一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法及系統(tǒng)，所述方法包含：步驟101）通過在復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群周邊和要道布設(shè)二維碼或分類碼等定位標(biāo)簽；步驟102）將現(xiàn)實場景中布設(shè)定位標(biāo)簽的各個物理位置和二維碼或分類碼等定位標(biāo)簽進行關(guān)聯(lián)；步驟103）通過手持或車載終端通過掃描布設(shè)在現(xiàn)實場景中的定位標(biāo)簽，實現(xiàn)定位和基于定位的路徑規(guī)劃。所述步驟101）進一步包含：步驟101-1）用于生成定位標(biāo)簽的步驟；步驟101-2）用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)?；步驟101-3）為各路段分配不同的權(quán)重值，然后基于得到的路網(wǎng)拓?fù)浜吐范螜?quán)重值得到最優(yōu)邊控制集，為最優(yōu)的邊控制集布設(shè)定位標(biāo)簽。
【專利說明】一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市交通信息服務(wù)系統(tǒng)和方法，具體涉及一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)服務(wù)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市快速發(fā)展，復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群等城市復(fù)雜交通環(huán)境越來越多，給公眾出行造成了很大的問題，公眾對于在城市復(fù)雜交通環(huán)境中的精確路徑誘導(dǎo)信息服務(wù)需求越來越強烈。城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)信息服務(wù)的主要問題有:一是出行者位置難以精確定位，二是起點到終點的路徑誘導(dǎo)問題。
[0003]為解決上述問題，一般的做法是在城市復(fù)雜交通環(huán)境周邊時，使用智能手持終端，利用衛(wèi)星定位技術(shù)，從而進行定位與誘導(dǎo)；而在室內(nèi)，則通過布設(shè)無線接入設(shè)備，來進行定位和誘導(dǎo)。
[0004]針對上述問題，專利“200610155115.3”中給出了一種將二維碼標(biāo)注在地圖上，通過移動電話識讀二維碼地圖上的二維碼，從而獲得更廣泛的信息，輔助出行者出行和查詢地圖信息。
[0005]目前，無論是室外的衛(wèi)星定位方法，還是室內(nèi)無線定位方法，在城市復(fù)雜交通壞境中提供定位和路徑誘導(dǎo)信息服務(wù)時，都存在一定的弊端和問題，主要有:
[0006]I)對于衛(wèi)星定位受制于衛(wèi)星信號強度、周邊高樓遮擋等問題，定位精度難以保障；對于室內(nèi)無線定位，同樣其定位精度較低，并且手持終端或車載終端需要具有無線連接模塊，而且需要實時與無線接入設(shè)備保持連接。例如，很難分辨某個出行者是在立交上還是立交下。
[0007]2)如果通過增加室外衛(wèi)星定位的路側(cè)增強設(shè)備或室內(nèi)無線接入設(shè)備來提升定位的精確度，則使得建設(shè)的成本大大增加，在現(xiàn)實生活中難以大規(guī)模應(yīng)用。
[0008]3)由室外進入室內(nèi)或室內(nèi)走出室外時，進行定位和誘導(dǎo)都需要在衛(wèi)星定位和無線定位之間切換，對于使用者而言造成一定的不便，同時手持終端或車載終端還需要具備衛(wèi)星定位模塊和具備與該樓宇無線網(wǎng)絡(luò)同類型的無線通訊模塊(例如無線局域網(wǎng)、射頻識別、超聲波、紅外等)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是，為克服上述問題，從而提供一種簡易的、可廣泛應(yīng)用于復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群等城市復(fù)雜交通環(huán)境中的定位和路徑誘導(dǎo)方法，通過在復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群周邊及室內(nèi)關(guān)鍵交通節(jié)點和要道布設(shè)二維碼、分類碼等定位標(biāo)簽，將其位置和已布設(shè)的定位標(biāo)簽進行關(guān)聯(lián)，并通過手持或車載終端在出行的過程中，通過掃描定位標(biāo)簽，實現(xiàn)精確定位和路徑規(guī)劃服務(wù)功能。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，所述方法包含:
[0011]步驟101)通過在復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群周邊及室內(nèi)關(guān)鍵交通節(jié)點和要道布設(shè)定位標(biāo)簽，所述定位標(biāo)簽包含二維碼、分類碼或電子感應(yīng)器等其它類別定位標(biāo)簽；
[0012]步驟102)將現(xiàn)實場景中布設(shè)的定位標(biāo)簽的各個物理位置和這些定位標(biāo)簽在電子地圖中的位置進行關(guān)聯(lián)；
[0013]步驟103)通過手持或車載終端通過掃描布設(shè)在現(xiàn)實場景中的定位標(biāo)簽，實現(xiàn)定位和基于定位的路徑規(guī)劃和交通誘導(dǎo)。
[0014]上述步驟101)進一步包含:
[0015]步驟101-1)用于生成定位標(biāo)簽的步驟；
[0016]步驟101-2)用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)洌?br> [0017]其中，所述可區(qū)分節(jié)點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (1,0, M, C),I表示匯聚點，O表示發(fā)散點，I和O都是節(jié)點集合;Μ表示主邊,C代表連接邊,M和C都是邊集合，且可區(qū)分節(jié)點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0018]條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發(fā)；
[0019]條件2，能夠有多條邊從發(fā)散點出發(fā)，但僅允許一條邊指向發(fā)散點；
[0020]條件3，M是由匯聚點指向發(fā)散點的邊；
[0021]條件4，C是由發(fā)散點指向匯聚點的邊；
[0022]步驟101-3)用于根據(jù)路段的重要程度為各路段分配不同的權(quán)重值，然后基于可區(qū)分節(jié)點模型得到的路網(wǎng)拓?fù)浜吐范螜?quán)重值，并采用圖論得到一個最優(yōu)的邊控制集，為最優(yōu)的邊控制集布設(shè)定位標(biāo)簽；
[0023]其中，所述路段權(quán)重值采用如下策略獲得:依據(jù)統(tǒng)計得到的路網(wǎng)中所有路段的重要程度，并通過模糊綜合評價方法得到每個路段的權(quán)重值。
[0024]上述步驟101-3)進一步包含:
[0025]步驟101-3-1)用于確定路段的權(quán)重的步驟，該步驟中首先將路段的重要程度劃分為若干級別，然后對路網(wǎng)中的每個路段依據(jù)道路等級、通行舒適度、與周邊道路的聯(lián)通性和道路周邊壞境評價因素進行重要程度級別打分，并通過模糊綜合評價方法確定路網(wǎng)中每個路段評價因素在權(quán)重等級上的隸屬度，其隸屬度最大值確定為該路段的權(quán)重值；
[0026]步驟101-3-2)基于采用可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建的路網(wǎng)拓?fù)鋱DG = (I, O, M, C)和步驟101-3-1)確定的路段權(quán)重值，找到一個最優(yōu)的邊控制集，然后進行定位標(biāo)簽布設(shè)；
[0027]其中，邊控制集的定位為:
[0028]G= (1,0, Μ, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E (H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示對兩個集合取并。
[0029]上述步驟101-3-2)進一步包含:
[0030]步驟1，由人工采集城市復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)數(shù)據(jù)并基于可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建路網(wǎng)拓?fù)洌渲?，nl表示復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械捻旤c數(shù)量；n2表示復(fù)雜環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械挠邢蜻厰?shù)量。[0031]步驟2:首先給權(quán)重為最高級的路段布設(shè)定位標(biāo)簽，權(quán)重為最高級的路段為必須布設(shè)定位標(biāo)簽的路段，布設(shè)路段數(shù)為π3 ；
[0032]步驟3:則此時已經(jīng)設(shè)置了檢測器的路段為η3，這些路段對應(yīng)圖G中的邊的集合為F，其中F={e|e e E(G)},且e對應(yīng)的路段設(shè)置了定位標(biāo)簽；再定義邊集合H和邊集合I，且所述邊集合H滿足:H=G-F,邊集合I滿足J= 0 ；
[0033]步驟4:在邊的集合F中任選一條邊e e E(F)且H I,使得邊集合I和邊集合H同時滿足:1=1 U {e}且 H=H-Kh (e)；
[0034]步驟5:如果邊結(jié)合F和邊集合I滿足:F=I，即邊集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4;
[0035]步驟6:設(shè)邊集合J，J= Ie I e e E (H)，且e對應(yīng)的路段權(quán)重為下一級}；
[0036]當(dāng)E(J)#.，貝1J 選擇任一條邊 e e E (J),使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)；
[0037]步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網(wǎng)路段的權(quán)重最低級，則回到步驟6，否則此時H = _，得到最優(yōu)的控制邊集合F，則集合F對應(yīng)的路段就是需要布設(shè)定位標(biāo)簽的路段；
[0038]其中，定位標(biāo)簽的布設(shè)位置在路段的入口處。
[0039]上述步驟102)具體為:
[0040]對定位標(biāo)簽的在現(xiàn)實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標(biāo)定，和電子地圖的虛擬位置進行關(guān)聯(lián)；同時，對于電子地圖中具有出行路網(wǎng)拓?fù)鋾r，標(biāo)簽的位置也應(yīng)該在出行路網(wǎng)拓?fù)渲羞M行標(biāo)定和關(guān)聯(lián)。
[0041 ] 上述步驟103 )進一步包含:
[0042]讀入定位標(biāo)簽并解析
[0043]將解析定位標(biāo)簽的結(jié)果與智能設(shè)備中的電子地圖進行匹配，從而實現(xiàn)對出行者當(dāng)前起點位置的定位；
[0044]輸入或者選擇終點位置，當(dāng)終點位置確定后在電子地圖中標(biāo)定該終點位置；
[0045]通過確定的起點和終點，按照建立的電子地圖以及根據(jù)可區(qū)分節(jié)點交通網(wǎng)絡(luò)模型建立的城市復(fù)雜交通環(huán)境中的路網(wǎng)拓?fù)?，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者。
[0046]為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提供了一種城市復(fù)雜環(huán)境中的交通路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含:
[0047]數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元，用于完成定位標(biāo)簽的生成、布設(shè)以及定位標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配，完成現(xiàn)實場景中物理位置和虛擬定位標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)，用于被手持或車載智能設(shè)備識讀；
[0048]信息服務(wù)單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設(shè)備對定位標(biāo)簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖上，進行出行路徑規(guī)劃，并在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
[0049]上所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元進一步包含:
[0050]定位標(biāo)簽的生成模塊，用于生成定位標(biāo)簽；
[0051]定位標(biāo)簽布設(shè)模塊，用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)?，并基于可區(qū)分節(jié)點模型得到的路網(wǎng)拓?fù)渫ㄟ^設(shè)置權(quán)重和利用圖論邊控制集策略對定位標(biāo)簽進行布設(shè)；
[0052]匹配模塊，用于完成定位標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配；
[0053]關(guān)聯(lián)模塊，用于完成現(xiàn)實場景中物理位置和虛擬定位標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)。
[0054]上述定位標(biāo)簽布設(shè)模塊進一步包含:
[0055]城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊，用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)?；其中，所述可區(qū)分節(jié)點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G= (1,0, M, C), I表示匯聚點，O表示發(fā)散點，I和O都是節(jié)點集合;M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區(qū)分節(jié)點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0056]條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發(fā)；
[0057]條件2，能夠有多條邊從發(fā)散點出發(fā)，但僅允許一條邊指向發(fā)散點；
[0058]條件3, M-Link需是由匯聚點指向發(fā)散點的邊；
[0059]條件4，C-Link需是由發(fā)散點指向匯聚點的邊；
[0060]路段權(quán)重確定子模塊，用于根據(jù)路段的重要程度為各路段分配不同的權(quán)重值；
[0061]基于邊控制集的定位標(biāo)簽布設(shè)子模塊，用于根據(jù)所述城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜退雎范螜?quán)重確定子模塊確定的權(quán)重值，找到一個最優(yōu)的邊控制集，為得到的最優(yōu)邊空集布設(shè)定位標(biāo)簽。
[0062]上述定位標(biāo)簽布設(shè)模塊還包含:
[0063]信息采集模塊，用于對城市復(fù)雜交通壞境中的目標(biāo)路網(wǎng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行采集，形成初步路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括:道路的級別、寬度、交通規(guī)則、連接關(guān)系、道路舒適性；
[0064]其中，所述信息采集模塊得到的采集信息輸入所述城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊和路段權(quán)重確定子模塊。
[0065]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于:
[0066](I)本發(fā)明通過在現(xiàn)實場景中布設(shè)定位標(biāo)簽的方式，解決了城市復(fù)雜交通壞境中人員精確定位的問題，同時可向其他人共享該精確位置。
[0067](2)本發(fā)明提出基于精確起點位置和精細(xì)化的出行路網(wǎng)模型的路徑規(guī)劃思路，可使得出行者可以更準(zhǔn)確地、更快捷地達到目的地。
[0068](3)本發(fā)明通過以圖片、文字、語音等方式向出行者提供在途提醒信息，便于出行者更快捷地達到目的地。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0069]圖1是本發(fā)明提供的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的組成框圖；
[0070]圖2是本發(fā)明實施例提供的可區(qū)分節(jié)點路口交通路徑導(dǎo)向圖；
[0071]圖3 (a)和3 (b)是分別是采用傳統(tǒng)路網(wǎng)路口規(guī)劃與采用本發(fā)明的可區(qū)分節(jié)點路網(wǎng)規(guī)劃后的同一路口的拓?fù)鋵Ρ葓D；[0072]圖4是本發(fā)明提供的確定路網(wǎng)邊控制集的模塊組成框圖。
【具體實施方式】
[0073]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所述方法進行詳細(xì)說明。
[0074]如圖1所示，本發(fā)明的實施和應(yīng)用分為兩個單元:數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元及信息服務(wù)單元。其中，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元主要完成標(biāo)簽的生成、布設(shè)以及標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配工作，主要完成現(xiàn)實場景物理位置和虛擬標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)，以方便智能終端設(shè)備識讀。信息服務(wù)單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設(shè)備對標(biāo)簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖基礎(chǔ)上，進行出行路徑規(guī)劃，并以圖片、標(biāo)簽等形式在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
[0075](一)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元
[0076](I)定位標(biāo)簽生成
[0077]按照一定的規(guī)則和方法生成適宜于布設(shè)在路側(cè)、墻面等地方的定位標(biāo)簽，定位標(biāo)簽可以是二維碼、數(shù)字碼、條形碼、電子標(biāo)簽等。定位標(biāo)簽的要求是易于識別、制造和布設(shè)，同時成本較低。
[0078](2)精細(xì)化交通路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建方法
[0079]本發(fā)明提出采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型來構(gòu)建城市復(fù)雜交通環(huán)境的交通網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。可區(qū)分節(jié)點網(wǎng)絡(luò)具有如下特點:其節(jié)點可以分為相異的兩類，其中一類只允許一條邊進入；而另一類只允許一條.邊出發(fā)，并且兩類節(jié)點分別間隔出現(xiàn)。在這種網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)車輛或行人經(jīng)過路口時，在路口的入口點分別轉(zhuǎn)向各自的目的方向，而在路口的出口點，各個方向的車流或人流匯聚于此，與入口點自然地區(qū)分為不同的兩類。不失一般性，考慮路口可能的一個入口方向交通流的分配,如圖2所示。
[0080]圖2中，實心點表示車流發(fā)散的點(點O、0-1、0-2、0-3)，空心點表示車流匯聚的點(1、1-1、1-2、1-3)。Μ-0、Μ-1、Μ-2、Μ-3以及C_1、C_2、C_3分別代表由匯聚點到發(fā)散點，以及由發(fā)散點到匯聚點的邊。
[0081]現(xiàn)在我們給出可區(qū)分節(jié)點模型(DN模型)的數(shù)學(xué)定義，并描述其在實際交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的方法，在數(shù)學(xué)形式上，常用圖來描述一個道路網(wǎng)絡(luò)。如圖3_(a)所示，可用二元組G= (P, E)來描述，其中P= (P1, P2，…，Pn)為網(wǎng)絡(luò)中η個節(jié)點的集合；
丨/)!為連接集合P中兩個元素的邊的集合。
[0082]而本發(fā)明提出的立體化可區(qū)分節(jié)點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G =(I, O, M, C)。其中 I 表示匯聚點(congregating nodes), O表示發(fā)散點(dispersing nodes),I和O都是節(jié)點集合；M表示主邊(main link, M-Link), C代表連接邊(connect link,C-Link)，M和C都是邊集合。立體化可區(qū)分節(jié)點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:
[0083]?可以有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發(fā)；
[0084]?可以有多條邊從發(fā)散點出發(fā)，但僅允許一條邊指向發(fā)散點；
[0085].M是由匯聚點指向發(fā)散點的邊；
[0086].C是由發(fā)散點指向匯聚點的邊。[0087]依據(jù)此定義，可以對一個實際的復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)進行建模。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相比，某些節(jié)點可能會被拆分為若干I (匯聚節(jié)點)、0 (發(fā)散節(jié)點)、M (主邊，匯聚一發(fā)散)、C (連接邊，發(fā)散一匯聚)的集合，這些新的節(jié)點與邊通常并不具備單獨的物理意義，而其組合則是可能的。可區(qū)分節(jié)點模型用來描述一類具有連通性的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點在于，可以精確表達城市復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)中的各類規(guī)則，例如單行線、禁止上行、禁止機動車通行等規(guī)則的表達。同時，基于這種模型可以進行更精細(xì)的誘導(dǎo)，非常適合城市復(fù)雜交通壞境的路網(wǎng)拓?fù)浣?，如? (b)所示。(3)定位標(biāo)簽布設(shè)
[0088]定位標(biāo)簽布設(shè)需要根據(jù)不同的服務(wù)場合進行具體的規(guī)劃，定位標(biāo)簽的作用是在城市復(fù)雜交通壞境中起到位置精確定位和路徑指引的作用，從而使得出行者更準(zhǔn)確地達到目的地。本專利在基于可區(qū)分節(jié)點的精細(xì)化路網(wǎng)拓?fù)浠A(chǔ)上，提出通過設(shè)置權(quán)重，并利用圖論邊控制集方法對定位標(biāo)簽的布設(shè)進行優(yōu)化。該方法的主要目的是，使用盡量少的標(biāo)簽，但依然可以保證出行者可以根據(jù)標(biāo)簽的指引也可以在城市復(fù)雜交通壞境中方便地出行。具體主要分為權(quán)重確定及定位標(biāo)簽優(yōu)化布設(shè)兩部分。
[0089]I)路段的權(quán)重確定
[0090]路網(wǎng)誘導(dǎo)標(biāo)簽優(yōu)化布設(shè)的路段權(quán)重確定，要考慮道路的等級、拓?fù)淝闆r、交通壞境、交通管理規(guī)則等因素，本文把權(quán)重分類五級，根據(jù)路段的重要程度由高到低，其權(quán)重分別記為5、4、3、2、1。具體城市交通管理部門、城市樞紐運營部門及專業(yè)的交通誘導(dǎo)信息服務(wù)企業(yè)的專家、管理人員及技術(shù)人員等協(xié)商進行評分，然后通過模糊綜合評價方法確定。
[0091]定位標(biāo)簽的主要布設(shè)的路段選擇的原則有:
[0092]I)由于城市復(fù)雜交通環(huán)境中的主要出入口、交叉口、岔路口等位置對于交通誘導(dǎo)十分必要，這些該路段的權(quán)重記為5 ；
[0093]2)人流集中、易于集散的場地，這些地點的權(quán)重相應(yīng)也應(yīng)比較高，權(quán)重可考慮3-5 ；
[0094]3)公交場站、地鐵出口等公共設(shè)施所在處，權(quán)重記為5 ；
[0095]4)根據(jù)道路所處的地方離城市中心區(qū)距離的遠(yuǎn)近或者路段周邊繁華程度，其權(quán)重確定也由高到低；
[0096]5)在各個區(qū)域，具體情況千差萬別，路段權(quán)重的確定也要據(jù)實際情況考慮其它必要的因素；
[0097]6)如果五級權(quán)重不夠用，也可以靈活的提高到六級、七級或者十級等
[0098]同時在定位標(biāo)簽布設(shè)時，還需要注意:布設(shè)位置應(yīng)醒目，易于發(fā)現(xiàn)；印制清晰，便于終端設(shè)備識讀；應(yīng)附注簡潔的說明，使得出行者能快速知曉標(biāo)簽的作用和用途。
[0099]2)基于邊控制集的標(biāo)簽優(yōu)化方法
[0100]方法的主要步驟為:
[0101]根據(jù)圖論可知，在一個復(fù)雜路網(wǎng)壞境中，路網(wǎng)交通誘導(dǎo)標(biāo)簽布設(shè)問題可以看成是在本專利所定義的路網(wǎng)拓?fù)鋱DG = (I, O, M, C)中找到一個最優(yōu)的邊控制集。
[0102]其中，邊控制集的定義為:
[0103]G= (1,0, M, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E (H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示兩個集合取并。[0104]上述過程涉及的各個步驟對應(yīng)的模塊實現(xiàn)框圖如圖4所示，且具體的標(biāo)簽的優(yōu)化布設(shè)包含如下步驟:
[0105]步驟1，由人工采集城市復(fù)雜交通壞境中的路網(wǎng)數(shù)據(jù)并基于可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建路網(wǎng)拓?fù)?，人工采集的路網(wǎng)數(shù)據(jù)主要包括道路的級別、寬度、交通規(guī)則、連接關(guān)系、道路舒適性等數(shù)據(jù)，其中，nl表示復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械捻旤c數(shù)量；n2表示復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械挠邢蜻厰?shù)量。
[0106]步驟2:首先給權(quán)重為最高級的路段布設(shè)標(biāo)簽，權(quán)重為最高級的路段為必須布設(shè)標(biāo)簽的路段，布設(shè)路段數(shù)為π3。
[0107]步驟3:則此時已經(jīng)設(shè)置了檢測器的路段為η3，這些路段對應(yīng)圖G中的邊的集合為F (F={e|e e E(G)},且e對應(yīng)的路段設(shè)置了標(biāo)簽)。再定義邊集合H，H=G_F，邊集合I，I= 0 ?
[0108]步驟4:在 F 中任選一條邊 e e E (F)且e_I，使得 I=I U {e}, H=H-Kh (e)
[0109]步驟5:如果F=I，即集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4。
[0110]步驟6:設(shè)邊集合J，J={e|e e E(H),且e對應(yīng)的路段權(quán)重為下一級}
[0111]當(dāng)E(J) * 0，則選擇任一條邊 e e E (J)，使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)。
[0112]步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網(wǎng)路段的權(quán)重最低級，則回到步驟6，否則此時H = 0,得到最優(yōu)的控制邊集合F，則集合F對應(yīng)的路段就是需要布設(shè)標(biāo)簽的路段。
[0113]其中，需要說明的是，標(biāo)簽的目的在于交通誘導(dǎo)作用，因此，標(biāo)簽的布設(shè)位置實際上一般在路段的入口處。
[0114](4)定位標(biāo)簽位置采集與匹配
[0115]在包含城市復(fù)雜交通環(huán)境周邊和室內(nèi)的電子地圖基礎(chǔ)上，在布設(shè)定位標(biāo)簽的時候，對定位標(biāo)簽的在現(xiàn)實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標(biāo)定，和電子地圖的虛擬位置進行關(guān)聯(lián)。同時，該電子地圖中應(yīng)具有出行路網(wǎng)拓?fù)?，定位?biāo)簽的位置也需要在出行路網(wǎng)拓?fù)渲羞M行標(biāo)定和關(guān)聯(lián)。
[0116](二)信息服務(wù)單元
[0117](I)定位標(biāo)簽讀入
[0118]交通出行者在出行過程中使用手持或車載智能設(shè)備的信息輸入模塊(例如車載終端、智能手機、平板電腦的攝像頭、鍵盤等)，對布設(shè)在現(xiàn)實場景中的定位標(biāo)簽進行掃描、識讀或進行手工輸入。其中，手持或車載智能設(shè)備可以通過在本地安裝識讀軟件或連接到遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，對定位標(biāo)簽進行解析。
[0119](2)起點定位
[0120]通過手持或車載智能設(shè)備對讀入的定位標(biāo)簽進行解析，與智能設(shè)備中的電子地圖進行匹配，從而實現(xiàn)對出行者當(dāng)前起點位置的精確定位功能。其中，起點的精確位置已經(jīng)在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段在定位標(biāo)簽布設(shè)時采集，并通過安裝的軟件事先儲存在智能設(shè)備或儲存在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫中。
[0121](3)終點選擇
[0122]在通過定位標(biāo)簽確定出行者的精確起點位置后，需要出行者輸入或者選擇終點位置。終點可以是文字，或者是車票上的條碼、二維碼等定位標(biāo)簽，或者由其他出行者發(fā)送的電子化的定位標(biāo)簽。終點位置確定后，傳輸給智能終端或遠(yuǎn)程的信息服務(wù)軟件中，并在電子地圖中標(biāo)定該終點位置。
[0123](4)路徑規(guī)劃
[0124]基于立體化可區(qū)分節(jié)點交通網(wǎng)絡(luò)模型的路徑規(guī)劃方法，
[0125]智能終端中的軟件或者遠(yuǎn)程信息服務(wù)軟件，通過確定的起點和終點，按照事先建立的電子地圖以及城市復(fù)雜交通環(huán)境中的路網(wǎng)拓?fù)?，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者，從而指導(dǎo)出行者在城市復(fù)雜交通環(huán)境中的交通出行。其中由于城市復(fù)雜交通環(huán)境的出行拓?fù)漭^為復(fù)雜，現(xiàn)有的常見的電子地圖一般精細(xì)程度不夠，因此需要專門構(gòu)建面向城市復(fù)雜交通環(huán)境的更加精細(xì)的出行路網(wǎng)拓?fù)?；以支撐更精確的路徑規(guī)劃服務(wù)。
[0126](5)在途交通誘導(dǎo)信息服務(wù)
[0127]在一些十分復(fù)雜的出行壞境中，還需要向出行者以實景圖片、文字提示、語音提示等方式提供在途交通誘導(dǎo)信息，尤其是在一些岔路口和環(huán)形路口時更為必要，以幫助出行者更方便、更快速地按照規(guī)劃的路徑達到目的地。
[0128]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，所述方法包含: 步驟101)通過在復(fù)雜路口、立交、綜合交通樞紐、商業(yè)樓宇群周邊及室內(nèi)關(guān)鍵交通節(jié)點和要道布設(shè)定位標(biāo)簽，所述定位標(biāo)簽包含二維碼和分類碼； 步驟102)將現(xiàn)實場景中布設(shè)定位標(biāo)簽的各個物理位置和這些位置上布設(shè)的定位標(biāo)簽進行關(guān)聯(lián)； 步驟103)通過手持或車載終端通過掃描布設(shè)在現(xiàn)實場景中的定位標(biāo)簽，實現(xiàn)定位和基于定位的路徑規(guī)劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟101)進一步包含: 步驟101-1)生成定位標(biāo)簽； 步驟101-2)采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)洌弧? 其中，所述可區(qū)分節(jié)點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (I, O, M，C)，I表示匯聚點，O表示發(fā)散點，I和O都是節(jié)點集合;M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區(qū)分節(jié)點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件: 條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發(fā)； 條件2，能夠有多條邊從發(fā)散點出發(fā)，但僅允許一條邊指向發(fā)散點； 條件3，M是由匯聚點指向發(fā)散點的邊； 條件4，C是由發(fā)散點指向匯聚點的邊； 步驟101-3)根據(jù)路段的重要程度為各路段分配不同的權(quán)重值，然后基于可區(qū)分節(jié)點模型得到的路網(wǎng)拓?fù)浜吐范螜?quán)重值，并采用圖論得到一個最優(yōu)的邊控制集，為最優(yōu)的邊控制集布設(shè)定位標(biāo)簽； 其中，所述路段權(quán)重值采用如下策略獲得:依據(jù)統(tǒng)計得到的路網(wǎng)中所有路段的重要程度，并通過模糊綜合評價方法得到每個路段的權(quán)重值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟101-3)進一步包含: 步驟101-3-1)用于確定路段的權(quán)重的步驟，該步驟中首先將路段的重要程度劃分為若干級別，然后對路網(wǎng)中的每個路段依據(jù)道路等級、通行舒適度、與周邊道路的聯(lián)通性和道路周邊壞境五個評價因素進行重要程度級別打分，并通過模糊綜合評價方法確定路網(wǎng)中每個路段評價因素在權(quán)重等級上的隸屬度，其隸屬度最大值確定為該路段的權(quán)重值； 步驟101-3-2)基于采用可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建的路網(wǎng)拓?fù)鋱DG = (1,0, M, C)和步驟101-3-1)確定的路段權(quán)重值，找到一個最優(yōu)的邊控制集，然后進行定位標(biāo)簽布設(shè)； 其中，邊控制集的定位為: G = (1,0, M, C)是一個有向圖，H是G的一個子集，e e E(H)，e是圖2中的邊M或C;如果KH(e) = {e}U{d e E(H):d可以由H集合的邊e唯一確定}j#KH(e)是由H集合里面的邊e控制的，U表示對兩個集合取并。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟101-3-2)進一步包含: 步驟1，由人工采集城市復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)數(shù)據(jù)并基于可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建路網(wǎng)拓?fù)?，其中，nl表示復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械捻旤c數(shù)量；n2表示復(fù)雜交通環(huán)境路網(wǎng)拓?fù)渲械挠邢蜻厰?shù)量； 步驟2:首先給權(quán)重為最高級的路段布設(shè)定位標(biāo)簽，權(quán)重為最高級的路段為必須布設(shè)定位標(biāo)簽的路段，布設(shè)路段數(shù)為π3 ； 步驟3:則此時已經(jīng)設(shè)置了檢測器的路段為η3，這些路段對應(yīng)圖G中的邊的集合為F，其中F= Ie I e e E (G)}，且e對應(yīng)的路段設(shè)置了定位標(biāo)簽；再定義邊集合H和邊集合I，且所述邊集合H滿足=H=G-F,邊集合I滿足J= 0 ； 步驟4:在邊的集合F中任選一條邊e e E(F)且e€l,使得邊集合I和邊集合H同時滿足:1=1 U {e}且 H=H-Kh (e)； 步驟5:如果邊結(jié)合F和邊集合I滿足:F=I，即邊集合F中都已被選取，則進行步驟6，否則回到步驟4; 步驟6:設(shè)邊集合J，J= Ie I e e E (H)，且e對應(yīng)的路段權(quán)重為下一級}； 當(dāng)E(J)# _，則選擇任一條邊 e e E (J),使得 F=F U {e}，H=H-Kh (e)； 步驟7:如果邊集合J中的邊未達到路網(wǎng)路段的權(quán)重最低級，則回到步驟6，否則此時H = 0，得到最優(yōu)的控制邊集合F，則集合F對應(yīng)的路段就是需要布設(shè)定位標(biāo)簽的路段；其中，定位標(biāo)簽的布設(shè)位置在路段的入口處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟102)具體為: 對定位標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中的位置進行采集和記錄，并在電子地圖上進行標(biāo)定，然后和電子地圖的虛擬位置進行關(guān)聯(lián)；同時，對于電子地圖具有出行路網(wǎng)拓?fù)鋾r，標(biāo)簽的位置也應(yīng)該在出行路網(wǎng)拓?fù)渲羞M行標(biāo)定和關(guān)聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)方法，其特征在于，所述步驟103)進一步包含: 讀入定位標(biāo)簽并解析； 將解析定位標(biāo)簽的結(jié)果與智能設(shè)備中的電子地圖進行匹配，從而實現(xiàn)對出行者當(dāng)前起點位置的定位； 輸入或者選擇終點位置，當(dāng)終點位置確定后在電子地圖中標(biāo)定該終點位置； 通過確定的起點和終點，按照建立的電子地圖以及根據(jù)可區(qū)分節(jié)點交通網(wǎng)絡(luò)模型建立的城市復(fù)雜交通環(huán)境中的路網(wǎng)拓?fù)?，使用最短路徑等方法確定出行路徑，并通過手持或車載智能終端顯示給出行者。
7.一種基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含: 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元，用于完成定位標(biāo)簽的生成、布設(shè)以及定位標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配，完成現(xiàn)實場景中物理位置和虛擬定位標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)，用于被手持或車載智能設(shè)備識讀； 信息服務(wù)單元，首先由交通出行者在出行過程中，通過手持或車載智能設(shè)備對定位標(biāo)簽進行識讀從而進行精確定位；其次，由出行者選擇或者讀入終點信息，然后在事先建好的電子地圖上，進行出行路徑規(guī)劃，并在出行過程中提供指引信息，以確保出行者可以盡快到達目的地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)準(zhǔn)備單元進一步包含: 定位標(biāo)簽的生成模塊，用于生成定位標(biāo)簽； 定位標(biāo)簽布設(shè)模塊，用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)?，并基于可區(qū)分節(jié)點模型得到的路網(wǎng)拓?fù)渫ㄟ^設(shè)置權(quán)重和利用圖論邊控制集策略對定位標(biāo)簽進行布設(shè)； 匹配模塊，用于完成定位標(biāo)簽在現(xiàn)實場景中所在位置的采集和與電子地圖的匹配； 關(guān)聯(lián)模塊，用于完成現(xiàn)實場景中物理位置和虛擬定位標(biāo)簽的關(guān)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述定位標(biāo)簽布設(shè)模塊進一步包含: 城市復(fù)雜交通環(huán)境的路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊，用于采用立體化的可區(qū)分節(jié)點模型構(gòu)建城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)洌黄渲?，所述可區(qū)分節(jié)點模型為一個用四元組表示的擴展有向圖:G = (I, O, M，C)，I表示匯聚點，O表示發(fā)散點，I和O都是節(jié)點集合；M表示主邊，C代表連接邊，M和C都是邊集合，且可區(qū)分節(jié)點模型中的所有元素都必須滿足如下限制條件:條件1，能夠有多條邊指向匯聚點，但僅允許一條邊從匯聚點出發(fā)； 條件2，能夠有多條邊從發(fā)散點出發(fā)，但僅允許一條邊指向發(fā)散點； 條件3, M-Link需是由匯聚點指向發(fā)散點的邊； 條件4，C-Link需是由發(fā)散點指向匯聚點的邊； 路段權(quán)重確定子模塊，用于根據(jù)路段的重要程度為各路段分配不同的權(quán)重值； 基于邊控制集的定位標(biāo)簽布設(shè)子模塊，用于根據(jù)所述城市復(fù)雜環(huán)境的交通路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜退雎范螜?quán)重確定子模塊確定的權(quán)重值，找到一個最優(yōu)的邊控制集，為得到的最優(yōu)邊空集布設(shè)定位標(biāo)簽。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于定位標(biāo)簽的城市復(fù)雜交通環(huán)境路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，所述定位標(biāo)簽布設(shè)模塊還包含: 信息采集模塊，用于對城市復(fù)雜交通壞境中的目標(biāo)路網(wǎng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行采集，形成初步路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，所述關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括:道路的級別、寬度、交通規(guī)則、連接關(guān)系、道路舒適性；其中，所述信息采集模塊得到的采集信息輸入所述城市復(fù)雜交通環(huán)境的路網(wǎng)拓?fù)錁?gòu)建子模塊和路段權(quán)重確定子模塊。
【文檔編號】G08G1/137GK103440780SQ201310361791
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】王振華, 雷利軍, 單雅文, 景澤濤, 王法巖, 聶煒, 翟羽佳, 荊長林, 田啟華 申請人:中國航天系統(tǒng)工程有限公司