一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法，所述方法包括：路況采集單元周期性采集各路段的實(shí)時(shí)交通信息，并將實(shí)時(shí)交通信息發(fā)送給實(shí)時(shí)交通服務(wù)器，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將接收的實(shí)時(shí)交通信息處理后得到各路段的實(shí)時(shí)擁擠度；終端導(dǎo)航設(shè)備獲取起始位置和終點(diǎn)位置，經(jīng)路徑演算后提供行車路線一；終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的各路段的擁擠度，基于擁擠度最低策略提供行車路線二；終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的各路段在預(yù)定時(shí)間段后的預(yù)測(cè)擁擠度，基于預(yù)測(cè)擁擠度最低策略提供行車路線三。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用戶方便清楚地獲知行進(jìn)途中的實(shí)時(shí)路況及一段時(shí)間后的預(yù)測(cè)路況，提供三種線路給用戶選擇，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，提高了導(dǎo)航效率。
【專利說明】
一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于交通智能管理領(lǐng)域，具體涉及一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的導(dǎo)航方法是基于最短時(shí)間或最短路線在靜態(tài)路網(wǎng)中進(jìn)行路線搜索，提 供導(dǎo)航路線。但有時(shí)沿著導(dǎo)航路線行駛會(huì)遇到道路維修封閉、交通管制或交通事故等突發(fā) 事件，給出行帶來極大的不便。最優(yōu)的行駛路線與實(shí)時(shí)路況關(guān)系密切，獲取道路交通信息的 傳統(tǒng)方法是收聽廣播，這種方法實(shí)時(shí)性差、覆蓋范圍小且不直觀。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，目 前人們可以通過相關(guān)軟件查詢實(shí)時(shí)路況，從而規(guī)劃路線。這種方法可以有效規(guī)避像出現(xiàn)道 路維修封閉、交通管制或交通事故這類問題的道路，但對(duì)于道路擁堵問題效果不是很好，因 為有時(shí)查詢時(shí)不擁堵，但經(jīng)過一段時(shí)間后可能變得非常擁堵，同樣影響了導(dǎo)航效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法，該方法可實(shí)時(shí)查 詢路況信息，并能對(duì)路況進(jìn)行預(yù)測(cè)，基于實(shí)時(shí)路況信息及預(yù)測(cè)路況信息，為用戶提供三條行 車路線。
[0004] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法，使用一種導(dǎo)航系統(tǒng)， 所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括路況采集單元、實(shí)時(shí)交通服務(wù)器和終端導(dǎo)航設(shè)備，所述方法包括：
[0005] A)路況采集單元采集路段的實(shí)時(shí)交通信息，并將實(shí)時(shí)交通信息發(fā)送給實(shí)時(shí)交通服 務(wù)器，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將接收的實(shí)時(shí)交通信息處理后得到路段的實(shí)時(shí)擁擠度；
[0006] B)終端導(dǎo)航設(shè)備獲取起始位置和終點(diǎn)位置，經(jīng)路徑演算后提供行車路線一；
[0007] C)終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的擁擠度，基于擁擠度最低 的策略提供行車路線二；
[0008] D)終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段在預(yù)定時(shí)間段后的預(yù)測(cè)擁 擠度，基于預(yù)測(cè)擁擠度最低的策略提供行車路線三。
[0009] 進(jìn)一步的，所述步驟C)具體包括：
[0010] C1)終端導(dǎo)航設(shè)備向?qū)崟r(shí)交通服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求，所述實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求 中包含當(dāng)前位置及終點(diǎn)位置信息；
[0011] C2)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器收到終端導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求后，將當(dāng)前位置到終點(diǎn) 位置的所有路段的實(shí)時(shí)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備；
[0012] C3)終端導(dǎo)航設(shè)備收到當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的實(shí)時(shí)擁擠度后，基于實(shí) 時(shí)擁擠度最低策略，提供行車路線二。
[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟D)具體包括：
[0014] D1)終端導(dǎo)航設(shè)備向?qū)崟r(shí)交通服務(wù)器發(fā)送預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求，所述預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求 中包含當(dāng)前位置及終點(diǎn)位置信息；
[0015] D2)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器收到終端導(dǎo)航設(shè)備的預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求后，計(jì)算當(dāng)前位置到終 點(diǎn)位置的所有路段的預(yù)測(cè)擁擠度，并將預(yù)測(cè)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備；
[0016] D3)終端導(dǎo)航設(shè)備收到當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的預(yù)測(cè)擁擠度后，基于預(yù) 測(cè)擁擠度最低策略，提供行車路線三。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟D2)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型計(jì)算所述預(yù)測(cè)擁擠度，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)測(cè)模型的輸入層為實(shí)時(shí)交通信息，輸出層為預(yù)定時(shí)間段后的擁擠度，步驟D2)具體包括：
[0018] D21)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器接收預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求；
[0019] D22)為當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的每個(gè)路段建立對(duì)應(yīng)的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型；
[0020] D23)統(tǒng)計(jì)各路段的歷史交通信息，根據(jù)歷史交通信息訓(xùn)練出各個(gè)路段的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)測(cè)模型；
[0021] D24)將每個(gè)路段的實(shí)時(shí)交通信息輸入對(duì)應(yīng)路段的預(yù)測(cè)模型，得到該路段在預(yù)定時(shí) 間段后的擁擠度；
[0022] D25)將計(jì)算出的預(yù)測(cè)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備。
[0023]進(jìn)一步的，步驟C)與步驟D)在每進(jìn)入下一個(gè)路段前執(zhí)行；
[0024]本發(fā)明的有益效果:利用現(xiàn)有導(dǎo)航方法先規(guī)劃出一條線路，在行駛過程中通過獲 得實(shí)時(shí)的路段擁擠度及一段時(shí)間后的預(yù)測(cè)擁擠度，分別規(guī)劃出實(shí)時(shí)擁擠度最低的線路和預(yù) 測(cè)擁擠度最低的線路，且在行駛途中不斷更新。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使用戶方便清楚地 獲知行進(jìn)途中的實(shí)時(shí)路況及一段時(shí)間后的預(yù)測(cè)路況，提供多種線路給用戶選擇，實(shí)時(shí)性強(qiáng)， 提高了導(dǎo)航效率。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。
[0026] 圖2是圖1中步驟C)的具體流程示意圖。
[0027] 圖3是圖1中步驟D)的具體流程示意圖。
[0028]圖4是圖3中步驟D2)的具體流程示意圖。
[0029] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中使用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例及附圖對(duì)基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0031] 本發(fā)明使用的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括路況采集單元、實(shí)時(shí)交通服務(wù)器和終端導(dǎo)航設(shè)備。路 況采集單元可包括現(xiàn)有的一些交通設(shè)施，如路口的地磁線圈、高速公路的收費(fèi)設(shè)施、測(cè)速系 統(tǒng)和監(jiān)控等，還可包括交通崗?fù)ず脱策壾嚨目刂浦行摹?10及122的呼叫中心和天氣預(yù)測(cè)中 心等;實(shí)時(shí)交通服務(wù)器包括通信單元、處理單元和存儲(chǔ)單元，通信單元用于與路況采集單元 和終端導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，處理單元用于執(zhí)行數(shù)據(jù)運(yùn)算程序，存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 運(yùn)算程序、所有路段的實(shí)時(shí)交通信息及運(yùn)算結(jié)果;終端導(dǎo)航設(shè)備具有輸入功能、定位功能、 路徑規(guī)劃功能及基于地圖的路徑顯示功能。
[0032] 參閱圖1，執(zhí)行步驟A)，路況采集單元采集路段的實(shí)時(shí)交通信息，并將實(shí)時(shí)交通信 息發(fā)送給實(shí)時(shí)交通服務(wù)器，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將接收的實(shí)時(shí)交通信息處理后得到路段的實(shí)時(shí) 擁擠度。本發(fā)明中所說的路段為路口與路口之間的一段道路。具體地，實(shí)時(shí)交通信息主要包 括交通流信息（車流量、車速）、交通事件（交通事故、交通管制、道路維護(hù)）和天氣事件(霧 霾、雨雪)這三類，這些信息可利用現(xiàn)有的一些交通設(shè)施采集:如地磁線圈稍做改造，可統(tǒng)計(jì) 經(jīng)過該路口單位時(shí)間的車流量;高速公路收費(fèi)站可統(tǒng)計(jì)該高速路單位時(shí)間的車流量;各種 測(cè)速系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)車速;交通監(jiān)控系統(tǒng)采集的公路狀態(tài)視頻信息可轉(zhuǎn)換為路段中間段的車流 數(shù)據(jù);交通崗?fù)ず脱策壾嚨目刂浦行摹?10和122呼叫中心以及天氣預(yù)測(cè)中心等可采集交通 事件和天氣事件這兩類信息。路況采集單元將各路段的實(shí)時(shí)交通信息采集后傳輸給實(shí)時(shí)交 通服務(wù)器，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將這些信息進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)路段的擁擠度，具體的處理方 法是：
[0034] 其中，車流量為測(cè)得的單位時(shí)間經(jīng)過的車輛數(shù)，通行量為該路段的標(biāo)準(zhǔn)車流量，通 行量為定值，但發(fā)生交通事件或天氣事件時(shí)，通行量需根據(jù)這兩類信息通過模糊計(jì)算方法 進(jìn)行修改。實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將接收的實(shí)時(shí)交通流信息、計(jì)算出的擁擠度與各路段對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)， 以備查詢。路況采集單元周期性采集實(shí)時(shí)交通信息，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器及時(shí)更新數(shù)據(jù)。
[0035] 執(zhí)行步驟B)，終端導(dǎo)航設(shè)備獲取起始位置和終點(diǎn)位置，經(jīng)路徑演算后提供行車路 線一。在終端導(dǎo)航設(shè)備上輸入起始位置和終點(diǎn)位置，經(jīng)過路徑演算規(guī)劃出一條從起始位置 到終點(diǎn)位置的行車路線，并基于地圖由終端導(dǎo)航設(shè)備的顯示屏展示給用戶。用戶可以根據(jù) 實(shí)際需求設(shè)定路徑規(guī)劃條件，如行車距離最短、行車用時(shí)最少或高速路優(yōu)先等，獲得相應(yīng)的 行車路線。該步驟為現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)都具備的功能，所用技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
[0036] 執(zhí)行步驟C)，終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的擁擠度，基于 擁擠度最低的策略提供行車路線二。車輛按照步驟B)提供的行車路線一行駛，途中通過向 實(shí)時(shí)交通服務(wù)器發(fā)送查詢請(qǐng)求，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將當(dāng)前位置與終點(diǎn)位置之間所有路段的擁 擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備，終端導(dǎo)航設(shè)備根據(jù)擁擠度最低原則，經(jīng)過路徑演算提供行車路 線二。
[0037] 執(zhí)行步驟D)，終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段在預(yù)定時(shí)間段后 的預(yù)測(cè)擁擠度，基于預(yù)測(cè)擁擠度最低的策略提供行車路線三。本實(shí)施例選用一個(gè)三層的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，如圖5所示，預(yù)測(cè)模型的輸入層乂142434445分別為當(dāng)前擁擠度、雨 雪天氣的影響度、霧霾天氣的影響度、交通事故的影響度、交通管制(含道路維修與養(yǎng)護(hù)）的 影響度，將它們分別歸一化處理，具體為：
〇,9,嚴(yán)重霧靈（禁行除外） 0.0, -般霧霾
[0040] h = 一 ； 0Λ輕度務(wù)激 0,無霧霾 4.9, P:重影響交通（禁行除外） 0,6,-般影響交通
[00411 ; 0.3,輕度影響交通 0，無交通影響
[0042] X5交通管制（含道路維修與養(yǎng)護(hù)）的影響度，可按通行能力的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行賦值。輸 出層 丫1、￥2、￥3、￥4為預(yù)測(cè)的擁擠度，0<￥1彡0.25、0.25<￥2彡0.50、0.50<丫3彡0.75、0.75 <Y4彡1分別代表小于等于該路段的通行能力、不超過通行能力140%、不超過通行能力 170%、超過通行能力170%。具體步驟如圖4所示，終端導(dǎo)航設(shè)備向?qū)崟r(shí)交通服務(wù)器發(fā)送預(yù) 測(cè)擁擠度請(qǐng)求，所述預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求中包含當(dāng)前位置及終點(diǎn)位置信息；實(shí)時(shí)交通服務(wù)器接 收終端導(dǎo)航設(shè)備的預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求;實(shí)時(shí)交通服務(wù)器為當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的每個(gè)路段建 立對(duì)應(yīng)的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型;通過不斷輸入該路段相應(yīng)時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)， 來修正神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的參數(shù)，最后確定每個(gè)路段的預(yù)測(cè)模型;將每個(gè)路段的實(shí)時(shí)擁擠度、雨 雪天氣、霧霾天氣、交通事故、交通管制（含道路維修與養(yǎng)護(hù))數(shù)據(jù)輸入對(duì)應(yīng)路段的預(yù)測(cè)模 型，得到該路段在預(yù)定時(shí)間段后的擁擠度;將計(jì)算出的預(yù)測(cè)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備;終 端導(dǎo)航設(shè)備收到當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的預(yù)測(cè)擁擠度后，基于預(yù)測(cè)擁擠度最低策 略，提供行車路線三。其中學(xué)習(xí)的停止條件有下面兩種:設(shè)置最大迭代次數(shù)，比如使用數(shù)據(jù) 集迭代100次后停止訓(xùn)練;或計(jì)算訓(xùn)練集在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，達(dá)到一定門限值后停 止訓(xùn)練。本實(shí)施例中設(shè)置學(xué)習(xí)速率λ = 0.05( -般設(shè)置λ<〇.1)，采用訓(xùn)練次數(shù)1〇〇次后終止 學(xué)習(xí)，在測(cè)試集上的正確率達(dá)到了 92.03 %。
[0043]按照步驟Β)提供的行車路線一行駛，在行駛途中周期性或每進(jìn)入下一個(gè)路段前查 詢當(dāng)前位置與終點(diǎn)位置之間所有路段的擁擠度及預(yù)測(cè)擁擠度，并使用擁擠度最低路徑規(guī)劃 算法，為用戶更新?lián)頂D度最低的行車路線及預(yù)測(cè)擁擠度最低的行車路線。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于路況的實(shí)時(shí)導(dǎo)航方法，使用一種導(dǎo)航系統(tǒng)，所述導(dǎo)航系統(tǒng)包括路況采集單 元、實(shí)時(shí)交通服務(wù)器和終端導(dǎo)航設(shè)備，其特征在于，所述方法包括： A) 路況采集單元采集路段的實(shí)時(shí)交通信息，并將實(shí)時(shí)交通信息發(fā)送給實(shí)時(shí)交通服務(wù) 器，實(shí)時(shí)交通服務(wù)器將接收的實(shí)時(shí)交通信息處理后得到路段的實(shí)時(shí)擁擠度； B) 終端導(dǎo)航設(shè)備獲取起始位置和終點(diǎn)位置，經(jīng)路徑演算后提供行車路線一； C) 終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的擁擠度，基于擁擠度最低的策 略提供行車路線二； D) 終端導(dǎo)航設(shè)備獲取當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段在預(yù)定時(shí)間段后的預(yù)測(cè)擁擠度， 基于預(yù)測(cè)擁擠度最低的策略提供行車路線三。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C)具體包括： C1)終端導(dǎo)航設(shè)備向?qū)崟r(shí)交通服務(wù)器發(fā)送實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求，所述實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求中包 含當(dāng)前位置及終點(diǎn)位置信息； C2)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器收到終端導(dǎo)航設(shè)備的實(shí)時(shí)擁擠度請(qǐng)求后，將當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置 的所有路段的實(shí)時(shí)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備； C3)終端導(dǎo)航設(shè)備收到當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的實(shí)時(shí)擁擠度后，基于實(shí)時(shí)擁 擠度最低策略，捉供行車路線二。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D)具體包括： D1)終端導(dǎo)航設(shè)備向?qū)崟r(shí)交通服務(wù)器發(fā)送預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求，所述預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求中包 含當(dāng)前位置及終點(diǎn)位置信息； D2)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器收到終端導(dǎo)航設(shè)備的預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求后，計(jì)算當(dāng)前位置到終點(diǎn)位 置的所有路段的預(yù)測(cè)擁擠度，并將預(yù)測(cè)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備； D3)終端導(dǎo)航設(shè)備收到當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的所有路段的預(yù)測(cè)擁擠度后，基于預(yù)測(cè)擁 擠度最低策略，捉供行車路線三。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，具特征在于，步驟D2)中實(shí)時(shí)交通服務(wù)器采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 預(yù)測(cè)模型計(jì)算所述預(yù)測(cè)擁擠度，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的輸入層為實(shí)時(shí)交通信息，輸出層 為預(yù)定時(shí)間段后的擁擠度，步驟D2)具體包括： D21)實(shí)時(shí)交通服務(wù)器接收預(yù)測(cè)擁擠度請(qǐng)求； D22)為當(dāng)前位置到終點(diǎn)位置的每個(gè)路段建立對(duì)應(yīng)的初始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型； D23)統(tǒng)計(jì)各路段的歷史交通信息，根據(jù)歷史交通信息訓(xùn)練出各個(gè)路段的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè) 豐旲型； D24)將每個(gè)路段的實(shí)時(shí)交通信息輸入對(duì)應(yīng)路段的預(yù)測(cè)模型，得到該路段在預(yù)定時(shí)間段 后的擁擠度； D25)將各路段的預(yù)測(cè)擁擠度下發(fā)給終端導(dǎo)航設(shè)備。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C)與步驟D)在每進(jìn)入下一個(gè)路段前執(zhí) 行。
【文檔編號(hào)】G01C21/34GK106017496SQ201610353684
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】金明, 聶佰玲, 周波, 髙燕, 吳珊珊
【申請(qǐng)人】南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院