一种车载导航系统通过性寻路算法技术方案

一种车载导航系统通过性寻路算法，其特征在于，它采用通过性路网模型，将路径的起点和终点分设在两个路网中，两路网只在通过区域范围内才能相互连通，从而确保由起点到达终点的寻路过程中一定经过指定的通过区域；采用通过区域半径调节方案，在起点和终点距离较远时设置较大的通过区域半径，路网密度较小时设置较大的通过区域半径，从而确保规划路径有效经过控制点附近，但并不一定经过控制点；采用虚终点寻路通过设置虚终点并利用A*算法引导路径通过指定区域，采用变方向寻路通过更改寻路引导代价引导路径从指定区域向终点规划，从而确保结果的准确性和可靠性。本发明专利技术规划出的路线既能满足用户意图经过通过区域又能满足代价最低准则，可以用于各种嵌入式车载导航系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种最优路径规划方法，特别是关于一种基于用户意图通过某个指定区域的车载导航系统通过性寻路算法。
技术介绍
最优路径规划可以在如代价最低、路段规避、通过特定区域等多种准则下进行。现有的路径规划算法大多是系统基于代价(距离、时间、花费等)最低准则进行从起点到终点的寻路，为用户选择一条代价最优路线。然而每个人都希望有参与选择的权利，车载导航系统的用户往往希望能够根据自己的需求选择一条合适的道路。例如一些用户希望经过某个特定区域，但又不确定是否要通过某一特定点。诸如此类的问题都属于用户自定义地理准则下的系统模糊最优化寻路问题，目前为止还没有一个成熟的算法能够有效地解决这类问题。另一方面，目前由用户参与的最优路径规划算法大多以K最短路径算法为核心。这种K最短路径算法是系统在路网中搜索多条最优路径推荐给用户，由用户在其中选择最合适的路径。当K数值较大时，K最短路径算法的路径计算效率会降低很多，而且由于这种方法对机器的硬件性能要求较高，导致当前硬件配置较弱的嵌入式设备在实际执行K最短路径算法时会有一定的困难。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够基于用户意图通过某个指定区域的车载导航系统通过性寻路算法。该算法根据用户模糊指定的一个控制点，自动规划一条经过该控制点附近区域的最优路径，使规划出的路径既能满足用户意图通过指定区域又能满足代价最低准则，使用户以较快的方式到达目的地。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案1、一种车载导航系统通过性寻路算法，它包括以下步骤I)设置一包括有一起点路网、一终点路网和一隔离面的通过性路网模型；所述起点路网和终点路网分别设置一规划路径的起点和终点，除所述起点和终点以及它们的邻接路段以外，所述起点路网和终点路网内的元素相同，均设置有若干节点和一半径为r的圆形通过区域，所述通过区域的圆心为用户指定的控制点；所述起点路网和终点路网通过所述隔离面隔离，仅通过所述通过区域内的节点相互连通；2)在由步骤I)建立的通过性路网模型中分两步虚终点寻路和变方向寻路进行通过性寻路①在起点路网中设置一虚终点，以起点路网中节点到虚终点的代价为引导代价，利用A*算法引导路径向通过区域规划拓展，在路径拓展区域完全覆盖通过区域后，停止虚终点寻路；②以终点路网中通过区域内经过步骤①拓展到的节点到终点的代价为引导代价，利用A*算法引导路径向终点规划拓展，在到达终点后停止变方向寻路；3)回溯步骤2)的寻路路径，并将回溯结果确定为经过通过区域的最优路径。上述步骤2)的虚终点寻路和变方向寻路包括以下步骤2. I)在起点路网中起点与控制点的连线的延长线上，于靠近控制点的一端设置一虚终点，使控制点与虚终点之间的距离等于控制点与终点之间的距离；设置一优先队列Q，将其初始化仅含规划路径的起点；将优先队列Q外的所有节点初始化为未拓展节点，将所 有未拓展节点到起点的已有代价Ug初始化为c ，将路径拓展区域完全覆盖通过区域的标志Fp初始化为0，将一计数器Nq初始化为O ;2. 2)从优先队列Q中取出当前总代价Uf = Ug+Uh最小的节点V，Uh为节点到虚终点的启发代价；2. 3)判断节点V是否在通过区域内若在通过区域内，计数器Nq减1，进入步骤2. 9)；若未在通过区域内，进入步骤2.4);2. 4)判断节点V的相邻节点是否均已访问到若均已访问到，将节点V标记为已拓展节点，返回步骤2. 2)；若尚未全部访问到,进入步骤2. 5);2. 5)访问节点V的一尚未访问到的相邻节点U，判断节点U的拓展状态 ①若节点U为未拓展节点，计算节点U到起点的已有代价Ug和到虚终点的启发代价Uh,将节点U加入优先队列Q变为在拓展节点，进入步骤2. 6)；②若节点U为在拓展节点，计算节点U到起点的已有代价Ug'，进入步骤2. 7)；③若节点U为已拓展节点，返回步骤2. 4)；2. 6)判断节点U是否在通过区域内若在通过区域内，计数器Nq加1，将节点U加入复活队列R，进入步骤2. 8)；若未在通过区域内，返回步骤2.4);2. 7)判断Ug' < Ug是否成立若成立，更新优先队列Q中节点U到起点的已有代价Ug = U/，返回步骤2. 4)；若未成立,直接返回步骤2. 4);2. 8)比较Nq与预先设定的复活节点个数阈值Nt 若Nq 彡 Nt, Fp = I，进入步骤 2. 9)；若Nq < Nt,返回步骤 2. 4)；2. 9)判断Nq = O且Fp = I是否成立若成立，结束虚终点寻路，进入步骤2. 10)；若未成立，返回步骤2. 4)；2. 10)初始化优先队列Q = R，将优先队列Q中所有节点的启发代价Uh更改为节点到终点的启发代价，并将优先队列Q外的所有节点初始化为未拓展节点；2. 11)从优先队列Q中取出当前总代价Uf = Ug+Uh最小的节点V ；2. 12)判断节点V是否为终点若节点V非终点，进入步骤2. 13)；若节点V为终点，进入步骤2. 16)；2. 13)判断节点V的相邻节点是否均已访问到若均已拓展到，将节点V变为已拓展节点，返回步骤2. 11)；若未全部拓展到，进入步骤2. 14);2. 14)访问节点V的一尚未访问到的相邻节点U，判断节点U的拓展状态①若节点U为未拓展节点，计算节点U到起点的已有代价Ug和到终点的启发代价uh，将节点U加入优先队列Q变为在拓展节点，返回步骤2. 13)；②若节点U为在拓展节点，计算节点U到起点的已有代价Ug'，进入步骤2. 15)；③若节点U为已拓展节点，返回步骤2. 13)；2. 15)判断Ug' < Ug是否成立若成立，更新优先队列Q中节点U到起点的已有代价Ug = Ug,，返回步骤2. 13)；若未成立，直接返回步骤2. 13);2. 16)结束变方向寻路。上述步骤2. 8)中，复活节点个数阈值Nt设定为5。上述步骤I)中，通过区域半径r为r = min Cr1, rd), rx为距离半径，rd为密度半径；所述距离半径^根据起点或终点到控制点的距离确定，其计算表达式如下Y1 = min ( a *1ST，^ *min (1SM, 1MT)),上式中，1ST、1SM、1MT分别为起点到终点、起点到控制点、控制点到终点的距离；a和^分别为全路径距离影响因子和子路径距离影响因子；所述密度半径rd根据路网密度确定，其计算表达式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载导航系统通过性寻路算法，它包括以下步骤 1)设置一包括有一起点路网、一终点路网和一隔离面的通过性路网模型；所述起点路网和终点路网分别设置一规划路径的起点和终点，除所述起点和终点以及它们的邻接路段以外，所述起点路网和终点路网内的元素相同，均设置有若干节点和一半径为r的圆形通过区域，所述通过区域的圆心为用户指定的控制点；所述起点路网和终点路网通过所述隔离面隔离，仅通过所述通过区域内的节点相互连通； 2)在由步骤I)建立的通过性路网模型中分两步虚终点寻路和变方向寻路进行通过性寻路 ①在起点路网中设置一虚终点，以起点路网中节点到虚终点的代价为引导代价，利用A*算法引导路径向通过区域规划拓展，在路径拓展区域完全覆盖通过区域后，停止虚终点寻路； ②以终点路网中通过区域内经过步骤①拓展到的节点到终点的代价为引导代价，利用A*算法引导路径向终点规划拓展，在到达终点后停止变方向寻路； 3)回溯步骤2)的寻路路径，并将回溯结果确定为经过通过区域的最优路径。2.如权利要求I所述的一种车载导航系统通过性寻路算法，其特征在于所述步骤2)的虚终点寻路和变方向寻路包括以下步骤 . 2. I)在起点路网中起点与控制点的连线的延长线上，于靠近控制点的一端设置一虚终点，使控制点与虚终点之间的距离等于控制点与终点之间的距离；设置一优先队列Q，将其初始化仅含规划路径的起点；将优先队列Q外的所有节点初始化为未拓展节点，将所有未拓展节点到起点的已有代价Ug初始化为①，将路径拓展区域完全覆盖通过区域的标志Fp初始化为O，将一计数器Nq初始化为O ; . 2. 2)从优先队列Q中取出当前总代价Uf = Ug+Uh最小的节点V，Uh为节点到虚终点的启发代价； . 2. 3)判断节点V是否在通过区域内 若在通过区域内，计数器Nq减1，进入步骤2. 9)； 若未在通过区域内，进入步骤2. 4)； . 2. 4)判断节点V的相邻节点是否均已访问到 若均已访问到，将节点V标记为已拓展节点，返回步骤2. 2)； 若尚未全部访问到，进入步骤2. 5)； . 2. 5)访问节点V的一尚未访问到的相邻节点U，判断节点U的拓展状态 ①若节点U为未拓展节点，计算节点U到起点的已有代价Ug和到虚终点的启发代价Uh,将节点U加入优先队列Q变为在拓展节点，进入步骤2. 6)； ②若节点U为在拓展节点，计算节点U到起点的已有代价U/，进入步骤2.7)； ③若节点U为已拓展节点，返回步骤2.4)； 2.6)判断节点U是否在通过区域内 若在通过区域内，计数器Nq加1，将节点U加入复活队列R，进入步骤2. 8)； 若未在通过区域内，返回步骤2. 4)； 2.7)判断Ug' < Ug是否成立 若成立，更新优先队列Q中节点U到起点的已有代价Ug = Ug,，返回步骤2. 4)；若未成立，直接返回步骤2. 4)； 、 2. 8)比较Nq与预先设定的复活节点个数阈值N...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨殿阁，连小珉，张照生，王钊，李江涛，张德鑫，彭应亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：