动态交通条件下车辆导航系统的最优路径规划方法研究

摘要

智能运输系统是改善城市道路交通的有效手段。车载路径导航是ITS中重要的部分。利用计算机和通信等技术，车载路径导航系统向驾驶员提供基于实时交通信息的最佳行驶路线，实现车辆快速通行的目的。国内外现有路径规划大多是基于静态、简单约束交通条件下的，利用数字地图数据库等信息为车辆提供定位信息、地理信息等静态信息；部分研究基于实时交通信息，但没有综合考虑道路实际状况，对于交叉口的处理也比较模糊，不能准确反映真实的交通状况。
　　 本文着重分析了路段行程时间的构成，把行程时间分为路段自由行驶时间和交叉口延误时间。基于道路状况、非机动车和交叉口的影响，给出了路段自由行驶时间的预测函数；基于集散波的排队理论给出了交叉口的延误模型。比较了几种经典的最优路径规划算法，选取迪杰斯特算法作为本论文最优路径模型的求解算法，并限定了动态限制区域的搜索空间。建立路网模型，提出了基于结点的单车辆动态路径规划模型和基于周期的单车辆动态路径规划模型，分别对两种模型的目标函数、算法和实验仿真进行了研究。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2车辆导航系统国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3研究目的和意义

1.4论文的主要研究工作

1.5论文的章节安排

第二章路径规划相关理论

2.1智能交通系统

2.2车辆导航系统

2.3路径规划系统

2.4智能交通系统、导航系统和路径规划三者的关系

2.5路径规划的效率

2.6路径规划的合理性和最优性

2.7本章小结

第三章路段行程时间研究

3.1动态交通网络中交通阻抗

3.1.1状态变量的选取

3.1.2状态变量的获取

3.1.3行程时间的构成

3.2路段自由行程时间的确定

3.2.1速度-函密度函数模型

3.2.2交通流参数的确定

3.2.3路段自由行程时间的计算

3.3交叉口延误时间的确定

3.3.1信号交叉口车辆排队长度模型

3.3.2信号交叉口延误模型设计

3.3.3信号交叉口延误时间的计算

3.4路段行程时间函数

3.5本章小节

第四章最优路径搜索算法研究

4.1经典最短路径搜索算法

4.1.1 Dijkstra算法

4.1.2 Floyd算法

4.1.3启发式搜索

4.1.4双向搜索算法

4.1.5分层搜索算法

4.2 Dijsktra算法的优化

4.2.1动态限制搜索区域

4.2.2算法搜索过程的优化

4.3本章小节

第五章动态路径规划模型

5.1建立路网模型

5.2基于结点的单车辆动态路径规划

5.2.1目标函数及模型求解

5.2.2计算复杂度分析

5.2.3实验

5.2.4算法的评价

5.3基于周期的单车辆动态路径规划

5.3.1目标函数及模型求解

5.3.2计算复杂度分析

5.3.3实验

5.3.4算法的评价

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢

附录A读硕士学位期间公开发表的论文与科研情况