CN101349566A - 一种车辆实时导航方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆实时导航方法和***，该导航方法包括：根据用户的起始地和目的地获取多条备选路径；获取相关路段的固有属性的权值；根据实时监控信息获取相关路段的实时属性的权值；根据固有属性和实时属性的权值以及对应权重获取备选路径的加权得分；以及根据加权得分选择行车路径。通过上述方法和***，本发明在现有基于卫星定位***和地理信息***的车辆导航***中进一步引入路段实时属性以及权重和权值的概念。利用通过实时监控获得的实时属性结合固有属性获得反应行车路径的实时通行状况的加权得分。

Description

一种车辆实时导航方法及***

【技术领域】

本发明涉及一种车辆实时导航方法及***，具体涉及一种基于卫星定位***和地理信息***的车辆实时导航方法及***。

【背景技术】

在现有车辆导航***中，行车路径的选择往往是基于距离最短原则。卫星定位***(GPS)和地理信息***(GIS)给出多条备选路径以及相关路段的长度，处理***则对相关路段的长度进行求和，并将距离最短的路径作为最佳行车路径。然而，众所周知到达目的地的行车时间除了由路程距离决定外还受到众多因素的影响，例如道路等级、路面质量、交通管制、交通流量、平均车速等。特别是像交通管制、交通流量、平均车速这样的实时因素随着不同时段而发生变化，并往往对行车时间造成重大影响。比方说，某条路径虽然在距离上是最短的，但可能由于交通管制或车辆拥堵而实际上是不可到达或者是次选的。

【发明内容】

为了解决现有技术的车辆导航***无法对路段的实时状况进行评估，导致选择的路径并非实际最优选路径的技术问题，本发明提供一种能够根据实时监控信息对行车路径的实时通行状况进行评估进而选择实时优选路径的车辆实时导航方法及***。

本发明解决现有技术的车辆导航***无法对路段的实时状况进行评估，导致选择的路径并非实际最优选路径的技术问题所采用的技术方案是：提供一种车辆实时导航方法，该实时导航方法包括：根据用户的起始地和目的地获取多条备选路径；获取该多条备选路径的相关路段的固有属性的权值；根据实时监控信息获取该多条备选路径的相关路段的实时属性的权值；根据固有属性和实时属性的权值以及固有属性和实时属性的对应权重获取多个备选路径的加权得分；以及根据加权得分选择行车路径。

根据本发明一优选实施例，固有属性包括通过地理信息***获得的路段长度、路段宽度、道路等级或路面质量。

根据本发明一优选实施例，实时属性包括通过交通实时监控***获得的交通管制、平均车速或交通流量。

根据本发明一优选实施例，实时属性进一步包括直行延误、左转延误或右转延误。

根据本发明一优选实施例，直行延误、左转延误或右转延误通过路段宽度和平均车速计算获得。

根据本发明一优选实施例，实时属性通过IPv6网络获得。

根据本发明一优选实施例，加权得分通过固有属性和实时属性的权值与对应权重相乘求和获得。

根据本发明一优选实施例，固有属性和实时属性的对应权重通过层次分析方法获得，该层次分析方法包括：根据车辆到达时间的影响因素建立层次结构模型并确定固有属性和实时属性；根据各影响因素的重要程度构建层次结构模型中各层次的判断矩阵；根据判断矩阵计算固有属性和实时属性的对应权重。

本发明解决现有技术的车辆导航***无法对路段的实时状况进行评估，导致选择的路径并非实际最优选路径的技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种车辆实时导航***，该实时导航***包括：卫星定位***；用于与卫星定位***配合根据用户的起始地和目的地获取多条备选路径并获取多条备选路径的相关路段的固有属性的权值的地理信息***；用于从交通实时监控***获取多条备选路径的相关路段的实时属性的权值的实时通讯***；根据固有属性和实时属性的权值以及固有属性和实时属性的对应权重获取多个备选路径的加权得分的处理***。

根据本发明一优选实施例，实时通讯***基于IPv6网络。

通过上述方法和***，本发明在现有基于卫星定位***和地理信息***的车辆导航***中进一步引入路段实时属性以及权重和权值的概念。利用通过实时监控获得的实时属性结合固有属性获得反应行车路径的实时通行状况的加权得分，进而根据加权得分选择实时优选行车路径。

【附图说明】

图1是本发明的车辆实时导航***的***数据流程图；

图2是本发明利用层次分析方法构建的权重影响因素的层次结构模型。

【具体实施方式】

如图1所示，图1是本发明的车辆实时导航***的***数据流程图。

在本发明的车辆实时导航***中，首先根据用户的起始地和目的地，由卫星定位***(GPS)和地理信息***(GIS)给出起始地和目的地之间的第一、第二、第三乃至第K条备选路径，该备选路径的条数可以根据经验值确定。地理信息***(GIS)进一步给出与备选路径相关的各路段的固有属性的权值。随后，针对各相关路段，由***的实时通讯***(未图示)向交通实时监控***发出请求以便获得相关路段的实时属性的权值。然后，由处理***(未图示)根据各相关路段的固有属性和实时属性的权值以及与各固有属性和实时属性对应的权重计算出每个备选路径的加权得分并将加权得分反应给处理***，处理***根据得分排序，给出最佳行车路径。

在本实施例中，实时通讯***优选通过IPv6网络获得路段实时属性，以便充分利用IPv6网络的移动性和安全性。为此，优选在用户购买汽车时，由车辆管理部门和相关部门联合为车辆分配一个本地区的IPv6地址，该IPv6地址可以与汽车牌照对应。加权得分通过固有属性和实时属性的权值与对应权重相乘求和获得。

众所周知，影响车辆达到时间的因素有很多并且每种影响因素对达到时间的影响程度又有所不同，为此需要根据实际情况设定适当数量的固有属性和实时属性及其相应权重。一般来说，固有属性和实时属性以其相应权重可以由***设计者根据经验设定。

本发明下文中介绍一种基于层次分析方法(AHP)的道路权重评定方案。

层次分析方法是美国著名***工程与运筹学专家A E Saaty教授于20世纪70年代创立的。该方法主要功能为：将要研究的问题所含的各类因素按一定隶属关系分为相互联系的若干层次，再利用特定的数学方法来计算和确定每一层次的因素相对重要程度及其权重值，最后以计量值从高至低排出主次顺序来分析解决该问题的实质，并得出正确的结论。

一般来说，层次分析方法包括4个基本步骤：

(1)将问题层次化

根据问题给出层次结构框图，用以说明层次间的递阶结构与各因素间的从属关系；

(2)构造判断矩阵

根据统一的Saaty 1-9级判断矩阵标准度表(表1)，对各层因素两两间量化比较，形成判断矩阵。

表1  Saatv 1～9级判断矩阵标准度

(3)层次单排序和一致性检验

根据构造的判断矩阵计算各层因素相对于上一层次有关因素重要程度的量化值。该过程是一个求解矩阵最大特征根(λmax)及其特征向量(w)的计算过程，一致性检验则是验证判断矩阵是否具有满意的一致性。

(4)总排序

在各层次单排序基础上，进行所有因素相对于最高层次重要性程度总的排名顺序量化值的计算，并作总排序的一致性检验。

在本发明中，采用上述层次分析方法根据对车辆到达时间的不同影响因素进行层次化并根据不同影响因素的重要程度计算各影响因素的权重：

1.根据车辆到达时间的影响因素建立层次结构模型并确定固有属性和实时属性

影响车辆到达时间的因素有很多，例如：交通堵塞是世界各大城市的共同矛盾。路面质量、道路等级、交通流量的大小对车速影响很大，各种交通限制条件如单行道、交通中的转向限制使原本相通的道路在实际生活中却不可到达。此外，在交叉口由于堵塞而引起的延误在整个出行时间中所占的比例达30％，也不容忽视。为此，根据各因素对车辆到达时间的影响程度，我们提出了如图2所示的层次结构模型。

在图2中，车辆到达时间O的第一层影响因素包括：路程行程时间B₁和交叉口延误B₂。路程行程时间B₁的影响因素进一步包括交通管制C₁、路段长度C₂、平均车速C₃、路段宽度C₄、道路等级C₅、交通流量C₆和路面质量C₇。交叉口延误B₂的影响因素进一步包括交通管制C₁、直行延误C₈、左转延误C₉和右转延误C₁₀。

其中，路段长度C₂、路段宽度C₄、道路等级C₅或路面质量C₇为路段的固有属性，通过地理信息***(GIS)获得。交通管制C₁、平均车速C₃或交通流量C₆是路段的实时属性，通过交通实时监控***获得。此外，直行延误C₈、左转延误C₉或右转延误C₁₀也是路段的实时属性，通过路段宽C₄度和平均车速C₃计算获得。

2.依据图2所示的层次结构模型，通过采用1-9及其倒数的标度方法构造各层次的判断矩阵并计算各影响因素相对上一层次的权重。

(1)根据各因素B_i对目标O的相对重要性构建判断矩阵O-B如下：

表2  判断矩阵O-B

权重的计算方法有很多种，例如和法、根法、特征根法等。在本实施例中。我们采用和法进行计算各因素B_i相对目标O的权重，其计算步骤如下：

第一步：判断矩阵的元素按列归一化；

第二步：将归一化后的各列相加；

第三步：将相加后的向量除以n即得权重向量。

例如：上面的O-B判断矩阵的权重计算如下：

w1＝1/2×(1÷4/3+3/4)＝0.75

w2＝1/2×(1/3÷4/3+1/4)＝0.25

(2)同理构造各因素C_i对B_i的判断矩阵并计算C_i相对B_i的权重

表3  判断矩阵B₁-C及其特征向量

表4  判断矩阵B₂-C及其特征向量

(3)计算各因素C_i相对O的总权重并排序，结果见表5。

表5  各因素权重总排序

3.对计算结果进行一致性检验

(1)先进行单排序检验

由于一阶、二阶矩阵总是一致的，因此我们只需对B₁-C、B₂-C判断矩阵进行检验。

例如，对B₁-C判断矩阵计算结果如下：

$B_{w1}=\left[\begin{array}{ccccccc}1& 7& 7& 7& 7& 7& 7\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\\ \frac{1}{7}& 2& 2& 2& 2& 1& 1\\ \frac{1}{7}& 2& 2& 2& 2& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}0.5254\\ 0.0621\\ 0.0621\\ 0.0621\\ 0.0621\\ 0.1131\\ 0.1131\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}3.8476\\ 0.4366\\ 0.4366\\ 0.4366\\ 0.4366\\ 0.7981\\ 0.7981\end{array}\right]$

${\mathrm{\λ}}_{\max }=\mathrm{\Σ}\frac{{\left(B_{\stackrel{\‾}{w}}\right)}_i}{n{w}_i}=7.0798$

$C_I=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}=\frac{7.0798-7}{7-1}=0.0133$

查(表2)R_I＝1.36

代入C_R＝C_I/R_I＝0.0133/1.36＝0.0098＜0.10，所以一致性检验通过。同理，对B₂-C判断矩阵计算如下：

$B_{w2}=\left(\begin{array}{cccc}1& 7& 7& 7\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1\\ \frac{1}{7}& 1& 1& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}0.7\\ 0.1\\ 0.1\\ 0.1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}2.8\\ 0.4\\ 0.4\\ 0.4\end{array}\right)$

则

${\mathrm{\λ}}_{\max }=\mathrm{\Σ}\frac{{\left(B_{\stackrel{\‾}{w}}\right)}_i}{n{\stackrel{\‾}{w}}_i}=3.5366$

$C_I=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}=\frac{4-4}{4-1}=0$

查(表2)R_I＝0.89(n＝4)代入C_R＝C_I/R_I＝0＜0.10，所以一致性检验通过。

(2)再作总排序检验

C_I总＝∑Wi×C_Ii＝0.75×0.0133+0.25×0＝0.009975

R_I总＝∑Wi×R_Ii＝0.75×1.36+0.25×0.89＝1.2425

则C_R总＝C_I总/R_I总＝0.009975/1.2425＝0.008＜0.1，所以，一致性检验通过。

通过以上计算结果表明，在以旅行时间为标准的道路权重评定方案中的各因素中，交通管制、交通流量和路面质量的影响较大，它们的权重之和是0.7387，占全部因素的73.87％，这与经验所得结果相似。

综上所述，通过上述方法和***，在现有基于卫星定位***和地理信息***的车辆导航***中进一步引入路段实时属性以及权重和权值的概念。利用通过实时监控获得的实时属性结合固有属性获得反应行车路径的实时通行状况的加权得分，进而根据加权得分选择实时优选行车路径。

在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在不脱离本发明所保护的范围和精神的情况下，可根据不同的实际需要设计出各种实施方式。

Claims (10)

1.一种车辆实时导航方法，所述实时导航方法包括：

根据用户的起始地和目的地获取多条备选路径；

获取所述多条备选路径的相关路段的固有属性的权值；

根据实时监控信息获取所述多条备选路径的相关路段的实时属性的权值；

根据所述固有属性和所述实时属性的权值以及所述固有属性和所述实时属性的对应权重获取所述多个备选路径的加权得分；以及

根据所述加权得分选择行车路径。

2.根据权利要求1所述的实时导航方法，其特征在于：所述固有属性包括通过地理信息***获得的路段长度、路段宽度、道路等级或路面质量。

3.根据权利要求2所述的实时导航方法，其特征在于：所述实时属性包括通过交通实时监控***获得的交通管制、平均车速或交通流量。

4.根据权利要求3所述的实时导航方法，其特征在于：所述实时属性进一步包括直行延误、左转延误或右转延误。

5.根据权利要求4所述的实时导航方法，其特征在于：所述直行延误、所述左转延误或所述右转延误通过路段宽度和平均车速计算获得。

6.根据权利要求1所述的实时导航方法，其特征在于：所述实时属性通过IPv6网络获得。

7.根据权利要求1所述的实时导航方法，其特征在于：所述加权得分通过所述固有属性和所述实时属性的权值与所述对应权重相乘求和获得。

8.根据权利要求1所述的实时导航方法，其特征在于：所述固有属性和所述实时属性的对应权重通过层次分析方法获得，所述层次分析方法包括：

根据车辆到达时间的影响因素建立层次结构模型并确定所述固有属性和所述实时属性；

根据各所述影响因素的重要程度构建所述层次结构模型中各层次的判断矩阵；

根据所述判断矩阵计算所述固有属性和所述实时属性的对应权重。

9.一种车辆实时导航***，其特征在于：所述实时导航***包括：

卫星定位***；

地理信息***，用于与所述卫星定位***配合根据用户的起始地和目的地获取多条备选路径并获取所述多条备选路径的相关路段的固有属性的权值；

实时通讯***，用于从交通实时监控***获取所述多条备选路径的相关路段的实时属性的权值；

处理***，根据所述固有属性和所述实时属性的权值以及所述固有属性和所述实时属性的对应权重获取所述多个备选路径的加权得分。

10.根据权利要求9所述的实时导航***，其特征在于：所述实时通讯***基于IPv6网络。

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