本發(fā)明涉及道路交通導航技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于車輛導航的行車路徑規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

隨著通信技術(shù)和GPS系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多的車載導航系統(tǒng)應(yīng)運而生，為人們在復雜的道路環(huán)境下通過規(guī)劃行車路徑準確到達目的地帶來很大的方便。然而，隨著城市的發(fā)展，車輛日益增多，交通擁堵已成為非常嚴峻的問題，人為因素在某種程度上對交通產(chǎn)生最直接和最明顯的影響。現(xiàn)有的車載導航軟件雖然能提供基本的導航信息，但是這種導航信息不包含實時交通路況信息，車輛無法及時有效的獲得已規(guī)劃好路徑的路況信息，當已規(guī)劃好路徑的路況信息發(fā)生變化時，則無法及時有效的調(diào)整行車路徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于車輛導航的行車路徑規(guī)劃方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種用于車輛導航的行車路徑規(guī)劃方法，包括道路裁剪系統(tǒng)、行駛時間計算系統(tǒng)和行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：所述道路裁剪系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和行車方案規(guī)劃系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)從車載終端獲得車輛所在位置和行駛目的地位置信息，行車方案規(guī)劃系統(tǒng)從云端服務(wù)器內(nèi)的云端數(shù)據(jù)庫抽取相關(guān)地圖信息，并將行車路徑裁剪成以交通信號燈、路口以及當限速、車道數(shù)、道路名稱發(fā)生變化的地方為節(jié)點的分路段，所述車輛的行車路徑由分路段組成，且并對行駛路徑中的分路段進行編號；

所述行駛時間計算系統(tǒng)包括標準行駛時間計算系統(tǒng)和實際行駛時間計算系統(tǒng)，是用不同方法來計算車輛從出發(fā)地到達目的地所需要的時間，通過計算車輛經(jīng)過每個編號路段所需時間，然后求和獲得該條行車路徑下從出發(fā)地到達目的地所要的時間；

所述云端服務(wù)器包括云端數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，所述云端服務(wù)器在接收到車載終端提供的車輛所在的位置，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出實時交通信息和更新的道路信息，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)電信連接行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)，所述行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)通過接收數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出實時交通信息和更新的道路信息來對行車路徑進行優(yōu)化，所述行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)包括主動規(guī)劃系統(tǒng)和被動規(guī)劃系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述道路裁剪系統(tǒng)是以云端數(shù)據(jù)庫高精地圖為基礎(chǔ)，對裁剪路段進行描述：以云端數(shù)據(jù)庫高精地圖的6維特征向量表示的道路信息為基礎(chǔ)，并重新構(gòu)建一個以9維特征向量為基礎(chǔ)的臨時數(shù)據(jù)庫，然后通過臨時數(shù)據(jù)庫來表示裁剪路段元素RS(Road Section)：RS＝{RS_Number，RS_Name，RS_Direction，RS_Road Grade，RS_Lane Number，RS_Lane Type，RS_Length，RS_Speed，RS_Extensions}，

其中：

(1)RS_Number表示該路段的編號；

(2)RS_Name表示該路段的名稱；

(3)RS_Direction表示該路段的行車方向，每條道路都有兩個行車方向，兩個行車方向分別為上行和下行；

(4)RS_Road Grade表示該路段的等級，例如：快速路(高速公路、高架橋)、主干路、次干路和支路；

(5)RS_Lane Number表示該路段車道數(shù)量；

(6)RS_Lane Type表示該路段車道類型，例如：左轉(zhuǎn)車道、直行車道、右轉(zhuǎn)車道和應(yīng)急車道；

(7)RS_Length表示該路段的長度；

(8)RS_Speed表示該路段的限速；

(9)RS_Extensions為擴展項，根據(jù)不同路段元素所包含的具體信息，若前8項無法將其信息表述清楚，可將剩余內(nèi)容都在此擴展項中進行描述和解釋，若前8項能夠表述清楚，則此擴展項內(nèi)容為空，不用顯示。

優(yōu)選的，所述行駛時間計算系統(tǒng)包括標準行駛時間計算系統(tǒng)和實際行駛時間計算系統(tǒng)，通過標準行駛時間計算系統(tǒng)計算出標準行駛時間，通過實際行駛時間計算系統(tǒng)計算出實際行駛時間，所述標準行駛時間是指車輛按照每個編號路段的限速行駛，從出發(fā)地到達目的地需要的時間，所述實際行駛時間是指分別計算每個編號路段車輛通過的時間，然后將行車路徑下所有編號路段車輛通過的時間加和，即為該條行車路徑下車輛的實際行駛時間，標準行駛時間和實際行駛時間都包含車輛遇到紅綠燈時的等待時間，已知交通信號燈是按照事先設(shè)定的配時方案運行，變化周期是固定的，通過計算車輛到達路口的時間和此時路口交通信號燈的狀態(tài)，可以得出車輛在路口等待紅綠燈的時間。

優(yōu)選的，所述計算車輛行駛時間的計算方法如下：

車輛實際行駛時間是行駛路徑的每個編號路段行駛時間的加和，已知編號路段的長度，計算每個編號路段車輛通過的時間關(guān)鍵在于求解每個編號路段車輛的平均速度；

編號i路段中j車道車輛的平均速度用表示，其中i表示路段編號，j表示車道編號(從路面中心向路邊的方向進行編號1、2…)，通過車載定位系統(tǒng)可以知道t時刻車道j內(nèi)云端服務(wù)器可以采集到信息的車輛數(shù)為n，速度分別為v₁、v₂、...v_n，則t時刻編號路段i車道j的車輛平均速度為并每隔m秒計算一次，以最新的數(shù)據(jù)為準。

優(yōu)選的，所述行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)包括主動規(guī)劃系統(tǒng)和被動規(guī)劃系統(tǒng)；

所述主動規(guī)劃系統(tǒng)是指車輛在按照原路徑行駛過程中，以下一個編號路段的起始點作為車輛的出發(fā)點主動重新規(guī)劃行車路徑，并對每條路徑進行裁剪和編號，計算車輛行駛的實際時間，選出用時最短的行駛路徑，并將此最短路徑與最初行駛路徑在同一編號開始到達目的地的實際行駛時間進行比較，選擇用時最短的行車路徑作為車輛的最新行駛路徑，按照上述方式，當車輛進入一個編號路段的同時，以下一個編號路段的起始點為出發(fā)點重新進行路徑規(guī)劃，并按照上面的方法選出最佳行駛路徑，直到車輛進入最后一個編號路段，結(jié)束主動規(guī)劃；

所述被動規(guī)劃系統(tǒng)是指當某路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況，在該路段行駛的車輛并沒有將實時路況信息上傳至云端服務(wù)器時，會導致在主動規(guī)劃時，將該路段的路況信息按照正常情況考慮，出現(xiàn)錯誤的規(guī)劃，當出現(xiàn)這種情況時，需要通過被動規(guī)劃來調(diào)整行車路徑；

車輛在行駛過程中，路況信息是實時變化的，當行駛的路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況時，車輛的行駛路徑需要做出調(diào)整：當車輛所在車道發(fā)生特殊情況時，車輛改變行駛方向(例如直行→左轉(zhuǎn))，進入下一個路段后，以此路段作為出發(fā)點重新規(guī)劃行駛路徑；當該路段出現(xiàn)大面積擁堵或者因交通事故進行交通管制時，車輛按照原行駛路徑并根據(jù)現(xiàn)場交警的指揮行駛。

優(yōu)選的，所述被動規(guī)劃系統(tǒng)中，某一路段是否發(fā)生交通擁堵是通過標準行駛時間與實際行駛時間的關(guān)系來判斷的，如果實際行駛時間超過標準行駛時間的兩倍及以上，則認為該路段發(fā)生交通擁堵。

優(yōu)選的，所述云端服務(wù)器內(nèi)設(shè)有信號收發(fā)模塊，所述車載終端雙向信號連接信號收發(fā)模塊，信號收發(fā)模塊雙向電信連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)雙向電信連接高精地圖系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述云端數(shù)據(jù)庫位于云端服務(wù)器內(nèi)，且云端服務(wù)器包括云端數(shù)據(jù)庫、行車方案規(guī)劃系統(tǒng)和臨時數(shù)據(jù)庫文件，行車方案規(guī)劃系統(tǒng)從云端數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過基于啟發(fā)式搜索算法規(guī)劃行駛路徑，并將行駛路徑裁剪成不同的分路段，對路徑中的分路段進行編號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過道路裁剪系統(tǒng)、行駛時間計算系統(tǒng)和行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)之間的相互配合，是以行駛時間最短作為規(guī)劃條件，通過基于啟發(fā)式搜索算法規(guī)劃行車方案，行車方案中包括從出發(fā)地到達目的地的所有行駛路徑，計算車輛在所有行駛路徑中的行駛時間，車輛按照最初規(guī)劃的路徑行駛，當行駛路徑中出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等情況時，實時交通路況發(fā)生變化，原規(guī)劃路徑可能已經(jīng)不是用時最短的路徑，然后再通過重新規(guī)劃路徑來選擇最短的路徑，作為最佳行駛路徑，這樣可以提高了導航的效率，也節(jié)省了時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸示意圖；

圖2為本發(fā)明的云端服務(wù)器系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖3為本發(fā)明計算標準行駛時間示意圖；

圖4為本發(fā)明計算實際行駛時間實例圖；

圖5為本發(fā)明行車路徑主動規(guī)劃流程圖；

圖6為本發(fā)明行車路徑主動規(guī)劃示例圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-6，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種用于車輛導航的行車路徑規(guī)劃方法，包括道路裁剪系統(tǒng)、行駛時間計算系統(tǒng)和行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于：道路裁剪系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和行車方案規(guī)劃系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)從車載終端獲得車輛所在位置和行駛目的地位置信息，行車方案規(guī)劃系統(tǒng)從云端服務(wù)器內(nèi)的云端數(shù)據(jù)庫抽取相關(guān)地圖信息，并將行車路徑裁剪成以交通信號燈、路口以及當限速、車道數(shù)、道路名稱發(fā)生變化的地方為節(jié)點的分路段，車輛的行車路徑由分路段組成，且并對行駛路徑中的分路段進行編號；

行駛時間計算系統(tǒng)包括標準行駛時間計算系統(tǒng)和實際行駛時間計算系統(tǒng)，是用不同方法來計算車輛從出發(fā)地到達目的地所需要的時間，通過計算車輛經(jīng)過每個編號路段所需時間，然后求和獲得該條行車路徑下從出發(fā)地到達目的地所要的時間；

云端服務(wù)器包括云端數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，云端服務(wù)器在接收到車載終端提供的車輛所在的位置，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出實時交通信息和更新的道路信息，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)電信連接行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)，行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)通過接收數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)得出實時交通信息和更新的道路信息來對行車路徑進行優(yōu)化，行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)包括主動規(guī)劃系統(tǒng)和被動規(guī)劃系統(tǒng)。

道路裁剪系統(tǒng)是以云端數(shù)據(jù)庫高精地圖為基礎(chǔ)，對裁剪路段進行描述：以云端數(shù)據(jù)庫高精地圖的6維特征向量表示的道路信息為基礎(chǔ)，并重新構(gòu)建一個以9維特征向量為基礎(chǔ)的臨時數(shù)據(jù)庫，然后通過臨時數(shù)據(jù)庫來表示裁剪路段元素RS(Road Section)：RS＝{RS_Number，RS_Name，RS_Direction，RS_Road Grade，RS_Lane Number，RS_Lane Type，RS_Length，RS_Speed，RS_Extensions}，

其中：

(1)RS_Number表示該路段的編號；

(2)RS_Name表示該路段的名稱；

(3)RS_Direction表示該路段的行車方向，每條道路都有兩個行車方向，兩個行車方向分別為上行和下行；

(4)RS_Road Grade表示該路段的等級，例如：快速路(高速公路、高架橋)、主干路、次干路和支路；

(5)RS_Lane Number表示該路段車道數(shù)量；

(6)RS_Lane Type表示該路段車道類型，例如：左轉(zhuǎn)車道、直行車道、右轉(zhuǎn)車道和應(yīng)急車道；

(7)RS_Length表示該路段的長度；

(8)RS_Speed表示該路段的限速；

(9)RS_Extensions為擴展項，根據(jù)不同路段元素所包含的具體信息，若前8項無法將其信息表述清楚，可將剩余內(nèi)容都在此擴展項中進行描述和解釋，若前8項能夠表述清楚，則此擴展項內(nèi)容為空，不用顯示。

行駛時間計算系統(tǒng)包括標準行駛時間計算系統(tǒng)和實際行駛時間計算系統(tǒng)，通過標準行駛時間計算系統(tǒng)計算出標準行駛時間，通過實際行駛時間計算系統(tǒng)計算出實際行駛時間，標準行駛時間是指車輛按照每個編號路段的限速行駛，從出發(fā)地到達目的地需要的時間，實際行駛時間是指分別計算每個編號路段車輛通過的時間，然后將行車路徑下所有編號路段車輛通過的時間加和，即為該條行車路徑下車輛的實際行駛時間，標準行駛時間和實際行駛時間都包含車輛遇到紅綠燈時的等待時間，已知交通信號燈是按照事先設(shè)定的配時方案運行，變化周期是固定的，通過計算車輛到達路口的時間和此時路口交通信號燈的狀態(tài)，可以得出車輛在路口等待紅綠燈的時間。

計算車輛行駛時間的計算方法如下：

車輛實際行駛時間是行駛路徑的每個編號路段行駛時間的加和，已知編號路段的長度，計算每個編號路段車輛通過的時間關(guān)鍵在于求解每個編號路段車輛的平均速度；

編號i路段中j車道車輛的平均速度用表示，其中i表示路段編號，j表示車道編號(從路面中心向路邊的方向進行編號1、2…)，通過車載定位系統(tǒng)可以知道t時刻車道j內(nèi)云端服務(wù)器可以采集到信息的車輛數(shù)為n，速度分別為v₁、v₂、...v_n，則t時刻編號路段i車道j的車輛平均速度為并每隔m秒計算一次，以最新的數(shù)據(jù)為準。

行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)包括主動規(guī)劃系統(tǒng)和被動規(guī)劃系統(tǒng)；

主動規(guī)劃系統(tǒng)是指車輛在按照原路徑行駛過程中，以下一個編號路段的起始點作為車輛的出發(fā)點主動重新規(guī)劃行車路徑，并對每條路徑進行裁剪和編號，計算車輛行駛的實際時間，選出用時最短的行駛路徑，并將此最短路徑與最初行駛路徑在同一編號開始到達目的地的實際行駛時間進行比較，選擇用時最短的行車路徑作為車輛的最新行駛路徑，按照上述方式，當車輛進入一個編號路段的同時以下一個編號路段的起始點為出發(fā)點重新進行路徑規(guī)劃，并按照上面的方法選出最佳行駛路徑，直到車輛進入最后一個編號路段，結(jié)束主動規(guī)劃；

被動規(guī)劃系統(tǒng)是指當某路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況，在該路段行駛的車輛并沒有將實時路況信息上傳至云端服務(wù)器時，會導致在主動規(guī)劃時將該路段的路況信息按照正常情況考慮，出現(xiàn)錯誤的規(guī)劃，當出現(xiàn)這種情況時，需要通過被動規(guī)劃來調(diào)整行車路徑；

車輛在行駛過程中，路況信息是實時變化的，當行駛的路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況時，車輛的行車路徑需要做出調(diào)整：當車輛所在車道發(fā)生特殊情況時，車輛改變行駛方向(例如直行→左轉(zhuǎn))，進入下一個路段后，以此路段作為出發(fā)點重新規(guī)劃行車路徑；當該路段出現(xiàn)大面積擁堵或者因交通事故進行交通管制時，車輛按照原行車路徑并根據(jù)現(xiàn)場交警的指揮行駛。

被動規(guī)劃系統(tǒng)中，某一路段是否發(fā)生交通擁堵是通過標準行駛時間與實際行駛時間的關(guān)系來判斷的，如果實際行駛時間超過標準行駛時間的兩倍及以上，則認為該路段發(fā)生交通擁堵。

云端服務(wù)器內(nèi)設(shè)有信號收發(fā)模塊，車載終端雙向信號連接信號收發(fā)模塊，信號收發(fā)模塊雙向電信連接數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)雙向電信連接高精地圖系統(tǒng)。

云端數(shù)據(jù)庫位于云端服務(wù)器內(nèi)，且云端服務(wù)器包括云端數(shù)據(jù)庫、行車方案規(guī)劃系統(tǒng)和臨時數(shù)據(jù)庫文件，行車方案規(guī)劃系統(tǒng)從云端數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過基于啟發(fā)式搜索算法規(guī)劃行駛路徑，并將行駛路徑裁剪成不同的分路段，對路徑中的分路段進行編號。

工作原理：對于車輛行駛時間的計算，關(guān)鍵在于計算車輛的行駛距離和行駛速度，通過云端數(shù)據(jù)庫的高精地圖可以知道每條行駛路徑的長度，但由于車輛從出發(fā)地到達目的地的行駛速度不是一成不變的，無法計算車輛在整條行駛路徑中的行駛速度，但如果對整條行駛路徑進行道路裁剪，裁剪成不同的分路段，通過計算每個分路段的平均行駛速度和已知分路段的行駛距離可以計算出車輛在每個分路段的行駛時間，將其加和，即為車輛從出發(fā)地到達目的地的行駛時間。

車輛通過車載終端將目的地、車輛位置等信息上傳至云端服務(wù)器，并從云端服務(wù)器下載規(guī)劃好的路徑，如圖1所示，為數(shù)據(jù)傳輸示意圖。云端服務(wù)器包括：云端數(shù)據(jù)庫、行車方案規(guī)劃系統(tǒng)、臨時數(shù)據(jù)庫文件等，行車方案規(guī)劃系統(tǒng)從云端數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，通過基于啟發(fā)式搜索算法規(guī)劃行駛路徑，并將行駛路徑裁剪成不同的分路段，對路徑中的分路段進行編號。本發(fā)明將道路名稱、路口、交通信號燈以及當限速、車道數(shù)量發(fā)生變化的地方作為道路裁剪的節(jié)點，對裁剪路段的描述包括：

路段的等級，路段的等級不同，對車輛速度要求也不同；

路段的車道類型，車道類型分為左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)加直行、應(yīng)急車道等，車輛在不同類型車道行駛的速度也有所不同；

路段的限速，當不同路段的限速發(fā)生變化時，會影響車輛的行車速度；

路段的行車方向(每條道路都有兩個行車方向，兩個行車方向分別為上行和下行)，在某些特殊路段(例如在某些時段)，不同的行車方向?qū)囕v速度有影響；

路段車道的數(shù)量，當車輛從一個路段駛?cè)胂乱粋€路段時，車道數(shù)量的變化會影響車輛的行駛速度；

為更加詳細和精確的描述裁剪路段，可以對路段進行編號、標明路段名稱和長度。

云端數(shù)據(jù)庫中的高精地圖由一個6維特征向量表示，該特征向量包含各類道路信息、實時交通信息和車輛實時位置信息。本發(fā)明對裁剪路段的描述是用一個9維特征向量RS(Road Section)表示，并將其放在臨時數(shù)據(jù)庫文件中，如圖2所示的云端服務(wù)器系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。

RS＝{RS_Number，RS_Name，RS_Road Grade，RS_Lane Type，RS_Speed，RS_Direction，RS_Lane Number，RS_Length，RS_Extensions}。

其中：

(1)RS_Number表示該路段的編號；

(2)RS_Name表示該路段的名稱；

(3)RS_Direction表示該路段的行車方向，每條道路都有兩個行車方向，兩個行車方向分別為上行和下行；

(4)RS_Road Grade表示該路段的等級，例如：快速路(高速公路、高架橋)、主干路、次干路和支路；

(5)RS_Lane Number表示該路段車道數(shù)量；

(6)RS_Lane Type表示該路段車道類型，例如：左轉(zhuǎn)車道、直行車道、右轉(zhuǎn)車道和應(yīng)急車道；

(7)RS_Length表示該路段的長度；

(8)RS_Speed表示該路段的限速；

(9)RS_Extensions為擴展項，根據(jù)不同路段元素所包含的具體信息。若前8項無法將其信息表述清楚，可將剩余內(nèi)容都在此擴展項中進行描述和解釋，若前8項能夠表述清楚，則此擴展項內(nèi)容為空，不用顯示。

計算車輛行駛時間

將行駛路徑裁剪成以路口、交通信號燈等為節(jié)點的分路段，并對分段路進行編號，計算車輛通過每個編號路段所需的時間，將所有編號路段車輛行駛時間加和，即為車輛在該條行駛路徑下從出發(fā)地到達目的地所需要的時間。車輛的行駛時間分為標準行駛時間和實際行駛時間，標準行駛時間和實際行駛時間均包含車輛遇到紅綠燈時的等待時間；已知交通信號燈是按照事先設(shè)定的配時方案運行，可以從云端數(shù)據(jù)庫中獲得各個交通信號燈的配時方案，通過計算車輛到達路口的時間和此時路口交通信號燈的狀態(tài)，可以算出車輛在路口等待紅綠燈的時間。

標準行駛時間是指車輛按照每個編號路段的限速行駛，從出發(fā)地到達目的地需要的時間。已知編號i路段的長度和限速，通過公式T_Bi＝S_i/V_i+T_Bid，計算車輛通過編號i路段需要的時間，結(jié)果精確到秒，其中T_Bi表示車輛通過編號i路段所用的標準行駛時間，S_i表示編號i路段的長度，V_i表示編號i路段的限速，T_Bid表示車輛在編號i路段等待紅綠燈的時間。將行車路徑中各個編號路段的標準行駛時間加和，即為無人駕駛車在該條行駛路徑下從出發(fā)地到達目的地的標準行駛時間，如圖3所示，為計算標準行駛時間示意圖。

實際行駛時間是指首先計算每個編號路段車輛通過的行駛速度，根據(jù)已知編號路段的行駛距離，計算編號路段的行駛時間，然后將該行駛路徑下所有編號路段行駛時間加和，即為該條行駛路徑下車輛的實際行駛時間。已知編號i路段的長度，通過車載定位系統(tǒng)可以定位車輛的實時位置，根據(jù)編號路段同一時刻不同車輛的速度，可以計算該時刻編號路段的平均速度，通過公式計算車輛通過編號i路段需要的時間，結(jié)果精確到秒，其中T_Si表示車輛通過編號路段所用的實際行駛時間，S_i表示編號i路段的長度，表示編號i路段的平均速度，T_Sid表示車輛在編號i路段等待紅綠燈的時間。將行車路徑中各個編號路段的實際行駛時間加和，即為無人駕駛車在該條行駛路徑下從出發(fā)地到達目的地的實際行駛時間。

計算通過編號路段車輛平均速度的方法如下：

編號路段中車道車輛的平均速度：

編號i路段中j車道車輛的平均速度用表示，其中i表示路段編號，j表示車道編號(從路面中心向路邊的方向進行編號1、2…)，通過車載定位系統(tǒng)可知t時刻車道j內(nèi)云端服務(wù)器可以采集到信息的車輛數(shù)為n，速度分別為v₁、v₂、...v_n，則t時刻編號i路段j車道的車輛平均速度為并每隔m秒計算一次，以最新的數(shù)據(jù)為準。

如圖4所示，為計算實際行駛時間實例圖，該實例中的路段用9維向量表示：{③，星港路，一級，左，60，上行，2，5km}，其中擴展項為空，不顯示，即此路段是行駛路徑中的第3個編號路段，該路段的名稱為星港路，路段的等級是一級公路，車輛按照規(guī)劃路徑左轉(zhuǎn)車道行駛，該路段的限速為60，行駛方向是上行，該路段包括2條車道，該路段的長度為5km。

假設(shè)車輛在該路段等待交通信號燈的時間為30s，車輛行駛車道為左側(cè)車道，t時刻左側(cè)車道中通過云端服務(wù)器可以采集到信息的車輛數(shù)為5輛，每輛車的速度為v₁＝55km/h，v₂＝53km/h，v₃＝55km/h，v₄＝50km/h，v₅＝57km/h，則第3個編號路段在t時刻的車輛平均速度為

該路段的實際行駛時間：

計算車輛平均速度時可能出現(xiàn)以下特殊情況：

(1)當車道j上沒有車輛行駛時，則將此車道的限速作為車道車輛的平均速度；

(2)當車道j在車輛路徑規(guī)劃時有車輛的速度為零時，若速度為零的車輛的位置靠近交通信號燈，則認為此車輛正在等待紅燈，此時車輛的速度不作為計算車道平均速度的參考數(shù)據(jù)；

(3)由于不是所有在道路上行駛的車輛都能在云端服務(wù)器上采集到相關(guān)信息，針對此種情況，以在云端服務(wù)器能采集到相關(guān)信息的車輛為準。

行駛路徑的優(yōu)化

本發(fā)明通過基于啟發(fā)式搜索算法進行路徑規(guī)劃，車輛按照最初規(guī)劃的路徑行駛，當行駛路徑中出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等情況時，實時交通路況發(fā)生變化，原規(guī)劃路徑可能已經(jīng)不是用時最短的路徑，而需要重新規(guī)劃路徑，針對以上可能出現(xiàn)的問題，需要對行駛路徑進行優(yōu)化。根據(jù)云端服務(wù)器提供的實時交通信息和更新的道路信息，可以通過主動規(guī)劃和被動規(guī)劃兩種方式對行駛路徑進行優(yōu)化。

主動規(guī)劃：即車輛在按照原路徑行駛過程中，以編號路段的起始點作為車輛出發(fā)點主動重新規(guī)劃，尋找用時更短路徑的方式。

云端服務(wù)器根據(jù)車載終端上傳的目的地、車輛位置等信息進行路徑規(guī)劃，并對規(guī)劃路徑進行裁剪和編號，選擇用時最短的路徑作為最佳行駛路徑；車輛在行駛過程中，以行駛路徑中下一個編號路段的起始點為出發(fā)點重新規(guī)劃行駛路徑，并對每條路徑進行裁剪和編號，計算車輛的實際行駛時間，計算結(jié)果精確到秒，選出用時最短的行駛路徑；比較最佳行駛路徑與最新規(guī)劃的最短行駛路徑，從相同編號路段開始到達目的地的實際行駛時間；如果前者所需要的實際行駛時間更短，則按照原規(guī)劃路徑行駛；如果前者所需要的實際行駛時間更長，則按照最新規(guī)劃的最短路徑行駛；如果兩者需要的實際行駛時間相同，則選擇路程較短的路徑行駛。按照上述方式，當車輛進入一個編號路段的同時以下一個編號路段的起始點為出發(fā)點重新進行路徑規(guī)劃，并按照上面的方法選出最佳行駛路徑，直到車輛進入最后一個編號路段，結(jié)束主動規(guī)劃，如圖5所示，為行車路徑主動規(guī)劃流程圖。

當某路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況，在該路段行駛的車輛并沒有將實時路況信息上傳至云端服務(wù)器時，會導致在主動規(guī)劃時將該路段的路況信息按照正常情況考慮，出現(xiàn)錯誤的規(guī)劃，當出現(xiàn)這種情況時，需要通過被動規(guī)劃來調(diào)整行駛路徑。

被動規(guī)劃：即由于路況信息發(fā)生變化，導致車輛無法按照原規(guī)劃路徑繼續(xù)行駛，被動重新規(guī)劃路徑的方式。

車輛在行駛過程中，路況信息是實時變化的，當行駛的路段出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等特殊情況時，車輛的行駛路徑需要做出調(diào)整：

當車輛所在車道發(fā)生特殊情況時，車輛改變行駛方向(例如直行→左轉(zhuǎn))，進入下一個路段后，以此路段作為出發(fā)點重新規(guī)劃行駛路徑；

當該路段出現(xiàn)大面積擁堵或者因交通事故進行交通管制時，車輛按照原行駛路徑并根據(jù)現(xiàn)場交警的指揮行駛。

在本發(fā)明中，某一路段是否發(fā)生交通擁堵是通過標準行駛時間與實際行駛時間的關(guān)系來判斷的，如果實際行駛時間超過標準行駛時間的兩倍及以上，則認為該路段發(fā)生交通擁堵。

如圖6所示，為行車路徑主動規(guī)劃示例圖，A表示車輛的出發(fā)地，B表示車輛的目的地，a、b、c、d、e、f、g表示道路裁剪的節(jié)點，從A→B的路徑有9條：

(1)A→a→b→e→B；

(2)A→a→b→e→d→g→B；

(3)A→a→b→e→d→c→f→g→B；

(4)A→a→d→e→B；

(5)A→a→d→g→B；

(6)A→a→d→c→f→g→B；

(7)A→c→d→e→B；

(8)A→c→d→g→B；

(9)A→c→f→g→B；

計算每條路徑實際行駛時間，選擇用時最短的路徑行駛，假設(shè)路徑(1)的實際行駛時間最短，當車輛在A→a段行駛時，以a作為出發(fā)點進行第二次路徑規(guī)劃，從a→B的路徑有6條：

(1)a→b→e→B；

(2)a→b→e→d→g→B；

(3)a→b→e→d→c→f→g→B；

(4)a→d→e→B；

(5)a→d→g→B；

(6)a→d→c→f→g→B；

計算每條路徑實際行駛時間，選擇用時最短的路徑，假設(shè)路徑(4)的實際行駛時間最短；將第一次路徑規(guī)劃用時最短路徑(1)從a→b→e→B所用的實際行駛時間與第二次路徑規(guī)劃的第(4)條路徑所用的實際行駛時間進行比較，選擇用時較短的路徑，假設(shè)第二次規(guī)劃的第(4)條路徑用時更短，車輛從A行駛到a時，選擇第(4)條路徑a→d→e→B繼續(xù)行駛；當車輛在a→d段行駛時，以d作為出發(fā)點進行第三次路徑規(guī)劃，從d→B的路徑有3條：

(1)d→e→B；

(2)d→g→B；

(3)d→c→f→g→B；

計算每條路徑實際行駛時間，選擇用時最短的路徑，假設(shè)路徑(1)的實際行駛時間最短；與第二次路徑規(guī)劃用時最短的路徑(4)從d→e→B的路徑相同，所以車輛按照第二次規(guī)劃的路徑繼續(xù)行駛；當車輛在d→e段行駛時，以e作為出發(fā)點進行第四次路徑規(guī)劃，從e→B的路徑有1條：e→B；車輛按照第三次規(guī)劃的路徑繼續(xù)行駛；當車輛進入e→B路段時，結(jié)束主動規(guī)劃。車輛從出發(fā)點A到達目的地B的實際行駛路徑為：A→a→d→e→B。

本發(fā)明通過道路裁剪系統(tǒng)、行駛時間計算系統(tǒng)和行車路徑優(yōu)化系統(tǒng)之間的相互配合，以行駛時間最短作為規(guī)劃條件，通過基于啟發(fā)式搜索算法規(guī)劃行車方案，行車方案中包括從出發(fā)地到達目的地的所有行駛路徑，計算車輛在所有行駛路徑中的行駛時間，車輛按照最初規(guī)劃的路徑行駛，當行駛路徑中出現(xiàn)交通擁堵、交通事故、道路封堵等情況時，實時交通路況發(fā)生變化，原規(guī)劃路徑可能已經(jīng)不是用時最短的路徑，然后再通過重新規(guī)劃路徑來選擇最短的路徑，作為最佳行駛路徑，這樣可以提高了導航的效率，也節(jié)省了時間。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。