定起点o，终点d；步骤
②
：基于开源地图平台，获取当前时刻T的实时路况信息、停车设施使用信息，根据实时路况信息预估到达时间S，判断到达终点d时配建停车场是否有空余停车位，如果到达终点d时配建停车场有空余停车位，执行步骤
③
，如果到达终点d时配建停车场无空余停车位或者终点d无配建停车场，执行步骤
④
；其特征在于，
步骤
③
：获得全城范围内od间所有可行路径b1，b2，b3，
…
，b
m
的集合B，B＝{b1，b2，b3，
…
，b
m
}，定义od间所有可行路径中包含p个路段，得到路段集合P＝{1，2，3
…
p}；根据路网碳排放最优原则，对MinZ(X)进行求解，对集合K中的每条路径的碳排放进行计算，得到集合K中每一条路径的碳排放量，得到碳排放量最小时的最优路径p
’
，(p
’
∈P)，车辆按照最优路径p
’
导航至目的地；所述的路网碳排放最优原则按下式计算：X为路网碳排放量；Z为交通路网整体碳排放水平；b表示集合B中的第b条路径；p为路段编号；L
p
为路段p的长度(m)；为路段p的自由流时间(s)；c
p
为路段p的通行能力(pcu/h)；α、β为阻滞系数，分别取0.15及4；为起点为o终点为d的od点间第b条路径上的流量(pcu)；为路段
‑
路径变量，为0或1变量；若路段p属于起点为o终点为d的od点间的第b条路径，则否则f为服从速度
‑
碳排放率转换的六阶函数；步骤
④
：获取当前时刻T的实时路况信息、公共停车场使用信息，预判到达目的地d时周边300米内是否有可用公共停车场；若无，则推荐用户更改目的地；若有，获取当前时刻全城范围内有空余车位的m个公共停车场，以质心(m
x
，m
y
)为特征点划分泰森多边形，得到停车分区的集合M＝{1，2，
…
i
…
j
…
m}(1≤i≤m，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈童，赵娟，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队工程大学，
类型：发明
国别省市：