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CN105810001A - 一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法 - Google Patents

一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法，包括以下步骤：车辆节点间通过车载自组网获取路况信息，并实时更新；当前方道路出现拥堵时，车辆自主实现实时子路径规划以绕过拥堵路段，同时车辆根据拥堵路段情况预测拥堵时间；比较规划子路径的预计通行时间与预测拥堵时间，决定绕过拥堵或者等待原路径恢复畅通。本发明能够实现车辆在行驶过程中实时调整行进路线，花费最短的时间到达目的地。

Description

一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法
技术领域
本发明涉及车载自组织网络技术领域，特别是涉及一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法。
背景技术
路径规划是智能交通的研究的重要内容之一，它的核心任务是如何找出一条考虑了出行者路径选择行为的“最优路径”，以便于出行者利用该系统可以方便的在交通路网中顺利地从起始地点到达目的地。路径规划系统中关键的问题是最短路径问题，也是路径规划问题的核心。经典的路径选择算法包括Dijkstra算法，Floyd算法，A*算法以及基于这些算法之上改进的算法等，以集合距离、道路质量为权值进行计算的最短路径与静态路径，这些都是属于静态性最优路径，计算得到的结果是一条固定唯一的道路，一般是以行驶距离最短或行驶时间最短作为目的。
实时路况信息的准确性及实时性一直是影响路况信息应用的主要因素，传统的路况信息收集方式包括交通电台以及固定设施采集等方法。路边固定设施数据获取方法也是曾广泛使用的方法之一，具体包括在城市的主干道上埋好地下感应线圈以测得车流量，还有其他做法如在路口处设置摄像头，通过实时照片和画面来检测路况。还有十字路口出的雷达测速照相等方法，这些方法可以获得车辆速度、交通流量和道路占有率等可以用来进行路况判断的交通参数。
车载自组网的基本思想是在一定通信范围内的车辆可以互相交换各自的车速、位置等信息和车载传感器感知的数据，并自动连接建立一个移动的网络，强调多跳、自组织、无中心的概念。目前国外所应用的车载自组网系统所采用的的物理层技术主要是基于IEEE802.11和UTRA-TDD技术，而国内最普及的是GSM移动通信技术，但这些都属于中心式网络架构，若将其应用于分布式无助网络，需要进行多方面的改进。另外，目前应用较为广泛的自组网MAC协议是IEEE802.11DCFt2s协议，路由协议为GPSR(GreedyPerimeterStatelessRouting)，利用地理位置来优化路由协议。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法，能够实现车辆在行驶过程中实时调整行进路线，花费最短的时间到达目的地。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法，包括以下步骤：
(1)车辆节点间通过车载自组网获取路况信息，并实时更新；
(2)当前方道路出现拥堵时，车辆自主实现实时子路径规划以绕过拥堵路段，同时车辆根据拥堵路段情况预测拥堵时间；
(3)比较规划子路径的预计通行时间与预测拥堵时间，决定绕过拥堵或者等待原路径恢复畅通。
所述步骤(1)中在车载自组网中，单个车辆节点需要与通信范围内的其他车辆通行，则通过一跳hello消息定期互相传递信息；单个车辆节点需要与不在通信范围内的其他车辆通信，则通过多跳方式将hello消息发往通信范围内最边缘的车辆节点，该最边缘的车辆节点再沿着目的节点车辆的方向寻找最近的下一跳节点；其中，所述hello消息中包括车辆节点自身的速度、方向、当前所在路段的ID及长度。
所述步骤(2)中前方道路出现拥堵的判断方式为：车辆最初先根据静态路径方法计算出一条初始路径，车辆在沿着这条初始路径行驶的过程中不断收集该初始路径中各个路段的路况信息，当某一段或连续几段道路的密度增大超过阈值时，说明该路段出现拥堵。
所述步骤(2)中预测拥堵时间的方法为：车辆收集到的路况信息包括拥堵路段上车辆节点的数量、每个车辆节点的速度和路段长度，根据交通流理论计算得知拥堵路段车辆的空间平均速度，再根据拥堵路段的长度计算拥堵持续时间。
所述步骤(2)中子路径规划具体为：当车辆节点将拥堵路段的起点作为子路径规划的起点，拥堵路段的终点作为子路径规划的终点，再运用静态路径规划方法进行规划。
若车辆计算得到的子路径中仍然存在拥堵路段，那么再从这个子路径中划分出分子路径继续规划，最终得到一个畅通的子路径之后，车辆节点再收集畅通子路径的道路状态信息，根据自身车速预估车辆通过这条畅通子路径的时间。
所述步骤(3)具体为：若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间长，则在拥堵处排队等候至道路恢复畅通；若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间短，那么车辆选择在子路径上通行以绕过拥堵路段。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明运用车载自组网络中车辆间的信息交换实现对整体路况信息的实时监控，通过预测与比较拥堵时间与绕行时间来决定车辆是否需要绕行以通过拥堵路段，从而实现车辆在行驶过程中实时调整行进路线，以花费最短的时间到达目的地。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法，如图1所示，包括以下步骤：
第一步：车辆首先通过静态路径规划方法得到一条初始路径。
所述静态路径规划方法，即不考虑交通实时的变化，仅通过路段长度，通行速度等固定信息来规划路径，静态路径规划方法可以选用Dijkstra算法等。
第二步：车辆节点间通过车载自组网获取该初始路径的实时路况信息。在通信范围内，车辆通过一跳hello消息定期互相传递信息，在hello消息中包括车辆节点自身的速度、方向、当前所在路段的ID及其长度等。在通信范围外，车辆节点通过多跳方式，将hello更新消息发往通信范围内最边缘的车辆节点，该节点再沿着目的节点车辆的方向寻找最近的下一跳节点，以此方式向下传递。
所述的实时路况信息是指，拥堵路段上车辆节点的数量，每个车辆节点的速度，路段长度等，进而估算出各路段上车流的密度，车辆节点通过监测各路段车量密度的变化来判断当前路况信息，当密度增大超过阈值时，则判定该路段成拥堵状态。
第三步：当前方道路出现拥堵时，车辆自主实现子路径规划算法以绕过拥堵路段，同时车辆根据拥堵路段情况预测拥堵时间。
所述的子路径规划算法是指，将拥堵路段的起点作为动态路径规划的起点，拥堵路段的终点作为动态路径规划的终点，再运用静态路径规划算法计算，以此可以大大缩减路径规划的花费。若车辆计算得到的子初始路径中仍然存在拥堵路段，那么再从这个子路径中划分出子路径继续规划。最终得到一个可以通行的子路径之后，车辆节点再收集子初始路径的道路状态信息，根据自身车速便可以预估车辆通过这条路径以绕过拥堵的时间。
所述的预测拥堵时间是指，根据交通流理论可以计算得知拥堵路段车辆的空间平均速度，在已知拥堵路段长度的情况下即可预测拥堵持续时间。
第四步：比较新规划路径的预计时间与拥堵时间，决定绕过拥堵或者等待原路径恢复畅通。若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间长，则说明绕路需要花费更多的时间，这种情况下，车辆即在拥堵处排队等候至道路恢复畅通，然后继续前进；若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间短，那么车辆选择在子路径上通行以绕过拥堵路段。
不难发现，本发明运用车载自组网络中车辆间的信息交换实现对整体路况信息的实时监控，通过预测与比较拥堵时间与绕行时间来决定车辆是否需要绕行以通过拥堵路段，从而实现车辆在行驶过程中实时调整行进路线，以花费最短的时间到达目的地。

Claims (7)

1.一种基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)车辆节点间通过车载自组网获取路况信息，并实时更新；
(2)当前方道路出现拥堵时，车辆自主实现实时子路径规划以绕过拥堵路段，同时车辆根据拥堵路段情况预测拥堵时间；
(3)比较规划子路径的预计通行时间与预测拥堵时间，决定绕过拥堵或者等待原路径恢复畅通。
2.根据权利要求1所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，所述步骤(1)中在车载自组网中，单个车辆节点需要与通信范围内的其他车辆通行，则通过一跳hello消息定期互相传递信息；单个车辆节点需要与不在通信范围内的其他车辆通信，则通过多跳方式将hello消息发往通信范围内最边缘的车辆节点，该最边缘的车辆节点再沿着目的节点车辆的方向寻找最近的下一跳节点；其中，所述hello消息中包括车辆节点自身的速度、方向、当前所在路段的ID及长度。
3.根据权利要求1所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，所述步骤(2)中前方道路出现拥堵的判断方式为：车辆最初先根据静态路径方法计算出一条初始路径，车辆在沿着这条初始路径行驶的过程中不断收集该初始路径中各个路段的路况信息，当某一段或连续几段道路的密度增大超过阈值时，说明该路段出现拥堵。
4.根据权利要求1所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，所述步骤(2)中预测拥堵时间的方法为：车辆收集到的路况信息包括拥堵路段上车辆节点的数量、每个车辆节点的速度和路段长度，根据交通流理论计算得知拥堵路段车辆的空间平均速度，再根据拥堵路段的长度计算拥堵持续时间。
5.根据权利要求1所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，所述步骤(2)中子路径规划具体为：当车辆节点将拥堵路段的起点作为子路径规划的起点，拥堵路段的终点作为子路径规划的终点，再运用静态路径规划方法进行规划。
6.根据权利要求5所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，若车辆计算得到的子路径中仍然存在拥堵路段，那么再从这个子路径中划分出分子路径继续规划，最终得到一个畅通的子路径之后，车辆节点再收集畅通子路径的道路状态信息，根据自身车速预估车辆通过这条畅通子路径的时间。
7.根据权利要求1所述的基于车载自组网的实时动态路径规划方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间长，则在拥堵处排队等候至道路恢复畅通；若预估的子路径通行时间比拥堵持续时间短，那么车辆选择在子路径上通行以绕过拥堵路段。
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