一種基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種車輛導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的導(dǎo)航 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前有兩種導(dǎo)航系統(tǒng)廣泛用于生活，一種是采用離線導(dǎo)航，它包括定位模塊，離線 的電子地圖W及路徑計(jì)算模塊。經(jīng)衛(wèi)星定位后，由離線的電子地圖提供道路信息，路徑計(jì)算 模塊計(jì)算出導(dǎo)航路徑。并由存儲(chǔ)下來(lái)的歷史交通記錄來(lái)避開在某些時(shí)間段里的擁堵路段， 運(yùn)種導(dǎo)航系統(tǒng)在道路狀況變化不大時(shí)具有良好的應(yīng)對(duì)效果，但是由于沒(méi)有采用實(shí)時(shí)的交通 信息作為參考，在道路狀況多變的城市中難W起到同樣的效果。
[000；3]現(xiàn)在多采用的是第二種導(dǎo)航系統(tǒng)，它具備了 GSM模塊，通過(guò)GPRS連接網(wǎng)絡(luò)中屯、，在 網(wǎng)絡(luò)中屯、更新實(shí)時(shí)交通信息，將實(shí)時(shí)交通信息加入考慮范圍之內(nèi)，然后進(jìn)行導(dǎo)航路徑的選 擇。解決了第一種導(dǎo)航系統(tǒng)沒(méi)有考慮到實(shí)時(shí)交通信息而使導(dǎo)航效果變差的問(wèn)題。
[0004] 但是運(yùn)種導(dǎo)航系統(tǒng)也存在著一個(gè)新問(wèn)題:交通信息會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，依 據(jù)一時(shí)的交通狀況而作出的最優(yōu)路徑選擇往往過(guò)一段時(shí)間又發(fā)生了變化。
[0005] 為解決運(yùn)個(gè)問(wèn)題，申請(qǐng)?zhí)枮?01410461054.8的中國(guó)專利公開了一種基于交通信息 預(yù)測(cè)的導(dǎo)航系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的實(shí)時(shí)交通信息W及已進(jìn)行路徑選擇的車輛路徑 信息，預(yù)測(cè)出未來(lái)路徑的交通狀況，選出最優(yōu)路徑。運(yùn)個(gè)發(fā)明考慮到了已規(guī)劃路徑的車輛對(duì) 后續(xù)車輛導(dǎo)航的影響，避免所有車輛都選擇在現(xiàn)在時(shí)刻最優(yōu)的路徑導(dǎo)致最優(yōu)路徑反而最擁 堵的問(wèn)題。但是沒(méi)有考慮到一些車輛在熟悉路段行駛時(shí)，沒(méi)有進(jìn)行導(dǎo)航對(duì)交通信息產(chǎn)生的 影響，W及路況變化對(duì)已進(jìn)行導(dǎo)航的車輛的選擇影響，使得路徑的交通狀況的預(yù)測(cè)失真，導(dǎo) 航效果變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)航終端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力無(wú)法做到在短時(shí)間內(nèi)對(duì)路 徑狀況作出預(yù)測(cè)等不足，本發(fā)明提供一種可對(duì)路徑的未來(lái)交通狀況作出快速及更準(zhǔn)確的預(yù) 測(cè)、從中選擇最優(yōu)導(dǎo)航路徑的基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的導(dǎo)航方法及系統(tǒng)。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[000引本發(fā)明一種基于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的導(dǎo)航方法，包括如下步驟：
[0009] 第一步:全城的車輛實(shí)時(shí)上傳行駛數(shù)據(jù)信息；
[0010] 第二步:服務(wù)器終端存儲(chǔ)并進(jìn)行算法模擬，得出全城路徑和車輛的相關(guān)信息：
[0011] 第=步:在導(dǎo)航終端輸入目的地后，服務(wù)器終端接收信息并計(jì)算出所有由當(dāng)前位 置到目的地的導(dǎo)航路徑，采集在導(dǎo)航路徑上且采用了導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛信息，和對(duì)由平時(shí)的 監(jiān)控得出的可能在導(dǎo)航路徑上的車輛的大概率行駛路徑信息，由此作出交通的初步預(yù)測(cè)；
[0012] 第四步：W初步預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)反向預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)的交通狀態(tài)，得出反向交通歸一化新息 平方；
[0013] 第五步:將歷史中在同一時(shí)刻同一路徑交通狀況的交通歸一化新息平方與反向交 通歸一化新息平方作比值A(chǔ)，設(shè)定閥值L，預(yù)測(cè)的時(shí)間段內(nèi)滿足條件A<L的時(shí)刻數(shù)所占全部 時(shí)刻數(shù)的比例大于50%，直接輸出運(yùn)一時(shí)段的初步交通預(yù)測(cè)，計(jì)算比較后選擇最優(yōu)路徑；
[0014] 若在預(yù)測(cè)的交通狀況的時(shí)間段內(nèi)，預(yù)測(cè)的交通信息與實(shí)時(shí)交通信息相比相差較 大，相差較大是指預(yù)測(cè)的車流量和車的平均速度大于或小于實(shí)時(shí)的車流量和車的平均速度 的數(shù)值超過(guò)6 W上，進(jìn)行第=步開始；
[001引第六步:若第一次預(yù)測(cè)的時(shí)間段內(nèi)滿足條件A<L的時(shí)刻數(shù)所占全部時(shí)刻數(shù)的比例 小于50%，則根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀態(tài)，采用校準(zhǔn)后的交通狀態(tài)預(yù)設(shè)值，W標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波算法計(jì) 算得出未來(lái)一段時(shí)間的交通狀態(tài)預(yù)測(cè)，返回第五步；自第二次開始得出的預(yù)測(cè)的時(shí)間段內(nèi) 滿足條件A<L的時(shí)刻數(shù)所占全部時(shí)刻數(shù)的比例小于50%，則通過(guò)調(diào)整k+1時(shí)刻新息協(xié)方差 來(lái)進(jìn)行對(duì)未來(lái)設(shè)定時(shí)間內(nèi)的交通狀態(tài)預(yù)測(cè)，返回第五步；
[0016] 當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，則重新進(jìn)行上述步驟：當(dāng)設(shè)定時(shí)間內(nèi)的預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確時(shí)，貝U 進(jìn)行第=步重新預(yù)測(cè)。
[0017] 進(jìn)一步地，所述全城路徑和車輛的相關(guān)信息，包括：
[0018] Al:導(dǎo)航終端收集全城每條路徑的歷史交通狀態(tài)值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)直接得出路徑楊通 情況下的車容納量；
[0019] A2:根據(jù)歷史交通狀態(tài)值計(jì)算得出每條路徑的交通狀態(tài)預(yù)示值，即校準(zhǔn)后的交通 狀態(tài)預(yù)設(shè)值；
[0020] A3:根據(jù)所得到的歷史交通狀態(tài)值計(jì)算得出每條路徑上的每時(shí)刻的交通歸一化新 息平方并存儲(chǔ)；
[0021] A4:根據(jù)頻繁模式樹算法得出車輛日常大概率行駛的路徑并存儲(chǔ)。
[0022] 進(jìn)一步地，所述歷史交通狀態(tài)值是指車流量和車的平均速度。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟A2交通狀態(tài)預(yù)設(shè)值的計(jì)算方法為：
[0024] W同一路徑每天k時(shí)刻和k+1時(shí)刻的歷史交通狀態(tài)值為模型（k = 0，l，2,3,4,5， 6......n)，
[0025] 々誦獻(xiàn)杰節(jié)賴.
[0026]
《1 )
[0027]其中：F化)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，G化)為輸入控制項(xiàng)矩陣，Wk)為過(guò)程噪聲序列，X(k) 表示歷史第k時(shí)刻的交通狀態(tài)值，U化)表示控制信號(hào)，巧k+ljk):表示W(wǎng)k時(shí)刻為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)的 k+i時(shí)刻的預(yù)測(cè)值;X代表歷史交通狀態(tài)值，同時(shí)采用道路上的外部測(cè)量設(shè)備如監(jiān)控器，地感 線圈等測(cè)量的交通狀態(tài)值作為系統(tǒng)測(cè)量值Z，同X-樣為歷史數(shù)據(jù);帶的量都代表系統(tǒng)預(yù) 測(cè)值，右上角帶W"的量代表轉(zhuǎn)置矩陣，右上角帶"-r的量代表逆矩陣；
[002引交通量測(cè)方程：
[0029]
(2)
[0030] S化+i!k)表示W(wǎng)k時(shí)刻為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)的k+1時(shí)刻的系統(tǒng)測(cè)量預(yù)測(cè)值，H化+1)為量測(cè)矩 陣，W化+1)為量測(cè)噪聲序列；
[0031] 濾波新息的運(yùn)算：
[00 創(chuàng)
[0033] Z化+1)代表k+1時(shí)刻的系統(tǒng)測(cè)量歷史值，I (k + I)表示k+1時(shí)刻的系統(tǒng)測(cè)量預(yù)測(cè)值
[0034] 協(xié)方差一步預(yù)測(cè)：
[0035] P(k+1 |k)=F(k)P(k)F'化)+Q(k) (4)
[0036] P/化)代表F化)的轉(zhuǎn)置矩陣，Q化)表示協(xié)方差
[0037] 新息協(xié)方差：
[003引 S(k+l)=H(k+l)P(k+l |k)H'化+1)+R(k+1) (5)
[0039] S化+1)新息協(xié)方差、H化+1)量測(cè)矩陣、P化+1 I k) Wk時(shí)刻為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)的k+1時(shí)刻的 協(xié)方差一步預(yù)測(cè)、化+1)量測(cè)矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣、R化+1)和Q化)代表不同的協(xié)方差
[0040] 增益：
[00川 K(k+l)=P(k+l |k)H'化+l)S-i(k+l) (B)
[0042] K化+1)表示用于下一步的k+1時(shí)刻的增益
[0043] A油、出去W立亡+壬口
[0044] (7)
[0045] X化+1)表示歷史中的X化+1)的k+1時(shí)刻的交通狀態(tài)值，
[0046] 協(xié)方差更新方程：
[0047] P(k+l)=P(k+l |k)-K化+1)S化+1 化'（k+1) (8)
[004引K'化+1)表示K化+1)的轉(zhuǎn)置矩陣。
[0049] 進(jìn)一步地，所述步驟A3交通歸一化新息平方，是W校準(zhǔn)后的交通狀態(tài)預(yù)設(shè)值求得 該路徑在該時(shí)間段的的交通歸一化新息平方：
[0050] ￡v(k)=v'化）S_i(k)v(k) (9)
[0051] 化)交通歸一化新息平方，化)k時(shí)刻的濾波新息的轉(zhuǎn)置矩陣，S^i化)新息協(xié)方 差的逆矩陣，V化)表示k時(shí)刻的濾波新息。
[0052] 進(jìn)一步地，所述步驟A4中所述車輛日常大概率行駛的路徑，是指日常車輛在不同