[發(fā)明專利]一種車輛速度及路徑規(guī)劃系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810375970.8
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108417069A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 王坤;聞時光;黃有華;孫秋野;秦德豪;孫茜
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學
• 主分類號: G08G1/0968
• 分類號: G08G1/0968
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，包括：

總服務器，擁有從城市交通控制總臺獲取的當前信號燈狀態(tài)以及每個信號燈的變化時間，當用戶終端發(fā)起數(shù)據(jù)獲取申請的時候能夠?qū)⑺璧臄?shù)據(jù)發(fā)送至用戶終端；

用戶終端，用于在獲取用戶輸入的目的地信息以及當前車輛位置信息后，判斷需要通過的信號燈位置信息，然后通過無線模塊向總服務器發(fā)起數(shù)據(jù)獲取申請，并在獲取到所需信息后做出車速與路徑規(guī)劃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端為手機、供用戶穿戴的智能移動穿戴設備或車載設備。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，智能移動穿戴設備為智能眼鏡、智能手環(huán)、智能手表、智能項鏈、智能頭盔中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述的用戶終端包括獲取位置信息的模塊、能夠與監(jiān)控裝置的接收器相匹配連接、并進行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谌ㄐ拍K和規(guī)劃模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述的第三通信模塊與接收器之間經(jīng)GSM、CDMA、3G、4G、藍牙、紅外、wifi中的一種或多種組合進行雙向數(shù)據(jù)交換。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，用戶終端上的獲取位置信息的模塊包括GPS模塊、GLONASS模塊、北斗衛(wèi)星導航定位模塊、MTSAT模塊、伽利略衛(wèi)星導航定位模塊中的一種或多種，以實現(xiàn)對用戶移動終端實時位置的精確定位。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶終端上的規(guī)劃模塊，用于獲取用戶的規(guī)劃行程信息，所述的規(guī)劃行程信息包括到達下個信號燈前應該保持的車速、預計用時而后綜合比對，根據(jù)用戶的選擇規(guī)劃目的包括能源最優(yōu)路徑或者時間最短路徑。

8.權(quán)利要求1-7任一所述的車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟001，向總服務器獲取所需的紅綠燈信息，該信息包括：此時信號燈的狀態(tài)、信號燈變化時間的間距、紅綠燈是否處于特殊狀態(tài)；

步驟002，根據(jù)已有的城市道路地圖，列出能到達目的地的所有路徑；

步驟003，根據(jù)當前道路的車流密度做出當前路段最高車速的判斷，車流密度M與最高車速V的關系為：V＝K/M；其中K為與道路相關的定值；

步驟004，根據(jù)下次可能通過的紅綠燈信息，并配合步驟002獲取的最高車速，將其作為本次行車的速度上限，同時將速度上限下移10km/h，作為本次行車的速度下限，得到行車的速度區(qū)間；

步驟005，將步驟003得到的行車區(qū)間作為設定車速，下個信號燈位置為出發(fā)位置，即將通過的第二個信號燈為目標位置，重復步驟002至003以得到下個路段速度區(qū)間；同時計算兩次速度區(qū)間平均值差值的絕對值|ΔV|；

步驟006，重復步驟004直至計算到目的地；求得|ΔV|的和，Sum|ΔV|；并估計用時；

步驟007，重復步驟003到步驟006，計算所有路徑的用時，以及Sum|ΔV|；采用公式：Q＝L*a+Sum|ΔV|*b，其中L為行車總路程；a，b為比例系數(shù)，隨著不同的車型比值不同；其計算結(jié)果作為能耗的評估方式；根據(jù)所選擇的路徑規(guī)劃目的，向用戶提交實時目標車速與規(guī)劃路徑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟002的列出能到達目的地的所有路徑的具體步驟包括：

步驟201，將現(xiàn)實世界的地圖進行簡化，將紅綠燈位置簡化成點陣；忽略相差不大的道路長度變化；

步驟202，從出發(fā)點向目標點進行路徑搜索，不斷更新當前點；

步驟203，由當前點信息與目標點位置繼續(xù)向前搜索，直到到達目標點。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛速度與路徑規(guī)劃系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟004的具體步驟包括：

步驟401，計算最快需要等待多少個信號燈變化周期，即紅變綠再變紅的用時，能夠在下個信號燈由綠轉(zhuǎn)紅的瞬間恰好通過路口，若當前信號燈為綠燈，則等需要等待信號燈變化周期為:

N＝[(L/V_上限-t₀)/(2*t_n)]；

其中：[]表示取為比括號內(nèi)數(shù)大的最小整數(shù)，L為路段路程，t₀表示當前信號燈距離下次變化的時間，t_n表示一次信號燈變化用時；

若當前信號燈為紅燈，則等需要等待信號燈變化周期，即紅變綠再變紅的用時為:

N＝[((L/V_上限-t₀)/t_n-1)/2]

其中：[]表示取為比括號內(nèi)數(shù)大的最小整數(shù)，L為路段路程，t₀表示當前信號燈距離下次變化的時間，t_n表示一次信號燈變化用時；

步驟402，通過步驟401計算的用時，計算行車速度區(qū)間，若現(xiàn)在信號燈狀態(tài)為綠燈，則行車速度區(qū)間為：

L/(t₀+(2×N)×t_n)～L/(t₀+(2×N-1)×t_n)或若L/(t₀+(2×N)×t_n)的值大于當前道路限速V_max，則行車速度區(qū)間為V_max～L/(t₀+(2×N-1)×t_n)；

若當前信號燈狀態(tài)為紅燈，則行車速度區(qū)間為：

L/(t₀+(2×N)×t_n)～L/(t₀+(2×N+1)×t_n)

或若L/(t₀+(2×N)×t_n的值大于當前道路限速V_max，則行車速度區(qū)間為V_max～L/(t₀+(2×N+1)×t_n)；

步驟403，N值加1，重復步驟402計算，得到另一可行速度區(qū)間，直至行車速度區(qū)間下限小于或等于當前道路限制速度下限；

步驟404，將所有速度區(qū)間列出，并取其中間值作為速度設定依據(jù)。