一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘導(dǎo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車路協(xié)同技術(shù)和交通誘導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過車載設(shè)備與路 側(cè)設(shè)備之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)對駕駛員出行路徑動態(tài)誘導(dǎo)方法。 技術(shù)背景
[0002] 目前，基于實(shí)時(shí)道路交通信息的動態(tài)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)主要分為分布式誘導(dǎo)和中心式 誘導(dǎo)兩種方式。分布式誘導(dǎo)是交通信息中心通過無線通信網(wǎng)絡(luò)向車載終端設(shè)備提供路網(wǎng)全 局動態(tài)交通信息，由車載終端設(shè)備根據(jù)駕駛員的出行起點(diǎn)和出行終點(diǎn)，自行計(jì)算最佳行駛 路徑。但分布式誘導(dǎo)方式存在動態(tài)交通信息通信量大、車載終端計(jì)算資源消耗大、路網(wǎng)交通 信息更新時(shí)間長、通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)載嚴(yán)重等問題，同時(shí)，研究資料表明：當(dāng)路網(wǎng)中超過1/3的車 輛采用分布式誘導(dǎo)時(shí)，容易導(dǎo)致被誘導(dǎo)車輛都駛向不擁擠路線，造成新的交通擁擠，即交通 擁擠轉(zhuǎn)移。
[0003] 中心式誘導(dǎo)是交通信息中心根據(jù)路網(wǎng)實(shí)時(shí)的道路交通信息，從路網(wǎng)全局的角度， 計(jì)算路網(wǎng)所有點(diǎn)對之間的最佳行駛路徑，從均衡路網(wǎng)負(fù)荷、防止交通擁堵出發(fā)，通過無線通 信網(wǎng)絡(luò)為路網(wǎng)上的每一個(gè)車載終端設(shè)備提供最優(yōu)出行路徑，車載終端設(shè)備根據(jù)接收到的路 徑信息，引導(dǎo)駕駛員走最佳出行路線。雖然中心式誘導(dǎo)方式可以有效避免交通擁擠轉(zhuǎn)移的 產(chǎn)生，但交通信息中心需要強(qiáng)大、實(shí)時(shí)、高頻的計(jì)算能力，交通信息中心負(fù)載嚴(yán)重而且維護(hù) 困難，沒有考慮駕駛員出行路徑選擇的動態(tài)變化特性以及駕駛員的誘導(dǎo)服從率，造成誘導(dǎo) 服從率低下，無法真正起到緩解城市交通擁擠、擁堵的目的。
[0004] 無論是分布式誘導(dǎo)還是中心式誘導(dǎo)均需要在全路網(wǎng)中安裝大量的交通信息檢測 裝置，進(jìn)行道路交通運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的全時(shí)空檢測與監(jiān)測，需要投入大量的資金和設(shè) 備以保證交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的全時(shí)空、高可靠、高精度的運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對目前動態(tài)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)在路網(wǎng)中安裝大量交通檢測裝置、交通信息通信網(wǎng)絡(luò) 負(fù)載嚴(yán)重、交通信息中心計(jì)算量大等問題，本發(fā)明提出了一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘 導(dǎo)方法，該方法以車輛作為交通信息采集源，通過車載設(shè)備與路側(cè)設(shè)備進(jìn)行交通信息的交 互，提取并更新路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)路側(cè)設(shè)備以一定的時(shí)間間 隔將所轄路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)上傳給中心設(shè)備。中心設(shè)備基于全路網(wǎng)的交通流運(yùn)行 狀態(tài)信息，為出行車輛提供K條初始最優(yōu)路徑供駕駛員選擇，當(dāng)出行車輛進(jìn)入路側(cè)設(shè)備所 轄路網(wǎng)范圍時(shí)，路側(cè)設(shè)備根據(jù)所轄路網(wǎng)當(dāng)前的交通流運(yùn)行狀態(tài)，為出行車輛提供所轄路網(wǎng) 內(nèi)的最優(yōu)出行路徑和信息服務(wù)，從而既保證路網(wǎng)交通信息的動態(tài)特性和實(shí)時(shí)性，同時(shí)為出 tx路徑的變化提供實(shí)時(shí)調(diào)整能力。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案主要由車載設(shè)備（On-Board Device，0BD)、路側(cè)設(shè)備 (Road-Side Device，RSD)、中心設(shè)備（Center Control Device，CCD)三部分組成，設(shè)備的分 布結(jié)構(gòu)如圖1所示。本發(fā)明提出的一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘導(dǎo)方法，其特征主要包 括以下步驟：
[0007] 1)車載設(shè)備
[0008] 車載設(shè)備安裝在車輛駕駛艙多媒體儀表盤位置，主要用于獲取車輛的出行起點(diǎn)、 出行終端、GPS信息（精度、煒度、瞬時(shí)速度、方向角等）等出行信息，同時(shí)將出行信息通過 無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給路側(cè)裝備。并接收路側(cè)設(shè)備、中心設(shè)備發(fā)送過來的交通信息、最優(yōu)出行 路徑信息等。
[0009] 2)路側(cè)設(shè)備
[0010] 路側(cè)設(shè)備安裝在城市路網(wǎng)的交叉口位置，在城市路網(wǎng)中按路側(cè)設(shè)備的通信覆蓋范 圍進(jìn)行網(wǎng)格分布布設(shè)，如圖2所示。路側(cè)設(shè)備主要用于獲取運(yùn)行在其管轄路網(wǎng)范圍內(nèi)運(yùn)行 車輛GPS信息和路徑信息，用于估計(jì)路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)信息，包括平均 路段行程時(shí)間、平均路段運(yùn)行速度等。同時(shí)，為進(jìn)入所轄路網(wǎng)范圍內(nèi)的車輛提供本路網(wǎng)范圍 內(nèi)的最優(yōu)出行路徑和交通信息服務(wù)。
[0011] 3)中心設(shè)備
[0012] 中心設(shè)備安裝在交通信息中心或交通指揮中心，主要通過光纖網(wǎng)絡(luò)或者無線通信 網(wǎng)絡(luò)獲取各路側(cè)裝置的路網(wǎng)交通流運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，從而匯集和存儲全路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀 態(tài)信息，同時(shí)，為準(zhǔn)備出行的車輛根據(jù)路網(wǎng)交通流運(yùn)行狀態(tài)，提供K條初始最優(yōu)路徑。
【附圖說明】
[0013] 圖1 :一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖2 :路側(cè)設(shè)備路網(wǎng)布設(shè)及所轄路網(wǎng)覆蓋圖；
[0015] 圖3 :中心設(shè)備路段權(quán)值樹形賦值圖；
[0016] 圖4 :道路路段位置劃分圖；
[0017] 圖5 :中心設(shè)備初始優(yōu)化路徑與路側(cè)設(shè)備優(yōu)化路徑圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明所述的一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘導(dǎo)方法主要由車載設(shè)備、路側(cè)設(shè) 備、中心設(shè)備三部分組成。車載設(shè)備主要用于獲取車輛的出行起點(diǎn)、出行終點(diǎn)、運(yùn)行軌跡、運(yùn) 行速度等出行信息。路側(cè)設(shè)備主要用于提取車輛的出行信息，并估計(jì)所轄路網(wǎng)的交通流運(yùn) 行狀態(tài)信息，同時(shí)為進(jìn)入路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的車輛提供在本路網(wǎng)范圍內(nèi)出行的最優(yōu)路徑信 息和交通信息服務(wù)。中心設(shè)備主要用于獲取路網(wǎng)中不同路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀 態(tài)信息，匯集并存儲全路網(wǎng)的交通流運(yùn)行狀態(tài)信息，同時(shí)，為準(zhǔn)備出行的車輛根據(jù)全路網(wǎng)交 通流運(yùn)行狀態(tài)信息，提供K條（K 一般情況下為3)初始最優(yōu)路徑。車載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備、中 心設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)對路網(wǎng)交通流運(yùn)行狀態(tài)的獲取和駕駛員出行路徑的動態(tài)誘導(dǎo)。本發(fā)明提出 的一種基于車路通信的動態(tài)路徑誘導(dǎo)方法，可描述為包括路網(wǎng)交通信息獲取和出行路徑動 態(tài)優(yōu)化兩大核心功能，具體工作流程為：
[0019] 1)路網(wǎng)交通信息獲取
[0020] (1)車載設(shè)備
[0021] 車輛在運(yùn)行過程中，車載設(shè)備通過內(nèi)置GPS模塊以一定的時(shí)間間隔VEH_T獲取車 輛GPS信息VEH_GPS (具體包括GPS時(shí)間、經(jīng)度、煒度、瞬時(shí)速度和方向角），同時(shí)將VEH_GPS 和車輛信息VEH_ID通過車載設(shè)備內(nèi)置無線通信模塊傳送給鄰近的路側(cè)設(shè)備。
[0022] (2)路側(cè)設(shè)備
[0023] 路側(cè)設(shè)備接收車載設(shè)備發(fā)送過來的VEH_GPS和VEH_ID信息，并在路側(cè)設(shè)備內(nèi)置數(shù) 據(jù)庫中以車輛VEH_ID為識別號，以VEH_GPS的GPS時(shí)間為索引號進(jìn)行車輛在路側(cè)設(shè)備所轄 路網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)存儲。
[0024] 路側(cè)設(shè)備以一定的時(shí)間間隔RSD_T對運(yùn)行在路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)內(nèi)所有車輛的 VEH_GPS的車輛運(yùn)行軌跡進(jìn)行地圖匹配處理，提取每一車輛在路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)道路路段 的行程時(shí)間VEiLLTli JVEiLLTli j為路側(cè)設(shè)備信息處理時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)通過路側(cè)設(shè)備所轄 路網(wǎng)第j個(gè)道路路段第i輛車的路段行程時(shí)間）。則路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)道路路段的平均行 程時(shí)間為：
[0025]
[0026] 其中：RSD.LT,*路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)第j個(gè)道路路段的路段平均行程時(shí)間；N為路 側(cè)設(shè)備信息處理時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)通過第j個(gè)道路路段的運(yùn)行在路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的車輛 總數(shù)。
[0027] 對于路側(cè)設(shè)備信息處理時(shí)間間隔RSD_T離開路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)范圍的車輛，當(dāng)車 輛離開路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)范圍時(shí)，路側(cè)設(shè)備從內(nèi)置數(shù)據(jù)庫中讀取該車輛在路側(cè)設(shè)備所轄路 網(wǎng)運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖匹配，提取該車輛在路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)各路段的行程時(shí)間VEH_ OLT li JVEiLOLTli j為路側(cè)設(shè)備信息處理時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)離開路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)范圍的車 輛在途徑路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)第j個(gè)道路路段第i輛車的路段行程時(shí)間）。則路側(cè)設(shè)備所轄 路網(wǎng)道路路段的平均行程時(shí)間為：
[0028]
[0029] 其中：RSD.OLT,*路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)第j個(gè)道路路段的路段平均行程時(shí)間；N為路 側(cè)設(shè)備信息處理時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)通過第j個(gè)道路路段的離開路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的車輛總 數(shù)。
[0030] 由于路側(cè)設(shè)備以時(shí)間間隔RSD_T對路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)運(yùn)行的車輛進(jìn)行路段行程 時(shí)間的提取屬于定周期信息處理，信息具有相對滯后性，主要為下一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的路徑 誘導(dǎo)服務(wù)；而對于時(shí)間間隔RSD_T離開路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)的車輛進(jìn)行路段行程時(shí)間提取屬 于不定期、實(shí)時(shí)動態(tài)信息處理，信息具有相對實(shí)時(shí)性，可以對上一時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)處理獲 得的路段平均行程時(shí)間進(jìn)行動態(tài)更新，作為當(dāng)前時(shí)刻路段平均行程時(shí)間，BP :
[0031] RSDJ^Tj (t) = α · RSDJ^Tj (RSD_T-l) + 0 · RSDJXTj (t)
[0032] 其中：RSDjTj (t)為當(dāng)前時(shí)間間隔RSD_T內(nèi)當(dāng)前時(shí)刻t路側(cè)設(shè)備所轄路網(wǎng)第j個(gè) 道路